Informe de experimento: Telescopio Reflector Newtoniano

Introducción

Desde siglos anteriores se creía que
la luz blanca estaba en estado puro y para poder tener colores se
tenía que modificarla. Pero esta idea llevó a los
científicos a crear este telescopio.

Siempre has querido observar la estrella
pero no tienes un telescopio por falta de presupuesto en este
experimento o proyecto observaras como se hace uno de poco
precio.

Telescopio
reflector

A diferencias de los telescopios comunes
este tiene espejos en lugar de lentes ya que sirve para ver a
grandes distancias, enfoca y así crea las imágenes.
Está conformado por dos espejos: él principal, el
cual forma esta situado al final del tubo, y el secundario o
segundo es colocado cerca del orificio principal pero esto de
forma diagonal.

¿Cómo funciona?

La luz que se introduce por el orificio
principal se refleja en el espejo principal y se concentra en una
parte frente a él, ya que antes de llegara esta parte de
concentración de la luz al foco, el haz de la luz es
desviado por el espejo secundario. El telescopio newtoniano es un
espejo plano que desvía la luz hacia un lado del tubo
donde esta el ocular (el ocular aumenta el tamaño de la
imagen que se forma en el espejo principal.

Tipos de
telescopio reflector

Dentro de los telescopios reflectores
existen diferentes diseños. Los más populares son
el Newtoniano y el Schmidt-Cassegrain. Su principal diferencia es
la configuración óptica.

El Newtoniano tiene dos espejos, el
primario: es parabólico, aunque en pequeñas
aperturas usualmente es esférico; el secundario:
más pequeño y liso. El Schmidt-Cassegrain esta
conformado por un espejo primario también
parabólico, pero con una perforación en su centro,
para recibir la luz proveniente del espejo secundario, este es
convexa, este diseño contiene una placa correctiva en la
entrada de luz del telescopio.

Historia

Aun no existe un dato que muestre con
exactitud cual fue el primer telescopio reflector, mas sin
embargo la iniciativa de utilizar espejos cóncavos y
convexos es de Leonard Digges, lo cual esta escrito en su libro
de panometría, aunque no lo termino mas tarde su hijo
Thomas quien lo termino y lo dio a conocer al publico en 1571.Mas
tarde por 1636 para ser exactos Marin Mersenne crea un telescopio
reflector formado por un espejo parabólico que tenia un
orificio de poco tamaño delante de orto diminuto,
así la luz se reflejaba a dirección de ojo por el
orificio. Otro dato es marcado en el año de 1663 James
Gregory, retoma la creación de Mersenne pero la
innovó colocando un espejo chico secundario cóncavo
y elipsoidal que mostrase la luz originaria del espejo primario
al segundo plano óptico de la elipse en el eje de este, y
de ahí al ocular. Isaac Newton mejora el telescopio
alrededor de 1670, pero tuvo que oscurecer su cuarto
después de abrió un pequeño orificio por le
entraba luz pero en forma de rayo y era muy fino. Frente al reyo
coloco un pedazo de material transparente y en la pared se
formaba un arcoíris, ya que el material transparente
refractaba. Después coloco un segundo bloque de material
transparente y obtuvo de nuevo la luz blanca. Así
descubrió que la luz blanca no era pura si no compuesta,
por que en la luz blanca estaban todos los colores. Al terminar
estos experimentos Newton se dio cuenta que era una
aberración cromática esto era un defecto que no se
podía evitar en las lentes de su época, esta idea
era errónea pero todo esto lo llevo a crear el famoso
telescopio newtoniano, se sigue utilizando hoy en
día.

¿Que es aberración
cromática?

Es cuando un rayo de luz común, al
momento que pasa por una lente, no solamente se refracta,
también se dispersa en sus componentes de colores.
Cualquier rayo de luz que entra a la lente, se distribuye en un
arcoíris de colores.

