Galileiano Prima di tutto ci siamo documentati sul funzionamento ottico del cannocchiale galileiano:

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1 Costruzione del Cannocchiale Galileiano e del Cannocchiale kepleriano Nel 1609 Galileo costruiva il primo cannocchiale per uso scientifico. Nell anno scolastico 2008/2009, dopo aver letto alcuni passi del Sidereus Nuncius, dove Galilei racconta come gli venne in mente di costruire un cannocchiale e di puntarlo verso il cielo, i ragazzi della 3 A dell I.C. Primo Levi di Impruneta, con la prof.ssa Paola Papini, hanno deciso, quattrocento anni dopo, di costruire proprio il cannocchiale di Galileo. Qui di seguito la descrizione di Galileo: Prima di tutto mi procurai un tubo di piombo, alle cui estremità adattai due lenti, entrambe piane da un lato, dall altro invece una convessa e l altra concava; accostando poi l occhio alla concava, scorsi gli oggetti abbastanza grandi e vicini; essi apparivano infatti tre volte più vicini e nove volte più grandi di quando venivano guardati ad occhio nudo. In seguito, me ne preparai un altro più accurato, che mostrava gli oggetti ingranditi più di sessanta volte. Infine, non lesinando né fatica né spesa alcuna, sono arrivato al punto di costruirmi uno strumento così eccellente, che le cose vedute per suo mezzo appaiono quasi mille volte più grandi e oltre trenta volte più vicine che se le si guardano al naturale. Sarebbe del tutto superfluo elencare quali e quanti siano i vantaggi di questo strumento, tanto per terra quanto per mare. Ma io, lasciate le cose terrene, mi rivolsi all investigazione delle celesti. Seguendo quindi le istruzioni, che la Prof.ssa Beatrice Ferrari aveva fornito durante un incontro del Corso Scienza e Arte, tenutosi a Firenze nell anno scolastico 2007/08, abbiamo cominciato ad organizzarci per la costruzione del nostro cannocchiale, anzi dei nostri cannocchiali. Abbiamo infatti costruito due cannocchiali: uno di tipo galileiano e l altro di tipo kepleriano. Ogni cannocchiale è costituito da un obiettivo e da un oculare, ognuno deve avere la sua lente. Per prima cosa quindi ci siamo procurati le quattro lenti necessarie per i due cannocchiali: le lenti per i due obiettivi sono uguali e devono essere convergenti. Il cannocchiale galileiano e quello kepleriano si differenziano perciò solo per l oculare, divergente nel primo, convergente nel secondo. Costruzione del Cannocchiale Galileiano Prima di tutto ci siamo documentati sul funzionamento ottico del cannocchiale galileiano: Il cannocchiale galileiano consta di una lente convergente (piano-convessa o biconvessa), con funzione di obiettivo, e da una lente divergente (piano-concava o biconcava) in funzione di oculare. L oculare viene a trovarsi prima del fuoco dell obiettivo, a una distanza da detto fuoco pari alla distanza focale dell oculare. Poiché le lenti convergenti sono, per convenzione, positive (o di potenza ottica positiva) e quelle divergenti negative (o di potenza ottica negativa), possiamo dire anche che la distanza tra obiettivo e oculare è pari alla somma algebrica delle loro distanze focali. L oculare negativo intercetta i raggi convergenti provenienti dall obiettivo rendendoli paralleli e formando così, all infinito (posizione afocale), un immagine virtuale, ingrandita e diritta.

