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REFRACTORES
Son los telescopios cuyo objetivo esta formado por lentes transparentes esféricas y por lo tanto libres de obstrucción central y de luz dispersa procedente de superficies aluminizadas. La principal aberración que poseen estos telescopios es la aberración cromática longitudinal la cual es debida a que la longitud focal de la lente es diferente para las distintas longitudes de onda. Esto es así pues los diferentes colores son refractados con distintos ángulos, por ejemplo el foco del azul está más cercano a la lente que el verde y el nivel de correción cromática se puede ver muy fácilmente mediante los gráficos de la sdesviación focal cromática. Los diseños más sencillos para uso visual estan formados por dos lentes con cristales normales de tal manera que el foco para el rojo (linea "C" con una longitud de onda de 656.27 nm) y el azul (linea "F" equivalente a una longitud de onda de 486.13 nm) es el mismo. A los refractores que cumplen el anterior criterio se les denomina "acromáticos" y la diferencia entre el foco para el verde (555 nm) y rojo-azul se denomina espectro secundario.
Hoy en día son muy frecuentes los denomiandos refractores apocromáticos, sin embargo este término es entendido de muy diversas formas por distintas personas. Originalmente Abbe definió un objetivo apocromático como aquel que tiene un foco común para tres longitudes de onda diferentes (desde el violeta al rojo) y corregido para aberración esférica y coma para dos longitudes de onda distantes. Por lo tanto no solamente se exige que tengan un foco común para el rojo, verde y azul, por ejemplo, sino que ademas el nivel de aberración esférica para dos de esas longitudes de onda debe estar por debajo de un cierto nivel. Si una óptica con un foco común para el rojo, verde y azul es sobrecorregida 2 longitudes de onda a 486.13 nm y subcorregida 1.5 longitudes de onda a 656.27 nm no se le puede considerar un apocromático, pues no es mejor ópticamente que un acromático normal a f15. Corregir la aberracción esférica para distintas longitudes de onda es equivalente a corregir el esfereocromatismo. Para poder llevar a cabo dichas correcciones es obligatorio el uso de cristales de fluorita o de baja dispersión (ED) y posiblemente asferización de alguna de las superficies.
El primer diseño en analizar corresponde a un refractor clásico basado en un doblete Fraunhofer de 200 mm y f15. El elemento biconvexo crown positivo está basado en el cristal BK7 y el plano-concavo flint negativo en un F3. En diseños acromáticos es muy importante seleccionar cristales con índices de dispersión Vd muy diferentes pues de esta forma la potencia de los cristales individuales es pequeña. Potencias pequeñas se traduce en superficies poco curvas y por lo tanto aberraciones de alto grado pequeñas. En la parte izquierda de la figura 1 se pueden ver los tres gráficos de rayos transversales correspondientes a las posiciones 0º, 0.35º y 0.5º fuera del eje. Se puede apreciar que son casi iguales lo que significa que la calidad de la imagen es casi constante sobre todo el campo de visión, lo cual también se puede comprobar a partir de las curvas MTF de la figura 3. A partir de los diagramas spot (figura 2) se puede comprobar que el diametro del foco es dos veces mayor que el limite de difracción teorico correspondiente a esa focal. Claramente se aprecia en dicha figura la considerable aberración cromática debido fuundamentalemente a las longitudes de onda entre el azul y el violeta.
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El segundo diseño corresponde a un Kit óptico de 80 mm y f6.25 suministrado hace años University Optics y vendido bajo la denominación de "semiapocromático". Es un doblete separado por aire cuyos cristales son FK5 para el crown y SF2 para el flint, y que al ser de baja dispersión producen mejores resultados como se puede apreciar en el gráfico de la desviación focal cromática de la figura 4. Como en el caso del Fraunhofer los gráficos rayos transversales correspondientes a distintas posiciones fuera del eje son muy similares, lo que se vuelve a traducir en calidad constante en todo el campo. Se puede ver como el esfereocromatismo es mucho menor en relación al diseño Fraunhofer. De la figura 5 se observa que el diametro del punto geometrico es menor que en el anterior pero hay que tener en cuenta que el número f es distinto al caso anterior. En la parte inferior aparece rotulado 0.2 mm lo que corresponde a la resolución media de las distintas peliculas fotográficas.
