Apertura refrakcji

[JSC]

Już kiedyś był tutaj analizowany temat przysłaniania apertury teleskopów soczewkowych. I padło pytanie czy refraktor po przysłonięciu ma podobne właściwości co refraktor z pełną, ale mniejsza aperturą. Na pierwszy rzut oka mozna stwierdzic, ze transmisja w grubym szkle będzie mniejsza niż w cienkim, ale jak juz wówczas zauważono, będzie miało to niewielki wpływ na oglądany obraz. Wówczas narysowałem bieg promienia przyosiowego i zwróciłem uwage na wielkość niebieskiego odcinka w obydwu wypadkach.

 

Na sąsiednim forum ponownie ktoś zapytał o przysłanianie, mysle wiec, ze trzeba to raz na zawsze wyjaśnić Nikt na razie tematu tam nie podjął (poza jedna osobą), więc może tutaj - może ktoś akurat jest dobrze "osadzony" w optyce?

Z tej strony https://www.handprint.com/ASTRO/ae1.html wyczytałem, ze mamy w przypadku soczewek grubych, dwie apertury. Wejściową "aperturę" i wyjściową - tzw. "aperturę refrakcji".

Prosiłbym o pomoc w rozkminieniu "apertury refrakcji" - czy należy ją przyjmować jako rzeczywistą aperturę, czy tez moze nie ma ona zasadniczo żadnego wpływu na obraz? Trochę mam obecnie mało czasu na "studiowanie", więc może ktoś już to zagadnienie przerobił i wie o co chodzi? Moze w podanym linku jest to nawet gdzies wyjaśnione, ale muszę przyznac, ze nie wgłębiłem sie jeszcze w ten tekst.

 

Edytowane 4 Lipca 2018 przez JSC

[szuu]

e, dlaczego by to miało mieć jakiekolwiek znaczenie? przecież interesuje nas apertura jako obszar przez który światło wchodzi do instrumentu optycznego żeby wiedzieć ile tego światła będzie albo jakie wyjdą efekty dyfrakcyjne, a to, że później światło nie biegnie prostoliniowo i wiązka się zmniejsza nie zmienia przecież tego że apertura wejściowa była jaka była. a zmniejsza się w każdym teleskopie, nawet nieprzesłoniętym.

na pewno duży refraktor przesłonięty to nie jest idealnie to samo co refraktor mały bo nie jest tą samą konstrukcją optyczną ale takie mierzenie o ile jest mniejsza wiązka po drugiej stronie soczewki to może być ważne dla kogoś kto projektuje teleskop ale raczej nie dla użytkownika.

[JSC]

43 minuty temu, szuu napisał:

e, dlaczego by to miało mieć jakiekolwiek znaczenie?

No własnie dlatego pytam. Bo kąt promienia przyosiowego na pewno jest inny, a czy ma on znaczenie czy nie - nie wiem... Myślę, ze w optyce kąty mają znaczenie

 

43 minuty temu, szuu napisał:

 to może być ważne dla kogoś kto projektuje teleskop ale raczej nie dla użytkownika.

 

Ja akurat mam zupełnie przeciwne zdanie - mnie projekt teleskopu  nie interesuje - interesuje mnie to co widac przez teleskop. A że kazdy widzi co innego, więc jedyną mjarodajną i obiektywną oceną jest teoria optyki.

Edytowane 4 Lipca 2018 przez JSC

[JSC]

No dobra trochę poczytałem... dalej nic nie wiem, ale może coś się z tego wykluje. Przy okazji znalazałem ciekawą informację, ale o tym na końcu.

Pierwsza sprawa - tak jak przewidywałem, kąty w optyce to dość istotna sprawa. Sacek pisze cos takiego " Liniowy rozmiar dysku Airy jest określony przez końcowy kąt zbieżności", czyli kąt tego promienia wychodzącego z ostatniej powierzchni - tak to rozumiem, ale mogę sie mylić. Oczywiście kąt określony jest wysokościa wyjścia promienia przyosiowego, bo ogniskowa jak mniemam pozostaje taka sama http://www.telescope-optics.net/system.htm#objective

 

A teraz ta ciekawstka...

Wertując CN i rozmowy konstruktorów refraktorów znalazłem taki obrazek:

 

Jak widać tez zaznaczyli tam tą intrygującą rózną wysokość wyjścia promienia przyosiowego... dlaczego? - niestety nie wiem, bo dyskusja dotyczyła szczeliny.

