GLI STRUMENTI DELL'OTTICA:

Tutti gli strumenti devono essere necessariamente allineati, e  le loro distanze reciproche possono essere regolate in base alle necessità. Questo particolare strumento permetteva di generare fasci di luce controllati e di studiare il loro comportamento.  

Volta utilizza  questo sistema per esperimenti sulla polarizzazione della luce e sui fenomeni di riflessione e rifrazione.  Ad esempio,  ponendo una candela accesa innanzi  alla lente biconvessa, è possibile raccogliere , sullo schermo posto aldilà della lente, la sua  immagine capovolta.

Alessandro Volta utilizzava il banco ottico non solo  per le sue ricerche personali, ma anche come strumento di didattica. Egli infatti amava fare dimostrazioni pubbliche dei suoi esperimenti, mostrando i fenomeni ottici e spiegandone i principi.  Non dimentichiamo che Alessandro Volta era professore all'università di Pavia, e il banco ottico era uno degli strumenti che egli utilizzava per spiegare concetti complessi agli studenti.

Anche se il banco ottico di Volta era piuttosto semplice rispetto alle tecnologie moderne, esso ha gettato le basi per la realizzazione di strumenti più avanzati.  I principi fondamentali che Volta ha esplorato con il banco ottico sono infatti stati ripresi e sviluppati da altri scienziati portando alla creazione di telescopi più complessi, microscopi avanzati ed altre tecnologie ottiche. 

IL TELESCOPIO NEWTONIANO

1. Raccolta della luce:  la luce proveniente dall'oggetto da osservare entra attraverso l'apertura anteriore del tubo del telescopio. La luce colpisce lo specchio primario, che si trova sul fondo del tubo.

2. Concentrazione della luce: Lo specchio primario ha una forma parabolica, il che significa che riflette tutti i raggi luminosi paralleli al suo asse verso un unico punto, chiamato fuoco primario. Al fuoco primario si forma un'immagine reale, ma questa non è ancora osservabile perché si trova lungo asse ottico, dove il tubo impedirebbe una visione diretta. 

3. Deviazione della luce: Per rendere immagine accessibile, uno specchio secondario piano è posizionato vicino al fuoco primario. lo specchio è inclinato di 45° rispetto all'asse ottico principale. La sua funzione è di deviare la luce di 90°, indirizzandola vero un'apertura laterale nel tubo del telescopio. 

4. Osservazione dell'immagine: La luce deviata dal secondario esce dal telescopio e raggiunge un punto di osservazione esterno. In questo punto si colloca un oculare , che è un sistema di lenti convergenti progettato per ingrandire e rendere osservabile l'immagine formata dal sistema ottico. 

L'apparato è composto da tre diversi prismi, collocati in un'intelaiatura di ottone, orientabili con opportuni angoli di apertura: i laterali sono di vetro crown (vetro comune) e quello centrale di vetro flint (vetro al piombo). Lo strumento è contenuto in una scatoletta di legno. Esso veniva utilizzato per mostrare come fosse possibile ottenere rifrazione della luce senza dispersione, cioè eliminare l'aberrazione cromatica.

Per mostrare come fosse possibile ottenere rifrazione della luce senza dispersione, cioè l'acromatismo, si faceva cadere un fascio di luce bianca sopra il primo prisma, osservando sia la rifrazione (i raggi sono deviati dalla direzione rettilinea) sia la dispersione (si ottiene uno spettro colorato). Accoppiando il secondo prisma, che è capovolto, la deviazione si annulla e lo spettro rimane ancora colorato verso l'orlo. Riunendo infine ai primi due il terzo prisma si ottiene un'immagine incolore e deviata, si realizza cioè l'acromatismo.

La prima lente acromatica fu realizzata nel 1757 da John Dollond, che unì a una lente biconvessa di vetro crown, una concavo-convessa di vetro flint. Applicata agli obiettivi dei telescopi da lui stesso costruiti risolse il problema dell'aberrazione cromatica. Questo strumento non è firmato, ma fu costruito in Gran Bretagna. 

COM'ERA COSTRUITO IL MISCROSCOPIO ACQUATICO NELLA VERSIONE DOLLOND?

Il microscopio acquatico realizzato dal londinese Dollond è costituito da una colonna verticale in ottone fissata ad un' estremità della custodia in legno dello strumento. All'estremità superiore è posta una lente convergente che reca nella sua parte inferiore uno specchio lieberkuhn, con la superficie riflettente rivolta verso il basso. A metà della colonna è posto un anello di ottone che porta il vetrino concavo dove si pone l'acqua con i microrganismo. Nell'anello di ottone c'è un foro nel quale veniva inserito uno stilo con infilzato l'insetto da osservare. Nella parte inferiore è posto uno specchio orientabile che serve per riflettere la luce sul vetrino. 

IL PROBLEMA DELL'ABERRAZIONE CROMATICA: LA SCOPERTA DI EULERO

L'aberrazione cromatica si verifica quando la lente non riesce a far coincidere tutte le lunghezze d'onda dei colori sullo stesso punto focale, o quando ogni raggio di colore che compone la luce è condotto su posizioni diverse del punto focale. Questo significa che i colori della luce viaggiano a velocità differenti quando passano attraverso la lente, e il risultato (soprattutto intorno a oggetti e in presenza di contrasti di luce elevati) sono immagini sfocate o bordi dei soggetti colorati di viola, rosso, giallo, magenta, verde o blu. 

Newton pensava che l'aberrazione cromatica non poteva essere ridotta o eliminata nonostante limitasse le prestazioni del telescopio e del microscopio. 

Il matematico Eulero invece trovò una soluzione per ridurre l'aberrazione cromatica e conseguentemente migliorare la qualità dell'immagine. Eulero capì che utilizzando in successione una lente convergente e una lente divergente sarebbe stato possibile ottenere una deviazione uguale per due particolari componenti della luce bianca per esempio il rosso e il blu, il che avrebbe ridotto in modo sensibile l'aberrazione cromatica.  Riduzione ancora più significativa si poteva ottenere con tre prismi, che potevano ridurre deviazioni uguali per tre componenti come ad esempio rosso, verde e blu. 

Eulero comunicò i suoi studi a John Dollond che realizzò il primo doppietto acromatico formato da una legge convergente di vetro chiamata flint dotata di elevata rifrangenza e da una lente divergente di vetro chiamata crown questa dotata invece di una bassa rifrangenza. Da allora questa scoperta venne utilizzata e si ritrova anche negli attuali strumenti ottici come cannocchiali, binocoli, microscopi, macchine fotografiche, proiettori , ecc...).