ll TOTEM: come ho costruito il telescopio - di Ugo Ercolani
30 - Prova di Foucault
Dalla teoria alla pratica
La prova di Foucault ha due scopi: la ricerca della posizione del fuoco di un
obiettivo ed il controllo della qualità dell'immagine creata dallo stesso.
Per la prova è necessario disporre di una sorgente di luce puntiforme che
può essere data sia da una stella, sia un raggio di sole riflesso da una sfera
di acciaio di determinato diametro, posta ad un'idonea distanza.
Questa sorgente, invia la propria luce su tutta la superficie dello specchio,
il quale la riflette, concentrandola tutta in un punto, che si trova sul piano
focale.
La sfera, non essendo all'infinito, formerà il fuoco in una posizione più
lontana rispetto a quello formato dalla stella, questo metodo è utile
esclusivamente per il controllo delle ottiche.
Se la sorgente è davvero puntiforme e lo specchio costruito con cura, nel
momento in cui la lamina incontra il punto del piano focale dove si è formata
l'immagine della stella, non può oscurarne solo una parte (non esiste il mezzo
punto!).
Di conseguenza qualsiasi minimo movimento della lamina, se si trova nella
giusta posizione, non può che far apparire all'osservatore, lo specchio
interamente illuminato o interamente buio.
Questa condizione ci permette di affermare con certezza che la lamina si
trova esattamente sul piano focale.
Qualora, trovato il piano focale, durante gli spostamenti della lamina si
osservino nello specchio contemporaneamente zone illuminate e zone oscure siamo
in presenza di deformazioni o imperfezioni nella costruzione dello specchio.
In presenza di turbolenze atmosferiche, chiaramente, il momento del passaggio
dalla luce all'ombra sarà caratterizzato da lampeggiamento continuo delle
immagini.
In questo caso è cosa saggia rimandare la prova a momenti migliori.
Torniamo allo strumento
Mi ero costruito una lamina, come nel disegno (part. 6), in acciaio
inossidabile, con un lato piano e l'altro con la forma di uno scalpello da legno
molto appuntito.
La parte anteriore era stata affilata su una pietra idonea con la grana molto
fine, che rese il "filo" tagliente come un rasoio.
La lama era di dimensioni tali che s'inseriva perfettamente tra le due guide
di scorrimento della pellicola, appoggiandosi al piano focale.
Questo metodo mi permetteva di mettere la lamina, molto facilmente, nella
stessa posizione in cui si sarebbe trovato il materiale sensibile.
La macchina, naturalmente senza pellicola, era aperta ed inserita nella sua
sede.
Un vetrino smerigliato di uguali dimensioni, precedentemente preparato, mi
permise di portare una stella, non particolarmente brillante, al centro della
fotocamera.
Già che sono in tema vorrei ricordare che, qualora si utilizzi il vetro
smerigliato per prove di questo tipo, occorre sempre avere la certezza di usarlo
con il lato smerigliato in giusta posizione (in questo caso verso l'obiettivo).
Tolsi il vetrino e avvicinai l'occhio lentamente vedendo il puntino luminoso
che aumentava le proprie dimensioni sino ad illuminare completamente lo
specchio.
La resa dei conti
Inserii la lamina sino ad oscurare lo specchio, tornai indietro rivedendo lo
specchio che si illuminava progressivamente iniziando dal lato stesso verso cui
scorreva la lamina.
Ciò significa che la lamina tagliava i raggi in posizione intrafocale, di
conseguenza dovevo allontanare lo specchio principale.
Svitai i registri di mezzo giro e riprovai, un altro mezzo giro, bene, lo
specchio prima luminoso si oscurava completamente passando per una diffusa
"luce cinerea" che riempiva lo specchio in modo uniforme.
Sfilata la macchina dall'attacco a baionetta inserii il portaoculari con il
laser e controllai gli eventuali disassamenti dello specchio principale.
Riportato lo specchio in posizione corretta, inserii la fotocamera, piccola
correzione, laser, minima correzione, macchina: perfetto!
A questo punto è giusto ricordare che uno strumento come il TOTEM ha una
"profondità di campo" di 4 decimi di millimetro.
Perciò, la pellicola da impressionare, deve trovarsi ad una determinata
distanza dallo specchio, con una precisione non inferiore ai due decimi di
millimetro.
Con questo sistema ero certo che in qualsiasi momento la fotocamera sarebbe
stata sempre perfettamente a fuoco.
Non ho ancora avuto modo di provare con i cambiamenti di temperatura...
E con il vetro smerigliato...
Riporto il metodo consigliato da tanti che ritengono difficoltoso il sistema
precedentemente descritto.
Questo sistema, molto più semplice, offre le stesse garanzie del metodo di
Foucault.
Dopo aver inserito il vetro smerigliato al posto della pellicola, con la
parte granulosa verso l'obiettivo, occorre portare una stella luminosa al centro
del vetro.
Avvicinando l'occhio a circa due centimetri dal vetro, dobbiamo osservare la
macchia luminosa formata dalla stella, tenendo l'occhio completamente a riposo
(come quando si guarda un oggetto lontano).
Vedremo che, spostando il fuoco, la macchia luminosa avrà i contorni nitidi
o sfuocati.
Sarà nostro compito spostare la messa a fuoco, finché vedremo la macchia
con i contorni più nitidi possibile.
I due metodi indicati costringono ad avere a disposizione una macchina
fotografica senza pellicola.
Per questo motivo ho comperato un'altra macchina identica (usata).
Se è inserita la pellicola usiamo il portaoculare
Dopo aver avuto la certezza che la macchina fotografica si trovava
perfettamente a fuoco, utilizzai il portaoculare con innesto a baionetta, per
sistemare un oculare da 4mm di focale a fuoco in quella sede, fissandolo in modo
che non potesse spostarsi accidentalmente.
Questo mi dava la certezza, in ogni momento, che il fuoco della fotocamera
era nella stessa identica posizione del fuoco dell'oculare.
Di conseguenza in qualsiasi condizionavi di lavoro, fuoco diretto, con lenti
di Barlow, con proiezione dell'oculare e altro, potevo essere certo che, se
l'oculare mi dava un fuoco perfetto, la fotocamera sarebbe stata in posizione
idonea.
Unico inconveniente di questo metodo è dato dal fatto che la prova deve
essere fatta sempre e soltanto dal mio occhio sinistro.
Infatti, ognuno di noi, avvicinando l'occhio ad uno strumento sente il
bisogno di rimetterlo a fuoco per adattarlo alla propria vista.
In ogni caso, anche questo metodo, non mi ha dato grosse delusioni.