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El tercer diseño corresponde a un triplete diseñado por Roland Christen separado por aire de 200 mm y f10 y formado por cristales BK7 (biconvexo positivo), KZFS1 (bicóncavo negativo) y BAFN10 (biconvexo positivo). Se puede ver en la figura 7 como los gráficos de rayos transversales cambian a medida que nos alejamos del eje óptico y dándo la circunstancia que algunas de las curvas no pasan por el eje de coordenadas. Esto es síntoma de cierto grado de aberración esférica y curvatura de campo. Sin embargo el esfereocrmatismo y la desviación focal cromática son mucho menores debido a la utilización de tres cristales elejidos apropiadamente sin ser de extra baja dispersión. Este diseño está corregido para tres colores siendo la óptica utilizable con fines fotográficos. En el diagrama spot de la figura 8 se puede apreciar claramente, por comparación con el círculo de Airy, la mejor corrección del espectro secundario por la utilización de tres cristales. Adicionalemte se puede comprobar como los valores MTF son mucho mejores que en los dos casos anteriores.
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Y por último vamos a estudiar un diseño de un 200 mm f8 formado por cristales LAK10 (negativo) y Fluorite (positivo). Esta disposición corresponde al diseño Steinheil con la finalidad de proteger la fluorita de agresiones medioambientales y su posible deterioro. En cualqueir caso tanto la colocación de los elementos de acuerdo al diseño Fraunhofer o Steinheil tiene muy poca importancia pues los resultados finales son muy parecidos. Conforme a los gráficos de rayos transvesales del extremo izquierdo de la figura 10 se puede ver que en el eje la calidad de la imagen es muy elevada deteriorándose muy poco fuera del eje. De la desviación focal cromática se debe señalar con respecto a los diseños anteriores que este valor es nulo para una única longitud de onda, aunque en realidad la máxima desviación soempre está por debajo de 0.5 mm.
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A pesar de que los anteriores gráficos dan una información totalmente objetiva de los distintos grados de aberración óptica, sin embargo no se puede deducir a partir de los mismos como será la imagen de difracción final de una estrella obervada visualmente. Para ello he generado las imagenes (figuras 13 a 16) de difracción en color real que se verian en los anteriores diseños ópticos en el plano focal resultante. La escala superpuesta corresponde a mm y todas las imagenes tienen el mismo grado de ampliación. El tamaño del disco de Airy es distintos en todos puesto que la focal de los diseños es diferente.
 Figura 13. Imagen de difracción correspondiente a un diseño Fraunhofer 200 mm f15 |
 Figura 14. Imagen de difracción correspondiente a un diseño del kit University Optics 80 mm f6.25 |
 Figura 15. Imagen de difracción correspondiente a un diseño Roland Christen 200 mm f10 |
 Figura 16. Imagen de difracción correspondiente al diseño Klaas Compaan de Fluorita de 200 mm f8 |
Como anteriormente había dicho para que un refractor sea apocromático debe cumplir las dos condiciones señaladas. A la hora de cuantificar la segunda condición es muy útil la utilización de unos gráficos en los se representa el error del frente de onda (eje X) en función de la posición a lo largo del diametro (eje Y) de la óptica para las distintas longitudes de onda. Estos gráficos se calculan para el plano meridional o tangencial y para el plano sagital. A la vista de los gráficos 17 a 20 solamente el diseño de Roland Christen cumple esta segunda condición pues el error del frente de onda está por debajo del límite de difracción limitada (1/4=0.25). Sin embargo este criterio no lo cumple el diseño basado en la fluorita pues para las longitudes de onda correspondientes al color azul y rojo, los errores estan por encima del criterio de difracción limitada. Cabe señalar que si en el diseño Christen se utilizasen cristales ED adecuadamente elegidos la focal se podría reducir por debajo de f8 y se seguirían cumpliendo las dos condiciones para la calificación de apocromático. Como se puede ver en la figura 18 el error del frente de onda es muy inferior (especialmente en el azul) al diseño Fraunhofer pero sin llegar a estar por debajo del criterio de difracción limitas. No se si esta particularidad es la utilizada por los fabricentes para calificar a estos diseños como "semiapocromáticos", pero en este sentido debo recordar que el concepto de "semiapocromatico" realmente no existe como tal en óptica.
 Figura 17. Fraunhofer 200 mm f15 |
 Figura 18. UO 80 mm f6.25 |
 Figura 19. Christen 200 mm f10 |
 Figura 20. Fluorita 200 mm f8 |
En opinión de algunos autores solamente es posible conseguir diseños apocromáticos con la utilización de tres o más cristales. Sin embargo otros no opinan de la misma manera y se apuntan a diseños de dos cristales que cumplen las dos condiciones antes señaladas para alcanzar el título de apocromático.
Como conclusión podriamos indicar cuales son las ventajas e inconvenientes de los refractores.
Ventajas:
Desventajas:
