El telescopi afocal: dues lents, cap enfocament net
1 · Prediu
Un telescopi afocal (keplerià) col·loca l'objectiu i l'ocular de manera que els seus punts focals coincideixin: llum paral·lela entra, llum paral·lela surt. Dóna una focal d'ocular més curta augment o disminueix l'augment del telescopi?
- Un ocular més curt dóna menys augment.
- La focal de l'ocular no afecta l'augment.
- Més alt: l'augment és la relació entre la focal de l'objectiu i la de l'ocular, o sigui que encongir la focal de l'ocular augmenta la relació.
2 · Configura
- Obre el predefinit «El telescopi afocal» i prem Restableix. L'objectiu té f = 100 cm; les dues lents estan separades per la suma de les seves focals (condició afocal).
- Activa la lectura d'augment angular.
- Defineix la focal de l'ocular per a cada prova (objectiu fix a f = 100 cm) i enregistra l'augment resultant.
3 · Recull dades
| Distància focal de l'ocular f_e (cm) | Augment angular M |
|---|---|
| 10.00 | |
| 20.00 | |
| 30.00 |
Representa M (eix y) contra 1/f_e (eix x) per a les tres proves.
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula M = −f_o/f_e amb f_o = 100 cm. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què l'augment és negatiu (imatge invertida, típic d'un telescopi keplerià simple) i per què una focal d'ocular més curta augmenta la magnitud de M.
5 · Amplia
- A diferència de l'ocular (que fixa l'augment), el diàmetre de la lent OBJECTIU (no mostrat en aquest model de només focals) determina quanta llum recull el telescopi i el seu poder resolutiu últim. Explica per què els astrònoms donen més importància a l'obertura d'un telescopi (diàmetre de l'objectiu) que al seu augment sol.
- «Afocal» vol dir que llum paral·lela entrant produeix llum paral·lela sortint: el telescopi no té cap focal global pròpia, a diferència d'una lent de càmera o una lupa. Explica per què aquest disseny és ideal per observar objectes molt llunyans (efectivament a l'infinit) amb ull relaxat.
La física al darrere d'aquest experiment
Augment angular del telescopi
L'augment angular d'un telescopi keplerià afocal és M = −f_o/f_e, la relació entre la focal de l'objectiu i la de l'ocular. Un objectiu més llarg o un ocular més curt tots dos augmenten l'augment.
Òptica
- Lent convergent: imatges reals més enllà de 2f
- El punt focal: on les imatges escapolen a l'infinit
- Una lent com a lupa
- Una lent divergent: sempre virtual, sempre reduïda
- Un mirall còncau: imatges reals com una lent convergent
- Un mirall convex: sempre una imatge virtual reduïda
- El mirall pla: un cas especial invariant
- Profunditat aparent: per què una piscina sembla menys fonda del que és
- Reflexió total interna: l'angle límit
- Un relé de dues lents: encadenar imatges
- El microscopi compost: dues lents per a gran augment
- Un ampliador fotogràfic: dues lents per a una imatge real més gran
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles