Resumen

Desde los inicios de la existencia del ser humano ha tratado de extender su visión de diferentes formas para poder observar objetos a distancias largas el principal objeto que se invento para lograr esto es el telescopio, cuando en 1609 Galileo Galilei presentó su nuevo artilugio en Venecia formado por dos lentes. Sin embargo fue tachado como un artilugio diabólico. Pero Galileo no se rindió y acudió a los poderosos y les hizo “ver para creer”, mostrándoles las lunas de Júpiter y las orejas de Saturno.

Y así, sobre la herencia de Galileo, Newton inventó el telescopio reflector, que es la base de los actuales. La innovación consistía en usar espejos en lugar de lentes para enfocar la luz y formar imágenes. Entonces el universo se nos abrió en todo su esplendor. 

Un telescopio es un instrumento óptico que permite observar objetos lejanos con mucho más detalle que a simple vista al captar radiación electromagnética, tal como la luz.

El parámetro más importante de un telescopio es el diámetro de su «lente objetivo».

Para caracterizar un telescopio y utilizarlo se emplean una serie de parámetros y accesorios:

– Distancia focal

– Diámetro del objetivo

– Ocular

– Lente de Barlow

– Filtro

– Razón Focal

– Aumentos

– Trípode

– Portaocular

Lo más fascinante de conocer esto es que nuestro conocimiento se abre y se vuelve más sencillo el poder realizar uno en nuestra casa con materiales que fácilmente podemos conseguir y no muy costosos como suelen ser los telescopios en el mercado.

Podemos extender el alcance de visión utilizando un tubo obscuro equipado con un juego de lentes y así enfocar cierta cantidad de fotones emitida por algún objeto de nuestro interés, y ajustarla para que nuestro cerebro procese la imagen el ajuste lo facilitamos colocando las lentes en la lente de una cámara de celular y así se logró observar hasta algunos cráteres de la luna, fascinante.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

La capacidad de visión del ojo humano está limitada a la cantidad de fotones que aterrizan sobre el ojo, los objetos que se encuentran a grandes distancias nos resultan difíciles de ver porque la fuente de luz que rebota sobre ellos y la de los objetos adyacentes satura la cantidad de fotones permitida por el ojo, por ello nuestro cerebro no puede procesar esa imagen y no podemos ver lo que ocurre en la lejanía.

Antecedentes

Cuando en 1609 Galileo Galilei presentó su nuevo artilugio en Venecia, muchos lo tacharon de diabólico: el cielo -y sus sagrados misterios- se abría ante los ojos del hombre. Esta es la apasionante evolución de aquel tubo con dos lentes, el telescopio.

Hace cuatro siglos nació un invento que habría de redefinir nuestro lugar en el universo. Tachado en su momento como el instrumento más diabólico de la historia, el telescopio sacudió la sociedad hasta las raíces. Cuando alguno osaba desafiar esta noción del mundo, su voz era acallada por los poderes religiosos.

Los fabricantes de vidrio sabían desde la antigüedad que una esfera de vidrio podía aumentar imágenes, pero tuvieron que pasar siglos antes de que alguien ensamblara dos lentes en un tubo y mirara a través de ellas. Los holandeses por el 2 de octubre de 1608, el día en que Hans Lippershey patentó un instrumento llamado kijker, que significa mirador. En Italia Galileo introdujo  las mejoras que permitieron usar el aparato como instrumento astronómico.

El diseño de Galileo consistía en una lente convexa para el objetivo y otra cóncava en el ocular. En 1611 el alemán Johannes Kepler fue el primero en usar dos lentes convexas que enfocaban los rayos en un mismo punto. La configuración de Kepler aún se usa en binoculares y cámaras fotográficas modernas y es la base del telescopio refractor.

Galileo acudió a los poderosos y les hizo “ver para creer”, mostrándoles las lunas de Júpiter y las orejas de Saturno. Isaac Newton nos dio una nueva imagen del universo que sobrevivió 250 años hasta Einstein. “Si he logrado ver más lejos ha sido porque me he subido a hombros de gigantes”, escribió. Y así, sobre la herencia de Galileo, Newton inventó el telescopio reflector, que es la base de los actuales. La innovación consistía en usar espejos en lugar de lentes para enfocar la luz y formar imágenes. Entonces el universo se nos abrió en todo su esplendor.

Objetivo

Diseñar una herramienta óptica para observar objetos que a simple vista no podemos distinguir.

Justificación

Me llamó la atención el observar el cielo en una noche despejada y no lograr ver que eran esos puntitos que brillaban, es decir, las estrellas y al ver la luna pero no poder observarla más de cerca así que pregunte como hacerlo y descubrí que con un telescopio.

Un telescopio es un instrumento óptico que permite observar objetos lejanos con mucho más detalle que a simple vista al captar radiación electromagnética, tal como la luz. Es una herramienta fundamental en astronomía.

El parámetro más importante de un telescopio es el diámetro de su «lente objetivo».

