La prima volta che ho sentito parlare di “roll-off magnification” è stato leggendo il sito web di Mel Bartels, un famoso autocostruttore d'oltreoceano molto stimato ed esperto.
Mel introduceva il concetto di “roll-off magnification” come strumento per valutare la qualità ottica, da usare assieme ad altri più o meno noti come la "scala di Bratislav" o il più comune "star test". Per chi è un po' digiuno di questi argomenti consiglio la lettura della pagina originale di Mel
www.bbastrodesigns.com/ratemirrors.html .
La definizione di ingrandimento di "roll-off" è, usando le parole di Mel B., il seguente:
A low contrast object such as Jupiter is selected, and a series of magnifications are run through. At some point, the image will roll-off and begin to lose it sharpness. Dividing this magnification by the aperture gives a rating such as, this mirror is good to 50x per inch of aperture.
In altre parole si deve:
a) osservare qualche cosa che abbia basso contrasto (in cielo Giove)
b) usare progressivamente ingrandimenti maggiori
c) prendere nota del momento in cui l'immagine comincia a perdere definizione
d) calcolare gli ingrandimenti per pollice di apertura
Al punto (c) si determina l'ingrandimento assoluto raggiunto dal telescopio nel momento in cui l'immagine sta per perdere definizione. Al punto (d) si riferisce l'ingrandimento al diametro per ricavare una valutazione relativa (50x per pollice eccellente, 35x per pollice buono ecc.).
La procedura, spiegata con le parole di Mel B. sembra semplice, ma provando a metterla in pratica ci si rende conto che occorre precisare meglio:
a) quando si aumenta l'ingrandimento si devono osservare i particolari fini dell'immagine (per esempio festoni e piccoli ovali). L'ingrandimento di roll-off viene raggiunto quando nessun nuovo particolare appare. In altre parole quando ingrandendo ancora non compare nulla di nuovo
b) se ora però si pone attenzione ai particolari di grande dimensione (struttura generale delle bande) si potrà notare che se si scende un po' con l'ingrandimento le bande migliorano (ma scompaiono i dettagli più fini)
In altre parole c'è un intervallo di ingrandimenti in cui i particolari di scala più grande stanno già (lentamente) sbiadendo mentre nuovi dettagli fini continuano ad apparire. L'ingrandimento di roll-off è alla fine di questo intervallo di ingrandimenti, laddove aumentando ancora l'ingrandimento nessun nuovo dettaglio fine compare. A questo ingrandimento se poniamo l'attenzione ai dettagli di grande scala questi sono un po' meno definiti che riducendo un po' l'ingrandimento. Osservare all'ingrandimento che mostra al meglio le strutture di grande scala impedisce però di vedere i dettagli più fini. L'ingrandimento di roll-off è definito con riferimento alla visione dei dettagli fini.
Ci sono dei commenti da fare, alcuni di questi verranno solo enunciati mentre per essere dimostrati richiederanno una trattazione specifica (che seguirà):
1. Non è chiaro perchè dovrebbe risultare lo stesso numero se gli osservatori sono diversi. Vedremo più avanti che questo è vero nella maggior parte dei casi, nel caso di osservatori con "sensibilità al contrasto" nella norma, e che comunque ciascuno può verificare da sé se possiede una sensibilità al contrasto normale, superiore o inferiore.
2. Posto che la procedura produce lo stesso numero per la maggior parte degli osservatori, questo numero è una misura oggettiva della qualità dell'immagine prodotta dal telescopio. Più precisamente è una verifica della MTF nelle reali condizioni di esercizio. Una specie di test con griglie argentieri, ma fatta nelle reali condizioni di osservazione in cielo.
3. Il risultato tiene conto non solo della qualità del telescopio, ma anche di:
- seeing
- come il telescopio si comporta con il seeing
- eventuali problemi di regolazione, collimazione e di gestione termica del telescopio.
Per valutare le prestazioni del telescopio senza il seeing si possono usare bersagli a terra di basso contrasto, in alternativa il test può essere ripetuto in diverse notti e in diversi luoghi per avere il limite nelle migliori condizioni di seeing.
4. L'indice calcolato al punto (d) consente di sapere quanto si è lontani dallo sfruttamento ottimale del telescopio, mentre l'indice prodotto al punto (c) dice quale è la qualità assoluta del telescopio.
5. Se due telescopi hanno ingrandimento di roll-off diverso, quello che ha l'ingrandimento maggiore è anche quello che in un confronto fianco a fianco con gli stessi ingrandimenti produce una immagine migliore (e viceversa).
6. A ingrandimenti di molto inferiori al limite (meno della metà) le immagini in tutti i telescopi sono limitate solo dalla capacità visiva della persona e tendono a divenire uguali (eccetto per la luminosità che per un corretto confronto va corretta con filtri neutri).
7. Un ipotetico telescopio dalla precisione ottica infinita non ha ingrandimento di roll-off infinito. L'ingrandimento di roll-off di questo telescopio ideale è limitato dalla diffrazione ed è grosso modo 50x per pollice (2x per mm). Questa è l'origine del famoso ingrandimento massimo spesso riferito nelle tabelle dei telescopi.
8. L'ingrandimento di roll-off è il limite di sfruttabilità della MTF del telescopio. Per determinarlo facilmente occorre fare test su oggetti di basso contrasto. Oggetti di elevato contrasto hanno una riserva di contrasto tale da consentire di usare ingrandimenti maggiori senza che i dettagli diventino invisibili all'occhio. In questo caso, non appaiono nuovi particolari, quelli che esistono non scompaiono e l'immagine non si degrada e può risultare molto più comodo per la percezione della forma dei particolari usare ingrandimenti maggiori. Su soggetti puntiformi non esiste un ingrandimento di roll-off perchè questo è un concetto relativo alla produzione di immagini estese.
Tipici esempi di ingrandimenti di roll-off sono:
- Un telescopio di 10 cm non ostruito di assoluta eccellente fattura, in seeing pickering 9-10: 200x.
- Un telescopio di 10 cm non ostruito di assoluta eccellente fattura, in seeing pickering 7: ~180.
- Un rifrattore di 15 cm, stesso seeing precedente (che in questo caso significa Pickering ~6 se visto nel 15 cm): ~260x.
- Un Newton di buona fattura di 25 cm, stesso seeing precedente (che in questo caso significa Pickering 5 se visto nel Newton): ~320x.
- Un newton come sopra ma di diametro 40 cm: ~400x.
- Un Newton come sopra, lamda/30 rms, ostruzione 15%, fuori dell'atmosfera, 700x.