Objetivos

Construir un telescopio newtoniano para
hacer observaciones astronómicas y así planear una
velada nocturna de la estrellas.

Adjetivos:

Este proyecto requiere de seis meses
así que es de largo plazo.

Recuerde que su construcción
requiere de paciencia y tiempo.

Materiales

1 disco de vidrio de 12 centímetros
de diámetro y 19 milímetros de grueso (para el
espejo primario) $180

1disco de vidrio de 12 centímetros
de diámetro y 10 milímetros de grueso (será
la herramienta de vidrio que nos ayudara a pulir al espejo
primario para darle la curvatura para que se cóncavo) $
155

• Asegúrese que los vidrios no
  tengan burbujas mirándolos a contraluz

Abrasivos y esmeriles:

250 gramos del numero 80 35

100 gramos del numero 120 35

100 gramos del numero 220 45

100 gramos del numero 500 65

250 gramos de pulidor de vidrio
15

• Los tres primeros se consiguen en
  tlapalerías.

• El esmeril del numero 500 y el pulidor
  se consiguen en las casa distribuidoras de materiales para
  ópticas o en las ópticas.

Para hacer la herramienta
pulidora:

200 gramos de brea 75

50 gramos de asfalto 15

Un recipiente grande para fundir el asfalto
con la brea 200

• Ambos se consiguen en
  tlapalerías

Auxiliares:

1 cuchara

4 brochas pequeñas

4 frascos de vidrio pequeños con
tapa

3 franelas

1 cuadro de madera de 30 X 30
centímetros y 3 centímetros de grueso

Extras (estos al final se
utilizaran):

1 ocular o anteojo guía

• Se puede conseguir en tiendas
  especializadas en cámaras
  fotográficas

1 tubo de cartón (le recomiendo uno
de pvc o de aluminio para mayor durabilidad)

1 Tripié de cámaras
fotográficas (si no tiene uno puede hacer uno de madera
asegúrese que sea resistente)

Agua

Tira de cartón de 2 cm

Procedimiento

Para construir adecuadamente un telescopio
es importante fijar las etapas que están relacionadas con
sus componentes: la óptica, el tubo y la montura. Es
conveniente seguir este orden ya que, de acuerdo con las
dimensiones finales de la óptica, habrá de
construir el tubo y la montura. Se puede el diseño y
construcción del tubo cuando el espejo primario este en la
ultima etapa del esmerilado y se realice las pruebas de la
óptica. Igualmente cuando se tenga terminado el tubo y se
esté preparando la instalación de la óptica,
se puede escoger el tipo de montura y comenzar su
construcción.

Primera etapa: Preparación de la
óptica. El esmerilado del espejo principal

En la construcción del telescopio,
la preparación del espejo principal a través del
esmerilado, pulido y realización de las pruebas
ópticas, es la parte que mas tiempo le puede llevar.
Esmerilar es, fundamentalmente pulir. En Las dos primeras dos
etapas del proyecto consiste en construir una lente
cóncava para el telescopio, a partir de un disco de vidrio
que encont6rasteen una vidriería. En un proceso normal,
trabajando cuatro horas semanales, pulir el lente es algo que te
puede llevar de cuatro a cinco semanas. En este proyecto esta
considerado entre cuatro y cinco mese para que lo hagas.
Así que tan rápido tengas tu telescopio, depende
del tiempo que dediques a esmerilar, pulir y probar el espejo
principal.

Primer paso: Los materiales

Conseguir todos los materiales ya
mencionados.

Segundo paso: esmerilado grueso

Para realizar el esmerilado grueso, primero
se coloca la herramienta de vidrio sobre el cuadro de madera,
sujetándola con cuatro pequeñas tiras de madera
clavada a los lados de la herramienta.

• Ahora debe buscar un lugar adecuado de
  trabajo :

La recomendación es que se utilice
un barril donde se colocara, al centro, la herramienta de vidrio
sobre la tabla. También puede utilizar una mesa con altura
adecuada de trabajo. El barril es ideal por que te
permitirá girar a su alrededor, facilitándote el
trabajo y permitiéndote que el pulido del espejo sea
uniforme.