2 L ingrandimento del sistema è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell obiettivo e quella dell oculare. Sebbene fornisca immagini diritte senza l ausilio di dispositivi erettori, il cannocchiale galileiano presenta il grave inconveniente di un campo visuale estremamente ridotto. MATERIALI: Obiettivo e oculare: - tubi per tubature idrauliche di diverso diametro - due raccordi per tubature - fasce tubolari di gommapiuma nera - cartoncino bristol nero le lenti: - una lente convergente di distanza focale circa 40cm (la distanza focale della lente doveva esser di 60 cm, ma ci siamo accorti solo in un secondo momento che la lente di cui disponevamo aveva una distanza focale minore) e di diametro 50mm; - una lente divergente di diametro di 5 cm. PROCEDIMENTO: per rivestire la lente si tagliano due rotelline di gomma piuma formando una doppia cornice, unite da una striscia adesiva. L obiettivo è formato da un tubo per le tubature idrauliche di lunghezza 45 cm, di diametro esterno 6,4cm e di diametro interno 6,8 cm. L oculare è costituito da un altro tubo per le tubature, il cui diametro esterno è di 4cm, quello interno 3,6cm e la lunghezza di 48,5cm.

3 Viene tagliato il tubo per l obiettivo (tubo arancione di diametro maggiore) e il tubo per l oculare. Vengono infine limati per toglierne le schegge. L oculare è stato rivestito di cartoncino nero per eliminare i riflessi della luce. Una volta inserirete ete le lenti alle estremità rispettivamente del l tubo obiettivo e dell oculare, si inserisce l oculare all interno dell obiettivo e con il i l raccordo si fissa la lente dell obiettivo. Ora possiamo provarlo! Funziona!!

4 Costruzione del Cannocchiale Kepleriano Principio di funzionamento del cannocchiale kepleriano: L obiettivo forma dell oggetto osservato un immagine reale, rimpicciolita e capovolta. L oculare che essendo costituito da una lente convergente di corta focale, è in pratica una lente di ingrandimento ingrandisce l immagine formata dall obiettivo. L immagine che si osserva è però capovolta e quindi, almeno nell uso terrestre, il cannocchiale kepleriano deve essere dotato di un qualche dispositivo erettore, che, reinvertendo l immagine, la raddrizzi. Questo svantaggio è tuttavia largamente compensato da un campo visuale assai più vasto e più uniformemente illuminato di quello offerto dai cannocchiali galileiani. MATERIALI Obiettivo e oculare: - tubi per tubature idrauliche di diverso diametro - un raccordo per tubature - fasce tubolari di gommapiuma nera - cartoncino bristol nero le lenti: - una lente convergente di distanza focale circa 40cm e di diametro 50mm; - una lente da orologiaio di diametro di 4,4cm fasciata con della gomma piuma PROCEDIMENTO: si tagliano due rotelline di gomma piuma formando una doppia cornice,, unite da una striscia adesiva per rivestire la lente dell obiettivo

5 L obiettivo è formato da un tubo per le tubature idrauliche di lunghezza 45cm, di diametro esterno 6,4cm e di diametro interno 6,8cm. L oculare è costituito da un tubo per le tubature grigio. Il diametro esterno è di 3,2 cm, quello interno 2,8 cm e la lunghezza di 40 cm. Dopo aver tagliato il tubo arancione per l obiettivo,, viene v tagliato il tubo per l oculare (tubo grigio di diametro minore). Il tubo per l oculare deve avere diametro minore perché viene inserito all interno dell obiettivo e deve poter scorrere per la messa a fuoco. L oculare viene poi rivestito di cartoncino nero per eliminare i riflessi della luce. L estremità dell oculare dove viene inserita la lente da orologiaio ha un diametro maggiore, come si vede dalla foto. Una volta inserite le lenti, sostenute dalla gommapiuma, le varie parti del cannocchiale vengono fissate tra loro per mezzo dei raccordi arancioni. Adesso il cannocchiale è pronto per l uso e quindi l abbiamo provato: funziona anche questo!! Al termine della costruzione i ragazzi hanno preparato delle prove di disegni per rivestire i cannocchiali. c Ringraziamo i genitori degli alunni per aver prontamente reperito i materiali e le lenti per i cannocchiali e il Sig. Casini per i suggerimenti e il prezioso aiuto nella risoluzione di problemi tecnici nella costruzione dei due strumenti scientifici. Prof.ssa Paola Papini - Scuola Sec. di I grado I.C. Primo Levi Impruneta - a.s. 2008/09