Para caracterizar un telescopio y utilizarlo se emplean una serie de parámetros y accesorios:

Distancia focal: es la longitud focal del telescopio, que se define como la distancia desde el espejo o la lente principal hasta el foco o punto donde se sitúa el ocular.

Diámetro del objetivo: diámetro del espejo o lente primaria del telescopio.

Ocular: accesorio pequeño que colocado en el foco del telescopio permite magnificar la imagen de los objetos.

Lente de Barlow: lente que generalmente duplica o triplica los aumentos del ocular cuando se observan los astros.

Filtro: pequeño accesorio que generalmente opaca la imagen del astro pero que dependiendo de su color y material permite mejorar la observación. Se ubica delante del ocular, y los más usados son el lunar (verde-azulado, mejora el contraste en la observación de nuestro satélite), y el solar, con gran poder de absorción de la luz del Sol para no lesionar la retina del ojo.

Razón Focal: es el cociente entre la distancia focal (mm) y el diámetro (mm).

Magnitud límite: es la magnitud máxima que teóricamente puede observarse con un telescopio dado, en condiciones de observación ideales. La fórmula para su cálculo es: m(límite) = 6,8 + 5log(D) (siendo D el diámetro en centímetros de la lente o el espejo del telescopio).

Aumentos: Es la cantidad de veces que un instrumento multiplica el tamaño aparente de los objetos observados. Equivale a la relación entre la longitud focal del telescopio y la longitud focal del ocular (DF/df).

Trípode: conjunto de tres patas generalmente metálicas que le dan soporte y estabilidad al telescopio.

Portaocular: orificio donde se colocan el ocular, reductores o multiplicadores de focal o fotográficas.

Un fotón es el quantum de energía en forma de radiación electromagnética, emitido o absorbido por la materia. Los fotones son absorbidos por cerca de 126 millones de células sensibles a la luz. Y nuestro cerebro traduce las diferentes energías y direcciones de los fotones en formas y colores que nos permiten ver el mundo en tecnicolor.

Hipótesis

Si podemos extender el alcance de visión utilizando un tubo obscuro equipado con un juego de lentes, entonces podremos enfocar cierta cantidad de fotones emitida por algún objeto de nuestro interés, y ajustarla para que nuestro cerebro procese la imagen.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

– 2 lupas

– Tubo de PVC de 4 1/2″ x15 cm

– Reductor de PVC de 4 1/2″ a 2 1/2″

– Reductor de PVC de 2 1/2″ a 1″

– 2 uniones de 4 1/2″ de pvc

– Unión de PVC para 3″

– 2 Tubo de PVC de 3″x 12 cm y 18 cm

– Una cámara de fotos  descompuesta

– Silicón

– Pintura negra

– Un case protector para celular

– Tapa para tubo PVC de 4 1/2″

– Una cinta canela grande

Procedimiento:

1.- Sacar las lentes de las lupas.

2.- Colocar la lupa en un espacio luminoso frente a la pared, encontrar el foco principal y medir la distancia de la lupa a la pared.

3.- Introducir uno de los lentes entre un conector de 4 ½” y el tubo de 15cm.

4.- Colocar el silicón en ambos extremos y dejar secar.

5.- Desarmamos la cámara para sacar los lentes que hay en su interior.

6.- Introducir la cinta en el tubo de 4 ½” que ayudará a deslizar el tubo de 3”.

7.- Repetir el procedimiento del paso 3 con la segunda lente y el tubo de 3”.

8.- Pegar ambos reductores al tubo de 3” x 12 cm.

9.- Colocar el tubo de 3” x 18 cm al otro extremo del conector que sujeta la lente.

10.- Embonar los tubos y colocar la tapa.

11.- Pintar todas las piezas de PVC por dentro y por fuera.

12.- El case del celular se utiliza para poder desplegar la imagen del telescopio en la pantalla del teléfono así que se debe alinear el orificio de la cámara y pegar el case al final de los reductores alineando el lente extraído de la cámara con el orificio para la cámara del celular.

Galería Método

Resultados

Se observaron objetos a diferentes distancias la cámara del celular ayudó mucho a enfocar los distintos objetos observados independientemente de la distancia de cada uno y el trípode hizo que no hubiera movimiento que distorsionará la imagen, también se pudo observar alguno de los cráteres de la Luna un poco más de cerca.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Logre extender el alcance de la visión utilizando los lentes adecuadamente y a las distancias correctas para que nuestro cerebro pudiera procesar la cantidad de fotones para observar cualquier objeto de nuestro interés, es importante mencionar que las lentes fueron colocadas con mucho cuidado para no formar imperfecciones ópticas llamadas aberraciones, es por eso que el objetivo de mi prototipo fue cumplido con éxito y lo mejor de todo con la mayoría de materiales reciclables.

Observe la Luna más cerca de lo que pude haber imaginado y fue increíble.

Bibliografía

http://www.astromia.com/historia/primertelescopio.htm

https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/el-telescopio-la-historia-del-invento-que-revoluciono-la-ciencia

Física espejos y lentes:

Pérez Montiel Héctor. Física General. Publicaciones Cultural S. A. de C. V. (1992, 2000)

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography