Catadióptrico

Catadióptricos são telescópios que combinam a refração e a reflexão.

Os telescópios catadióptricos são telescópios híbridos que têm tanto elementos refratores, como refletores em seu design. O primeiro desses telescópios foi criado pelo astronômo alemão Bernhard Schmidt, em 1930. O telescópio de Schmidt tinha um espelho primário na parte traseira e uma placa corretora de vidro na parte frontal para remover a aberração esférica. Ele foi usado primeiro para a fotografia, por não ter espelho secundário ou oculares. No lugar deles, o filme fotográfico era colocado no foco principal do espelho primário. Atualmente, o design Schmidt-Cassegrain, inventado nos anos 60, é o tipo mais popular de telescópio. Ele usa um espelho secundário que rebate a luz por um buraco no espelho primário até chegar à ocular.

O segundo tipo de telescópio composto foi inventado por um astrônomo russo chamado D. Maksutov, muito embora um astrônomo holandês, A. Bouwers, tenha criado um design semelhante antes disso (em 1941). O telescópio de Maksutov é semelhante ao design de Schmidt, mas usa uma lente corretora mais esférica. O design Maksutov-Cassegrain é semelhante ao de Schmidt-Cassegrain.

Refletor

A objetiva de um telescópio refletor é um espelho de superfície côncava e esse espelho é chamado de espelho primário ou espelho principal. Este espelho é feito em blocos de vidro e sobre a superfície côncava é depositada uma camada de alumínio, a metalização. É essa camada a responsável pela reflexão da luz. Alem do espelho primário existe um outro espelho menor chamado de espelho secundário. A grande vantagem dos telescópios refletores é a ausência de aberração cromática. A luz não atravessa o vidro, o como ocorre nos refratores, e sim refletida pela superfície côncava do espelho. Uma outra vantagem é a dimensão desses telescópios. Os refletores apresentam objetivas de maior diâmetro e o comprimento do tubo do telescópio é bem menor de comparado com os refratores. Por outro lado nos refletores ocorre uma maior perda de luz. A metalização não reflete 100 % da luz ( cerca de 5 a 10 % é absorvida ) e o espelho secundário com seu suporte provocam mais uma perda por obstrução. Essa perda varia de acordo com a dimensão do secundário.

Telescópio Newtoniano

Este telescópio possui como objetiva um espelho côncavo localizado na parte inferior do tubo. O espelho primário capta a luz dos objetos formando a imagem no foco. Pouco antes do foco existe um outro espelho de proporções menores e de superfície plana, chamado de espelho secundário. Localizado na parte posterior do tubo o secundário é sustentado por um suporte de três hastes chamado de aranha.   Este espelho apresenta uma inclinação de 45 graus em relação ao eixo óptico do sistema e reflete os raios luminosos para a lateral do tubo. Nesta posição encontramos a lente ocular com o dispositivo de focalização.   No ano de 1672 o físico inglês Isaac Newton inventou um novo tipo de telescópio que mais tarde ficou conhecido como telescópio Newtoniano. Como os refratores apresentavam o grave problema da aberração cromática, Newton sugeriu a utilização de um espelho côncavo no lugar de uma lente objetiva. Os raios luminosos refletidos pela superfície do espelho não são decompostos, pois não passam por um meio mais denso ( como de uma lente ) eliminando assim aberração cromática. Além de apresentar ótimas imagens o newtoniano possui uma dimensão bem mais reduzida se comparado com os refratores. Um refrator de 150 mm de diâmetro possui uma distância focal em torno de 2000 mm. Já um newtoniano de mesmo diâmetro possui uma distância focal por volta de 1100 mm.   No inicio os construtores de telescópios confeccionavam os espelhos em blocos de metal. Um desses construtores foi o astrônomo Willian Herschel que foi também o descobridor do planeta Urano.

Telescópio Cassegrain

Por apresentar uma óptica muito mais complexa que o newtoniano, o telescópio Cassegrain é de difícil construção e de preço mais elevado. Este telescópio possui um espelho primário de pequena distância focal, portanto de superfície parabólica. Possui também um orifício central por onde passam os raios luminosos. Seu espelho secundário possui uma superfície convexa e de forma hiperbólica de difícil confecção. Ao captar a luz de um objeto o espelho primário reflete os raios luminosos para o espelho secundário. Este espelho possui a sua superfície voltada para o espelho primário e reflete a luz novamente para o espelho principal passando pelo orifício central. Logo atrás encontramos a ocular e o dispositivo de foco. Portanto no telescópio Cassegrain a observação é feita de modo semelhante a uma luneta e não perpendicular ao tubo como no Newtoniano. O telescópio Cassegrain foi inventado pelo francês Guillaume Cassegrain no ano de 1672 exatamente na mesma época em que Newton apresentava seu telescópio. Isaac Newton declarou que este tipo de óptica não apresentava nenhuma vantagem se comparado com seu telescópio. Entretanto o Cassegrain apresenta muitas vantagens. Uma delas é o pequeno comprimento do tubo, pois enquanto um Newtoniano de 2 metros de distância focal possui de um tubo de aproximadamente 2 metros, um Cassegrain com as mesmas características possui um tubo que não ultrapassa 1 metro de comprimento. Esta característica se deve ao espelho secundário que multiplica em algumas vezes a distância focal do espelho primário.

Telescópio Gregoriano

O telescópio Gregoriano também se caracteriza como um telescópio de difícil construção assim como o Cassegrain. Este instrumento também possui um espelho primário de distância focal curta e com um orifício central. A diferença principal em relação ao Cassegrain está no espelho secundário que possui uma superfície côncava e de forma elíptica.  

A superfície do secundário também é voltada para o espelho principal, porém ele é colocado depois do foco do espelho primário e não antes do foco como no Cassegrain. Assim o telescópio Gregoriano possui um tubo com um comprimento maior se comparado com um Cassegrain com as mesmas características. O seu secundário também possui um fator de amplificação tornando este instrumento um telescópio de grande distância focal como o Cassegrain.

Refrator

O telescópio refrator trabalha com a refração e a luz passa através uma lente para formar a imagem. Este instrumento possui uma lente objetiva que capta a luz dos objetos e forma a imagem no foco. Logo atrás temos uma segunda lente chamada de ocular. A ocular funciona como uma lupa, aumentando a imagem formada pela objetiva.   O telescópio refrator, também conhecido como luneta, foi aperfeiçoado pelo astrônomo e físico Galileu Galilei no ano de 1610.  O telescópio utilizado por Galileu era um instrumento de pequenas dimensões e constituído por uma objetiva cromática ( objetiva formada por uma única lente convergente ).   Este tipo de objetiva apresenta um grave problema que é  a aberração cromática. As diferentes cores que formam a luz branca são decompostas fazendo com que os diferentes componentes cromáticos interceptem o eixo óptico da objetiva em pontos diferentes. Assim um observador que utiliza este tipo de instrumento percebe algumas manchas coloridas em volta dos astros.

Para diminuir um pouco os efeitos da aberração cromática os construtores de telescópios começaram a produzir objetivas com distâncias focais extremamente grandes, pois à medida que aumentamos a distância focal as diferentes cores que compõem a luz branca encontram o eixo óptico em pontos mais próximos. Um exemplo desse tipo de instrumento foi o telescópio utilizado por Johann Hevelius que apresentava uma objetiva pequena e com uma distância focal próxima de 20 metros. Isso deixava o telescópio muito grande e com imagens de baixa qualidade devido ao aumento  exagerado. Os telescópios refratores só começaram a atingir as dimensões atuais com a invenção da objetiva acromática. Esse tipo de objetiva foi proposta em 1733 por Chester More Hall e a primeira objetiva desse tipo foi feita por John Dollond em 1759.

A objetiva acromática é composta por duas lentes, a primeira é uma lente biconvexa e a segunda uma lente plano-côncava. Essas duas lentes são confeccionadas utilizando diferentes tipos de vidro. A primeira lente é confeccionada com um vidro menos denso e a segunda lente é feita com um vidro de maior densidade. Devido a maior densidade da segunda lente as diferentes cores sofrem um desvio interceptando o eixo óptico praticamente no mesmo ponto. Com isso a aberração cromática é bem reduzida.

Atualmente temos outras objetivas mais complexas como as apocromáticas e as semi-apocromáticas, ambas formadas por três lentes. Encontramos também diversos tipos de objetivas acromáticas e objetiva tipo Clairaut é a mais utilizada em binóculos e telescópios refratores destinados aos amadores.

Telescópio, eis a questão?

São instrumentos que possuem lentes ou espelhos curvos e são capazes de ampliar a imagem de algo que está longe. Do ponto de vista formal da Óptica os telescópios podem ser: Refratores, Refletores e Catadóptricos.

A Luneta de Galileu Galilei é composta de uma objetiva com um lente convergente e a ocular com uma lente divergente. Isso pemite ver os objetos ampliados e sem a inversão da imagem. A luneta de Galileu é um telescópio refrator.

Instrumentos posteriores e muito melhores que o de Galileu apresentam a imagem invertida nas duas direçoes vertival e horizontal e outros somente numa das direções.

Com o surgimento do telescópio ocorreu praticamente uma "febre de Astronomia" para observar o céu. Muitas pessoas ficaram encantadas com a beleza do céu, visto através dos telescópios e puseram-se a estudá-lo por causa disso muito mais foi descoberto: as galáxias, as nebulosas, os aglomerados de estrelas, outros planetas como Urano, Netuno e Plutão que não podem ser vistos a olho nu. Muitos astros que observados apenas com os olhos pareciam simples estrelas, com as lunetas se mostraram verdadeiras jóias do céu.