Cómo forman imágenes los telescopios
Ojos, telescopios e imágenes
Desde el exterior, los ojos de una persona son solo un par de cosas del tamaño de una pelota de golf metidas dentro de su cabeza. Pero si alguna vez te hubieras desarmado un ojo en un aula, claramente habrías visto la naturaleza muy compleja de este asombroso aparato natural. Tiene una lente, iris, retina, material fluido en el interior y mucho más que eso. ¡Y bajo el microscopio, se vuelve aún más complejo!
Un telescopio es bastante similar. Un telescopio que puedes conseguir en la tienda local es solo un tubo para mí, pero al igual que nuestros ojos, está formado por muchas partes.
Si bien tenemos un curso de anatomía y fisiología que cubre cómo nuestros ojos detectan la luz, el gran misterio y enfoque de esta lección radica en descubrir cómo un tubo de alguna manera toma la luz proveniente de un objeto distante y luego produce una imagen que sus ojos pueden apreciar. Terminaremos esta lección con una interesante comparación de la capacidad de captación de luz de sus ojos en comparación con la de los telescopios.
El plano objetivo y focal
Un telescopio reflector , también conocido como reflector , o un telescopio refractor, también conocido como refractor , utilizan algo llamado objetivo , una lente o espejo que enfoca la luz. Dado que los telescopios tienen que ver con excelentes imágenes, repasemos esta lección con muchas imágenes; de lo contrario, lo que voy a decir no tendrá mucho sentido.
En aras de la simplicidad, comencemos esta lección diciendo que nuestro telescopio está usando una lente de gran diámetro, la lente objetivo. Cuanto mayor sea el diámetro del objetivo, mayor será el poder de captación de luz del telescopio.
Una vez que la luz proveniente de nuestro objeto celeste ingrese al telescopio, golpeará el objetivo dentro del telescopio. El objetivo formará una imagen en algo conocido como plano focal , el plano donde el objetivo de un telescopio forma (o enfoca) una imagen. La distancia desde una lente o espejo a su punto focal se llama distancia focal de esa lente o espejo.
La lente del ocular
¡Pero aún no hemos terminado! Si bien nuestra lente focal larga y de gran diámetro en la parte frontal de nuestro telescopio forma la imagen, ¡necesitamos algo más que nos ayude a poder ver la imagen!
Ahí es donde entra una lente más pequeña, la lente del ocular, ubicada en la parte posterior del telescopio. Puede ver cómo esta lente tiene una distancia focal mucho más corta que la de la lente del objetivo:
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¡Esto es importante! Eso es porque la ampliación de la imagen hecha por el objetivo es igual a la distancia focal de la lente del objetivo dividida por la distancia focal de la lente del ocular. Cuanto menor sea este último, menor será el denominador y, por tanto, mayor será el aumento.
Para ayudarlo a recordar que desea una mayor distancia focal del objetivo y una más pequeña para que el ocular amplifique su imagen, ¡solo mire el telescopio y cómo está diseñado! El ocular es pequeño en comparación con el diámetro del telescopio en sí, donde se encuentra el objetivo más grande.
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Telescopio reflectante
El ocular es importante por la misma razón en un telescopio reflector que en uno refractor. Pero la forma en que se forman las imágenes es un poco diferente. Nuevamente, es útil mirar una imagen.
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En un reflector, el objetivo (un espejo en lugar de una lente) se encuentra en la parte posterior del telescopio. La luz golpea el espejo y se enfoca en un punto imaginario más allá de un segundo espejo. Este espejo secundario trae luz a un foco desde el punto 1 al punto 2 en su pantalla. Al igual que antes, el ocular toma el control a partir de entonces para ayudar a ampliar la imagen para que sus ojos la aprecien.
Comparando todo con el ojo humano
Tus ojos solo pueden apreciar una parte de lo que miran sin los múltiples poderes de un telescopio. Durante esta lección, apreté a propósito un par de notas importantes. Aquí estaba uno de ellos:
- La ampliación de la imagen realizada por el objetivo es igual a la distancia focal de la lente del objetivo dividida por la distancia focal de la lente del ocular.
Cuando los astrónomos hablan de la ampliación de un telescopio, en realidad están hablando de la relación entre el tamaño de un objeto visto a través de un telescopio y su tamaño visto a simple vista.
Por lo tanto, si un telescopio tiene un objetivo con una distancia focal de 90 cm y un ocular con una distancia focal de 3 cm, el aumento es 30X (90 dividido por 3). Esto obviamente significa que la imagen formada por el telescopio nos permite ver una imagen más grande de lo que sea que estemos mirando con mucho más detalle que solo con nuestros ojos.
El otro punto que exprimí en esta lección fue este:
- Cuanto mayor sea el diámetro del objetivo, mayor será el poder de captación de luz del telescopio.
Más específicamente, el poder de captación de luz de un telescopio es directamente proporcional al cuadrado del diámetro de su lente o espejo primario (u objetivo).
Comparemos la capacidad de nuestros ojos para esto con la de un telescopio. Sus ojos tienen un diámetro pupilar de aproximadamente 5 mm cuando están en la oscuridad (y por lo tanto, la pupila está en su tamaño máximo). La pupila es el agujero negro en el medio de su ojo (técnicamente, es el medio del iris).
De todos modos, un telescopio pequeño puede tener una lente de objetivo que tenga un diámetro de unos 5 cm. No parece que haya mucha diferencia. Cinco cm es solo 10 veces mayor que 5 mm.
Pero recuerde, estamos tratando con cuadrados aquí. Por lo tanto, debido a que el diámetro es 10 veces mayor, el poder de captación de luz de ese pequeño telescopio es en realidad 100 veces mayor (10 ^ 2 = 100).
Esto significa que incluso un telescopio tan pequeño le permitirá ver objetos que son 100 veces más débiles de lo que podría sin él. Algunos de los telescopios más grandes del mundo le permiten ver objetos millones de veces más débiles de lo que sus ojos pueden apreciar.
Resumen de la lección
Ya sea el funcionamiento interno del ojo o un telescopio, todo es algo bastante fascinante. Pero como se trata de un curso de astronomía, dejemos de lado las comparaciones para nuestro resumen y centrémonos únicamente en los telescopios.
Un telescopio reflector , también conocido como reflector , o un telescopio refractor, también conocido como refractor , utilizan algo llamado objetivo , una lente o espejo que enfoca la luz. El plano donde el objetivo de un telescopio forma (o enfoca) una imagen se conoce como plano focal , mientras que la distancia desde una lente o espejo a su punto focal se denomina distancia focal de esa lente o espejo.
La luz que ingresa a un refractor pasará a través de la lente del objetivo en la parte delantera del telescopio, formará una imagen en el plano focal y luego será ampliada por el ocular para su placer visual. La luz que ingresa a un reflector rebotará en un espejo objetivo en la parte posterior del telescopio, un espejo secundario redirigirá la luz a un punto focal diferente y luego la imagen se ampliará con un ocular para que la vea.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya revisado esta lección en video, debería poder:
- Definir objetivo, plano focal y distancia focal
- Identificar diagramas de telescopios reflectores y refractores y recordar sus diferencias.
- Explica cómo ambos tipos de telescopios amplían las imágenes.
- Compare el aumento de los telescopios con lo que ve el ojo humano
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