• Aplicación de
  esmeril:

Con una de las brochas pon un poco de
esmeril más grueso del número 80 y agua sobre la
herramienta de vidrio. Luego se coloca el vidrio del espejo sobre
la herramienta tal como se muestra en la foto.

• Deberá realizar tres movimientos
  combinados del espejo que vamos a tallar sobre la
  herramienta:

a) Uno de los movimientos es el
círculo, pasando el centro del espejo cerca de la orilla
de la herramienta paro sin llegar a ella.

b) El segundo movimiento simultáneo
es el giro del espejo sobre su propio eje.

c) El tercer movimiento que debe hacerse
simultáneamente es el de un movimiento de rotación
del vidrio herramienta a fin de que el desgaste también
sea uniforme en la herramienta.

Con estos movimientos el espejo comenzara a
presentar una curvatura en su superficie, comenzando por una
pequeña curva en el centro, que se ira ampliando poco a
poco hasta cubrir finalmente todo el espejo. Cada 20 o 25 vueltas
circulares, la carga de abrasivos e desgasta y se debe cambiar;
para hacerlo, debes levantar con cuidado la herramienta y lavarla
en la cubeta junto el vidrio del espejo, escurriéndolos
bien con el fin de que al agregar la siguiente medida esmeril,
este no quede aguado.

Tercer paso: Medición de la
distancia

Después de haber agregado durante
veinte veces esmeril numero 80 y agua, es conveniente efectuar la
primera prueba para evaluar la distancia focal, que es la
distancia de intercesión de la luz, de nuestro espejo
primario. La distancia focal debe medirse frecuentemente a fin de
mantenerla dentro del valor deseado, que es alrededor de1.10
metros.

• Medición focal

Se efectúa de manera muy sencilla,
enjuagando muy bien el espejo con agua y, mientras esta mojado,
reflejando en el la luz del sol y proyectándola sobre una
pare. La distancia del espejo a la luz reflejada sobre la pared
debe variarse hasta que la mancha disminuya lo más
posible. Entonces, la distancia del espejo a la pared es la
distancia focal.

La distancia focal disminuye
rápidamente si el movimiento circular del espejo
sobré la herramienta tiene un diámetro grande casi
del diámetro de la herramienta. Si el diámetro de
este movimiento circular es pequeño, no será
difícil obtener la distancia focal.

Ya que hallas logrado esmerilar toda la
superficie del espejo y obtener la distancia focal correcta, se
repite la operación de esmerilado con la herramienta
colocada debajo pero ahora usando un grano de esmeril mas fino el
numero 120. La única diferencia es que la amplitud del
movimiento circular debe ser menor.

Cuarto paso: esmerilado mediano

Debemos hacer cargas de esmeril
número 120 en la misma forma y trabajar unas 15 cargas con
el movimiento circular de un cuarto de diámetro del
espejo, con el fin de seguir curvándolo, pero menos de 3
centímetros de la superficie de la herramienta.

• Pruebas de distancia focal

Luego de hacer otra prueba con el sol, y la
distancia focal ya esta entre 1.10 a 1.15 metros, se reduce el
movimiento a un quinto de diámetro de la herramienta y se
mide la distancia focal cada tres o cuatro cargas, ya que no
conviene pasarse de la distancia deseada (1.10 metros). Se
observara que, conforme nos acerquemos a dicha distancia, la
imagen del sol reflejada se tornara mas clara en la pared y la
medición será mas precisa.

Cuando la distancia focal sea entre 1.11 y
1.09 metros, se debe reducir el movimiento circular de tal manera
que el espejo sobresalga no mas de 2 centímetros de la
herramienta, y trabajar de la misma manera que lo hemos hecho
durante las cuatro cargas mas hasta que el esmeril se desgaste y
desaparezca.

