La lente di Barlow

Nella fotografia astronomica riferita essenzialmente ai grandi corpi del sistema solare: sole, luna, pianeti, è utile disporre di un accessorio, la lente di Barlow,  estremamente utile, in quanto consente di aumentare sensibilmente le dimensioni dell'oggetto sul rivelatore ccd o altro sensore.

La lente di Barlow viene usata per aumentare la lunghezza focale dell'obiettivo primario ed è una lente divergente. Il suo uso, comunque è strettamente connesso in generale a tre condizioni essenziali:

1) Ottica ben collimata
2) Adeguata risoluzione del sensore.
3) Buone condizioni di trasparenza atmosferica (seeing).

Per i primi due punti, possiamo sempre intervenire direttamente per migliorare, mentre per il terzo punto, purtroppo, dobbiamo affidarci a quelle che sono le condizioni di turbolenza del nostro sito di osservazione, ed attendere il momento in cui l'oggetto e la trasparenza atmosferica sono nelle migliori condizioni per le riprese.

Devo dire che nel mio caso, molto vicino al livello del mare, tali condizioni concomitanti sono piuttosto difficili da realizzare, ed ho stimato, sulla base di ricerche specifiche, che tali situazioni possono verificarsi non più di 15 - 20 volte ogni anno. E' facile intuire che riuscire a riprendere dettagli fini ad esempio dei pianeti maggiori, non è una impresa facile.

Per evitare tali incovenienti è possibile caricare tutto in auto e raggiungere siti a più alta quota ( 700-900 metri), ma ciò non è sempre possibile nel caso di strumentazione pesante ed in assenza di qualcuno che possa darci un aiuto.

Quindi sarà necessario munirsi di una adeguata pazienza e nella maggioranza delle osservazioni cercare un compromesso tra le condizioni atmosferiche e le dimensioni dell'oggetto che si vogliono ottenere.

Le prime esperienze nel 2009 le ho fatte prevalentemente con il pianeta Giove
praticamente visibile per tutto il periodo estivo a sud-sud-est. I risultati sono stati incoraggianti, ma credo si possano ancora migliorare.

Vediamo ora come funziona una lente di Barlow.

Nella figura a sinistra viene presentata una schematizzazione. 
A= obiettivo
B= barlow
Po= distanza originale
Pn= nuova distanza

Due equazioni descrivono tale geometria ottica:

1/Fb = 1/Po - 1/Pn      (1)

Po Pn= Fb(Pn-Po)        (2)

dove Fb = lunghezza focale della lente di Barlow

Il fattore R moltiplicativo della lente di Barlow si esprime con:

R = Pn/Po                       (3)

dalla (2) si ottiene:

Pn = Fb (1- R)                (4)

da cui si ricava il fattore di moltiplicazione R in funzione della distanza PN e della lunghezza focale della Barlow:

R = 1+Pn/Fb                (5)

Senza ulteriori complicazioni, disponiamo degli elementi necessari per i nostri calcoli. Vediamo subito che se le due distanze Pn e Po coincidono, siamo al fuoco primario, quindi senza alcun elemento ottico aggiutivo e senza alcuna focale risultante. Pertanto una condizione essenziale è che R deve essere maggiore di uno (R>1)

Supponiamo ora di avere un telescopio con una focale di 2000 mm. ad F10 ed una lente di barlow la cui lunghezza focale sia di 45 mm. e si voglia ottenere un fattore moltiplicativo pari a 3x, a quale distanza Pn dobbiamo porci per ottenere tale fattore?

Dalla (5) otteniamo:  3 = 1+Pn/45 da cui Pn = 2*45 = 90 mm., ovvero posizionando il nostro sensore (piano focale) a 90 mm. dalla lente posteriore della barlow avremo un aumento della focale primaria del nostro strumento pari a 3 volte, quindi si ha 2000*3= 6000 mm. ad F30.

Personalmente utilizzo una ottima lente di Barlow, della Baader Planetarium, con sistema click-clock, a perfetta centratura in asse, modulare, con accessori che consentono di variare il fattore R da 2x a 4x, a seconda della configurazione impostata. 

La sua lunghezza focale è di 66.67 mm.

Nella configurazione standard come in figura, otteniamo un fattore R pari a 2x. Nella pratica, agganciando ad esempio il nasetto 31.8 del ccd, al sistema click-clock, occorre tener conto che il piano del sensore risulta essere alcuni mm più lontano. In calcoli, per quanto attiene al sensore della DSI II pro B/W, da me utilizato, è necessario aggiungere 25.5 mm. E, quindi nella sua configurazione standard tale lente di barlow, risulta avere un fattore R pari a 2.38X.

Con tubi di prolunga con lunghezze differenti è possibile ottenere tutti i fattori R intermedi fino a 4x. In tal modo ciascuno potrà utilizzare al meglio questa barlow secondo le sue esigenze ed in relazione alla strumentazione ottica in uso.