I tu ciekawa sprawa. Obiektywy sferyczne klejone mają komę! Uniknąc komy mozna poprzez zróznicownie krzywizn wewnętrznych soczewek. Różnicując te krzywizny oczywiście niezbędna jest szczelina powietrzna. Stąd klasyczny Fraunhofer pozbawiony jest komy.

Edytowane 4 Lipca 2018 przez JSC

[ZbyT]

hmmmm ... "trochę" błędny jest ten rysunek

promień równoległy do osi optycznej po przejściu przez soczewkę nie będzie już do tej osi równoległy. Zgodnie z definicją ogniskowej powinien przeciąć oś optyczną w odległości równej ogniskowej

 

pozdrawiam

[JSC]

Tak rysują konstruktorzy... widać jest to dla nich oczywiste, ze ten promień gdzieś sie tam zbiega z osią...

 

Tutaj opis o co chodziło, a chodziło nie o byle co a o Takahashi -  https://www.cloudynights.com/topic/576084-fct150-and-custom-made-150mm-refractor-comparison/?p=7864508

a Tutaj jeszcze sprawa komy https://www.cloudynights.com/topic/467091-air-spaced-objective-lenses-why/?p=6085025

Ponieważ jestem "niewierny Tomasz", to szukałem potwierdzenia tego postu u Sacka - oczywiscie znalazłem  http://www.telescope-optics.net/achromats.htm

 

 A wracając do tematu i podsumowując go na obecnej fazie rozwoju - wygląda na to, ze w grubych soczewkach tracimy jak gdyby aperturę w stosunku do cienkich.

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC

[grzybu]

Jakieś dodatkowe straty na przejściu przez szkło będą kiedy przymkniemy większy refraktor. Dodatkowo w normalnych szkłach dochodzi dyspersja więc i tutaj stracimy nieco kontrastu mając więcej szkła po drodze. Pytanie tylko czy to będą różnice wykrywalne okiem? Możliwe, że kiedy przymniemy obiektyw 150/1200 do 80mm to będzie widać różnicę w stosunku do 80/1200, ale musielibyśmy mieć takiej samej jakości wykonanie obiektywów, żeby wyciągać jakieś wnioski. 80/1200 to są dość rzadkie sprzęty i wykonane lepiej niż masowe achromaty 150/1200. 

[Behlur_Olderys]

Inna sprawa, że zazwyczaj - przynajmniej w obiektywach foto - przymykanie obiektywu zdecydowanie zmniejsza wady optyczne soczewki, takie jak koma czy abberacja. I to są rzeczy jak najbardziej zauważalne na zdjęciach.

 

[grzybu]

Obiektywy fotograficzne są znacznie bardziej skomplikowanymi układami optycznymi i jeżeli przymykanie pomaga to znaczy, że rozdzielczość obiektywu nie jest ograniczona dyfrakcyjnie jak to jest w przypadku przyzwoitych teleskopów. Widać to przy testach rozdzielczości, gdzie do pewnej wartości przysłony rozdzielczość rośnie i później zaczyna spadać kiedy zaczyna być ograniczana przez dyfrakcję. 

Teleskopy, przynajmniej w centrum powinny osiągać maksimum rozdzielczość przy pełnej aperturze. Przymykanie poprawi korekcję aberracji chromatycznej i sferycznej ale zmniejszy finalną zdolność rozdzielczą. 

[jupiter1969]

16 minut temu, grzybu napisał:

Obiektywy fotograficzne są znacznie bardziej skomplikowanymi układami optycznymi i jeżeli przymykanie pomaga to znaczy, że rozdzielczość obiektywu nie jest ograniczona dyfrakcyjnie jak to jest w przypadku przyzwoitych teleskopów. Widać to przy testach rozdzielczości, gdzie do pewnej wartości przysłony rozdzielczość rośnie i później zaczyna spadać kiedy zaczyna być ograniczana przez dyfrakcję. 

Teleskopy, przynajmniej w centrum powinny osiągać maksimum rozdzielczość przy pełnej aperturze. Przymykanie poprawi korekcję aberracji chromatycznej i sferycznej ale zmniejszy finalną zdolność rozdzielczą. 

 

Dokładnie.

Mam achromat SW 152/1200,po przymknięciu apertury do 100 mm,zdolność rozdzielcza drastycznie spada,pomimo,że z f/8 robię f/ 12.

