Lenti, specchi, prismi e... Difrazione

[CrazyDave]

Salve a tutti,

Non ho trovato una sezione dedicata all'ottica in generale e quindi mi son permesso di scrivere qui, ma prego i moderatori di spostare questo post nella sezione più consona se avessi sbagliato.

Vorrei parlare con voi, e naturalmente ricevere il vostro consiglio e indicazioni, della diffrazione e del sua presenza o meno in alcuni componenti ottici, ma con un approccio diverso rispetto a quello che ho trovato nei vari approfondimenti su questo e altri siti.

Sappiamo che la Diffrazione della luce è un "limite fisico" che affligge qualsiasi telescopio e, più precisamente, qualsiasi apertura che la luce attraversa.

Tra le molte risorse che questo sito mette a disposizione, credo che questi due articoli entrambi scritti da Vincenzo Zappalà siano oltremodo chiari e facili da capire, anche se per semplicità di esposizione l'autore ha dovuto necessariamente saltare alcuni argomenti e approfondimenti ed è proprio su uno di questi approfondimenti che ho una domanda che mi frulla in testa da troppo tempo.

https://www.astronomia.com/2013/04/2...re-rivalutato/

https://www.astronomia.com/2013/04/2...al-telescopio/

In questi brillanti articoli ci viene spiegato come, nel caso di un'apertura circolare, l'angolo minimo tra il massimo e il primo minimo del Disco di Airy sia dato dalla formala:

ϑ = 2.44 λ/D

Più precisamente, come lo stesso autore accenna:

sin(ϑ) = 2.44 λ/D

dove D è il diametro della sezione dell'apertura e λ è la lunghezza d'onda della luce che l'attraversa.

Quindi in Telescopio con un'apertura di 200mm e considerando il centro spettrale della luce visibile come un 550nm abbiamo, per esempio (supponendo tutto il resto ideale), un angolo pari a:

ϑ = 2.44 λ/D = 0,024156 secondi d'arco (arcsec)

... e qui viene la mia prima domanda:

1) La luce passa attraverso lo specchio/lente primaria, poi arriva sullo stadio secondario (specchio o lente) e poi viene ulteriormente ingrandita dall'oculare.

Appare quindi evidente che l'apertura con diametro minore all'interno del telescopio non è l'apertura dell'obbiettivo dello stesso, ma quella dell'oculare che è, come sappiamo, estremamente più piccola di qualsiasi apertura.

L'autore dell'articolo avrà sbagliato? Sappiamo che non è questo il caso, ma vista la suddetta considerazione ci dev'essere un altro discriminante che fa scegliere l'apertura dell'obbiettivo come Diametro da usare invece che considerare l'apertura dell'oculare per lo stesso calcolo.

Da quanto ho potuto trovare online e da alcune mie considerazioni personali, credo che questo discriminante sia come la luce colpisce suddetta apertura.

Negli esempi proposti negli articoli suddetti era esplicitato che il fronte d'onda ha un'ampiezza (spaziale) più grande dell'apertura e in questo caso si è analizzata la diffrazione dovuta all'apertura stessa.

Domanda: questo sta a significare che, se il fronte d'onda è (spazialmente) completamente all'interno dell'apertura, l'apertura stessa non produce alcuna diffrazione?

2A) Su diversi siti, anche forse in questo, nel corso del tempo ho trovato accenni su come anche le lenti producano diffrazione. Spesso si legge "lente limitata alla sola diffrazione" sulle caratteristiche degli strumenti.

Questa notazione sta a significare, da quanto ho capito, che la diffrazione delle lenti è minore o uguale alla diffrazione introdotta dall'apertura del telescopio.

Da qui le mie domande: Una lente ideale CON IL FASCIO DI LUCE che è compreso completamente all'interno della lente produce diffrazione? Se si qual è la formula che permette di calcolare la diffrazione della sola lente?