Quinto paso: esmerilado fino

El esmeril numero 220 se aplica de la misma
forma que los demás, y después de cada cinco cargas
se puede comprobar nuevamente la distancia focal. A partir de
este tipo de esmerilado, los movientes sobre la herramienta deben
ser más suaves. La imagen del sol debe ser más
nítida, y es más fácil de ser la
medición mas precisa. Después de unas 20 cargas con
esmeril, al observar la superficie del espejo deben verse poco
residuos.

• Esmerilado numero 500

El momento para cambiar a este abrasivo lo
marca cuando desaparecen los residuos del esmeril anterior,
pará esto se tiene que utilizar una lupa y luz que incida
sobre el espejo para observar la superficie y estar seguros que
no existen residuos de material.

Con este esmeril se sigue el mismo proceso
que con los anteriores: mantener la distancia focal, se
tendrá ya una superficie muy tersa. Una vez concluido este
proceso, el espejo se encuentra liso para empezar a pulirlo.
Mientras tanto debe guardar el espejo y la herramienta en un
lugar seguro envolviendo ambos espejos en dos
franelas.

Segunda etapa: Preparación de la
óptica. Pulido del espejo primario y pruebas del espejo
primario.

Debe de realizar las pruebas de Ronchi,
Foucault y Hartmann, ya cuando estas pruebas ópticas den
el resultado final de su lente sea satisfactorio.

Primer paso: Fabricación de la
herramienta pulidora

Para empezar corta el asfalto y la brea en
pequeños pedazos y colocarlos dentro del recipiente para
fundirlos en la estufa, hágalo a fuego lento. Esté
contenido debe mezclarse muy bien (mézclalo con un trozo
de madera o una pala)

Simultáneamente con el calentamiento
de la brea, deben calentarse en agua tibia (50°C), el espejo
primario y la herramienta, para que no se quiebren por
expansión térmica en el siguiente
proceso.

Una vez fundido el contenido del
recipiente, seca la herramienta, y con una tira de 2
centímetros se forma una banda de alrededor que sobresalga
de la herramienta un centímetro. Después, se vierte
poco a poco la mezcla caliente de brea y asfalto sobre el centro
de la herramienta, hasta que llegue casi hasta que la mezcla se
enfrié lo suficiente para adquirir una consistencia
similar a la plastilina. En el momento que suceda esto quita la
banda de cartón y ponga agua jabonosa sobre la mezcla. En
seguida, se coloca el espejo sobre la herramienta con la cara
curvada hacia la mezcla, y se presiona con algo de fuerza
moviendo al mismo tiempo el espejo en pequeños
círculo, hasta que la herramienta se ajuste al
espejo.

Ahora quita el espejo y con una navaja abra
canales en la mezcla para formar cuadros de centímetros de
lado. Tenga precaución de que ningún canal pase por
el centro de la herramienta, porque se podría romper. Al
terminar se lava muy bien la herramienta, se pone de nuevo agua
jabonosa sobre ella, y se vuelve a moldear con el
espejo.

Segundo paso: Pulido del espejo
primario

Para iniciar, se necesita mezclar en un
frasco un puño de pulidor con agua y después se
aplica sobre la herramienta con brocha limpia. El proceso de
pulido se efectúa de igual manera que los esmeriles finos,
con movimientos de pequeña amplitud, combinados con los
movimientos de rotación del espejo y de la herramienta.

En los primeros 30 minutos de pulido ya que
puedes observarse una zona central brillante en la que refleja
muy claramente la luz. El tiempo de total de pulido dura varias
horas, según la presión y velocidad que se ejerza.
Esta etapa terminara cuando ya no se vean zonas semipulidas al
observar el espejo con una lupa bajo la luz directa del
sol.

Cuando el pulido este avanzado lo
suficiente pude hacer la primera observación.

• Noche de luna

Escoge una noche que la luna tenga muy buen
resplendor .

