Objetivos de lentes

Las lentes de los telescopios pueden fabricarse con diferentes materiales. ¿Cuáles hay y en qué se distinguen?

Al pensar en los telescopios astronómicos, la mayoría de las personas se imaginan el telescopio clásico de lentes. En el extremo delantero está la lente del objetivo, y en el trasero, el ocular. Aunque en investigación perdieron el pulso contra los telescopios de espejos, los de lentes tienen muchos defensores en el mundillo de la astronomía amateur.

El componente más importante de un telescopio de lentes es la lente del objetivo. Para ser más exactos, las lentes del objetivo, porque los objetivos modernos contienen al menos dos. ¿Por qué?

Las lentes tienen una desventaja frente a los espejos: generan fallos de color conocidos como aberraciones cromáticas. La luz se fracciona con distinta intensidad en diferentes longitudes de onda, fraccionándose más la luz azul que la roja. El resultado son unas molestas franjas de colores alrededor de los objetos que observamos, que, además, reducen el contraste.

En los telescopios acromáticos según Fraunhofer el objetivo está formado por una lente delantera convergente de vidrio en corona y otra posterior divergente de vidrio de pedernal. La combinación de diferentes tipos de vidrio contribuye a reducir las aberraciones cromáticas y a mejorar el contraste y la fidelidad cromática.

Los acromáticos según Fraunhofer con selectas combinaciones de vidrios BK7-F2 son más que suficientes para telescopios para principiantes. A medida que crece el nivel de exigencia, se puede dar el salto a apocromáticos de más calidad.

Los apocromáticos van un paso más allá. Una determinada selección de tipos de vidrio logra, incluso en los telescopios más cortos, un mismo punto focal para hasta tres longitudes de onda.

Gracias al uso de una tercera lente y vidrios especiales más caros, estas ópticas de primera categoría no solo son cromáticamente puras, sino que también están libres de coma y aberración esférica. Para poder fabricar estos superobjetivos, los fabricantes usan diferentes tipos de vidrio, cuya selección está condicionada por el índice de refracción y el número de Abbe.

El índice de refracción indica la relación entre la velocidad de la luz en vacío y en un determinado material a una determinada longitud de onda. El número de Abbe de un material determina las variaciones del índice de refracción cuando cambia la longitud de onda, lo que se conoce como dispersión.

Cuanto más alto es el índice de refracción, más se fracciona la luz, de modo que la lente no necesita ser tan curva. Esto reduce la aberración esférica, pero requiere vidrios de alta refracción, que normalmente suelen ser bastante caros. Las mezclas de vidrio con un alto número de Abbe generan menos dispersión y, por lo tanto, menos aberración cromática.

A día de hoy se conocen más de 200 combinaciones de vidrios ópticos. La mayoría provienen de las dos mayores familias: el vidrio en corona y el vidrio de pedernal. La fabricación industrial depende de numerosos parámetros tanto ópticos como materiales. Muchos fabricantes ofrecen vidrios con las mismas propiedades pero bajo nombres comerciales diferentes. La mayoría han adaptado sus productos y procesos para que sean respetuosos con el medio ambiente y, por ello, prescinden, por ejemplo, de mezclas de plomo y arsénico.

Hay que tener en cuenta que el vidrio FPL-53 no se usa para mejorar la aberración cromática existente en un objetivo en comparación con un vidrio FPL-51, sino más bien para reducir la relación de la distancia focal, un aspecto muy importante en astrofotografía cuando se trabaja con tiempos de exposición cortos y campos visuales grandes. Un refractor doble de FPL-51 puede presentar una relación de distancia focal de 1:6,8, mientras que en un telescopio con la misma apertura y dos lentes de FPL-53 se necesitará una relación de 1:6 o 1:6,25. La experiencia ha demostrado que en ambos la aberración cromática es igual de reducida.

Los sistemas de triple lente que utilizan tanto vidrio FPL-51 como FPL-53 tienden a reducir aún más la aberración cromática y, por ello, ofrecen una imagen todavía más nítida. La diferencia en estas clases de calidad solamente se percibe en mediciones hechas en bancos ópticos.