2B) Questa domanda è legata alla precedente in quanto non siamo in un mondo ideale. Lo stesso quesito della domanda precedete, ma per una lente REALE. Una lente reale con fronte d'onda completamente compreso all'interno della lente, provoca diffrazione?

3A) Cambiamo argomento e spostiamoci sugli specchi, ma sempre con la stessa domanda: Uno specchio con curvatura (non piano) IDEALE e fronte d'onda completamente compreso all'interno dello specchio, produce diffrazione?

3B) ... e uno specchio REALE nella stessa situazione?

3C) L'ultima domanda "ufficiale": Uno specchio piano (senza curvatura) REALE con fronte d'onda completamente limitato ad esso, produce diffrazione?

Ammetto che avrei altre domande del generis anche se queste solo le più importanti.
Se quando mi risponderete potete darmi anche una risposta per comprendere il quadro generale, ve ne sarei grato.
Formule e indicazioni a risorse esterne o su questo sito che possano permettere ad un neofita di comprendere meglio tutte le varie casistiche sono, naturalmente, più che ben accette.

Domandona BONUS: Esiste una qualche tool o risorsa online (free o con costi molto accessibili) che un neofita come me possa utilizzare per calcolare la diffrazione prodotta da un insieme di lenti e specchi in una qualsiasi configurazione?

Permettetemi di ringraziarvi anticipatamente per le risposte che vorrete darmi.
Ammetto la mia ignoranza, ma spera di poter approfittare della vostra conoscenza e disponibilità per porvi rimedio.

Grazie
Davide

PS: Mi ero dimenticato dei prismi :p che hanno una riflessione totale e quindi son interessanti per questo quindi...

4) Il solito fronte d'onda limitato completamente alla prima superficie di incidenza del prisma, supponendo che tutte le riflessioni all'interno dello stesso siano a mezzo di superfici piane. Prisma reale. Facciamo l'esempio del Prisma di Porro. Provoca diffrazione?

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[cesarelia]

1) Ogni punto della sorgente produce un fronte d'onda sferico (che si propaga in tutte le direzioni).
2) Principio di Huygens:
“Ognielemento (puntiforme)diun fronte d’onda puòessereconsideratocomesorgente di ondesferiche secondarie. Ilnuovo fronted’ondaad un istante successivoèdato dall'inviluppo di tutte le onde secondarie sferiche a tale istanteditempo”
3) Un fronte d'onda sferico completo non produce diffrazione, perché tutti i punti della sfera contribuiscono in modo uguale alla creazione dell'inviluppo del fronte d'onda successivo
4) La diffrazione è causata dall'inviluppo di un fronte d'onda "parziale", o meglio non uniformemente sferico, per colpa di un qualsiasi ostacolo, di qualche tipo di barriera o di superficie che separa in più parti il fronte d'onda che prima era uniformemente sferico, e poi si ritrova parzialmente ad avere un destino diverso dalla propagazione uniforme e libera nello spazio. Potremmo riassumere che qualunque ostacolo (oggetto di grandezza molto maggiore della lunghezza d'onda) produce diffrazione.

[CrazyDave]

Grazie cesarelia per la risposta.

Ti avevo già risposto, ma non so perchè il mio messaggio non compare.

Ancora auguri di Buone Feste anche se in ritardo.

Davide

[Aur]

Mi sono iscritto da poco al forum. Scusatemi se faccio qualche gaffe. Sono molto incuriosito dal processo di formazione delle immagini sia in visuale che in fotografia. Come si concilia il fatto che ad alti ingrandimenti, quando la PU si riduce, l'immagine finale riesca a coprire ugualmente il fondo della retina o il sensore

[etruscastro]

per il visuale prova a leggere questo (e più in generale tutto il Vademecum): https://www.astronomia.com/forum/sho...ssono-vedere-)

per la fotografia il discorso è diverso e lascio il divertimento di spiegarlo a chi la pratica.