Realice esta observacion situando el espejo
de forma horizontal el espejo debe estar en el suelo sobre una
tabla cubierta con un paño negro, y busquen el reflejo de
la luna en el espejo, moviendo la cabezahasta encontrarlo.si el
espejo tiene 1.10 metros de distanciafocal, se puede situar su
cabezaa unos 25 centimetros mas arriba y vera la imagen de la
luna amplificada cuatro veces.

Tercera etapa:Preparacion de la
optica.Espejosecundario, ocular y anteojo guia

El espejo secundario desvía 90
grados el haz de luz proveniente del espejo primario, pará
sacarlo perpendicularmente del tubo del telescopio. Como este
espejo debe ser plano, su espesor no deberá ser menor de 6
milímetros. Si puede conseguir cristal "flotado" es
probable que su superficie plana sea suficientemente plana, se
podría cortar este espejo en forma de elipse de 2X2.8
centímetros, es recomendado que recurra a cortar en una
vidriería o cristalería.

• Plantear espejo secundario

Este procedimiento esta basado en nitrato
de plata. Los fabricantes de espejos lo usan y si les lleva el
suyo ya muy limpio, se lo podrán recubrir.

Ocular

Debe conseguir un ocular o anteojo
guía (mira), el cual va por fuera del tubo del telescopio.
Esto lo puede conseguir en las tiendas especializadas en
cámara fotográficas.

Cuarta etapa: El tubo y la
montura

Para hacer el tubo se puede hacer de
diferentes formas, eso ya depende de como quiera el acabado, y
calidad que valla a elegir. El mas barato es uno de
cartón, pero uno de mayor calidad es uno de PVC o de
aluminio.

Este debe tener un diámetro interior
mayor en 2 o 3 centímetros, que el espejo primario, y una
longitud 5%más grande que la distancia focal. Entonces el
espejo primario es de 12 centímetros de diámetro y
110 de distancia focal, se puede utilizar un tubo de 15
centímetros de diámetro y de 1.20 metros de
longitud. Los soportes del espejo principal y del secundario,
deben situarse diagonalmente, se puede hacer de distintas
maneras, según su creatividad.

• Soporte

Si tiene un tripié para
cámara fotográfica lo puede utilizarlo si no lo
podría construir con tablas de madera.

Quinta etapa: Armado del
telescopio

Por ultimo arma tu telescopio con todas las
partes que obtuviste.

Resultados

La construcción es larga en tiempo
pero vale la pena ya que se observa perfectamente el espacio. Ya
que es una maravilla estar en el campo y ver el cielo estrellado
en una noche sin luna .y en una noche a así es posible ver
la vía láctea

Conclusiones

La satisfacción de ya poder ver la
vial actea es incomparable además que es interesante crear
tu propio telescopio newtoniano y aprendió las diferentes
exámenes o pruebas ópticas que pasan las lentes de
un telescopio .es más conveniente comprar un telescopio la
diferencia de costo varia de poco ya que el telescopio cuesta
$1,200 mas gastos de en vio seria $1,600 pesos.

Tabla comparativa de costos de los
materiales y el total:

Referencias

Sergio de Regules Ruiz-Funes, Él
Famoso disco de Newton recuperado el 18 de noviembre del
2012,http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/act_permanentes/conciencia/fisica/newton/nw9.htm

Telescopio reflector, recuperado el 18 de
noviembre del 2012
http://es.wikipedia.org/wiki/telescopio_reflector

Recuperado el 12 de enero del 2013,
http://www.astrosurf.com/astronosur/telescopios.htm

Recuperado el 13 de enero de 2013,
http://almaak.tripod.com/asasac/telescopio.htm

Recuperado el 13 de enero de 2013,
http://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-414569380-telescopio-quasar-q200-advanced-8-pulg-parabolico-newtoniano-_JM

Autor:

Linda Anahi Montoya
Moreno