Edytowane 5 Lipca 2018 przez jupiter1969

[Piotrek Guzik]

16 godzin temu, JSC napisał:

No własnie dlatego pytam. Bo kąt promienia przyosiowego na pewno jest inny, a czy ma on znaczenie czy nie - nie wiem... Myślę, ze w optyce kąty mają znaczenie

No, zależy, co Cię interesuje. W kwestii i zdolności do zbierania światła przez teleskop, to nie ma to żadnego znaczenia, bo tu znaczenie ma tylko apertura "zewnętrzna" (pod warunkiem, że po drodze wewnątrz nic nie przesłania wiązki światła.

To, co pokazujesz na rysunkach będzie mieć znaczenie przy kwestiach związanych abberacjami (w szczególności aberracja chromatyczną i komą).

[JSC]

Chciałby tylko jeszcze usciślić, aby nie było nieporozumień. Skoro liczy sie ostatni kat wiązki przed ogniskiem (jeśli rozpatrujemy wielkośc dysku Airegu a tym samym przysłone), to duzo musi zależeć od konkretnego układu optycznego. Możliwe chyba jest, ze znajdzie się taki układ, w którym  promień przyosiowy będzie wychodził po przejsciu przez wszystkie soczewki z samej krawędzi tej ostatniej. Np. tak jak tutaj w triplecie (rysunek troche dokładniejszy, bo poprzednio to oczywiście tylko rysunki szkicowo-pogladowe):

 

W dubletach będzie cos takiego:

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC

[Piotrek Guzik]

12 godzin temu, JSC napisał:

No dobra trochę poczytałem... dalej nic nie wiem, ale może coś się z tego wykluje. Przy okazji znalazałem ciekawą informację, ale o tym na końcu.

Pierwsza sprawa - tak jak przewidywałem, kąty w optyce to dość istotna sprawa. Sacek pisze cos takiego " Liniowy rozmiar dysku Airy jest określony przez końcowy kąt zbieżności", czyli kąt tego promienia wychodzącego z ostatniej powierzchni - tak to rozumiem, ale mogę sie mylić. Oczywiście kąt określony jest wysokościa wyjścia promienia przyosiowego, bo ogniskowa jak mniemam pozostaje taka sama http://www.telescope-optics.net/system.htm#objective

Z tego wynika, że efektywna ogniskowa (czyli ta, którą widzimy z poziomu okularu) zależy tylko od tego, co się dzieje z wiązką na końcu (czyli jak to nazwałeś od "końcowego kąta zbieżności), co jest chyba oczywiste. Liniowy rozmiar dysku Airy'ego zależy od jego kątowego rozmiaru i od "końcowej" zbieżności wiązki. Jeśli zmniejszymy zbieżność wiązki przy tej samej aperturze wejściowej (która określa nam kątowy rozmiar dysku Airy'ego), to efektywnie zwiększymy ogniskową, a co za tym idzie liniowy rozmiar dysku Airy'ego.

[JSC]

Najdziwniejsze dla mnie w tym wszystkim jest to, ze to nie otwór wejściowy teleskopu, a ostatni kąt wiązki ma znaczenie w przypadku liniowej wielkosci dysku Airego w ognisku teleskopu. Jesli oczywiście Sacek sie nie myli. No chyba, ze zastosował jakis "skrót myslowy".

Zauważ tylko jedna rzecz - przy grubych soczewkach (lub przysłonietych) ogniskowa zostaje ta sama - zmienia się tylko kąt wiązki - i o to chodzi w dyskusji.

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC

[grzybu]

No i przez zmianę kąta wiązki rośnie wielkość dysku Airego czyli maleje nam rozdzielczość.

Gdyby nie zmieniać apertury, a tylko wydłużyć ogniskową to rozmiar dysku Airego też wzrośnie, ale wtedy będziemy używali innego okularu aby uzyskać te same powiększenie więc rozdzielczość pozostanie bez zmian. 

[Piotrek Guzik]

15 minut temu, JSC napisał:

Najdziwniejsze dla mnie w tym wszystkim jest to, ze to nie otwór wejściowy teleskopu, a ostatni kąt wiązki ma znaczenie w przypadku liniowej wielkosci dysku Airego w ognisku teleskopu. Jesli oczywiście Sacek sie nie myli. No chyba, ze zastosował jakis "skrót myslowy".

Zauważ tylko jedna rzecz - przy grubych soczewkach (lub przysłonietych) ogniskowa zostaje ta sama - zmienia się tylko kąt wiązki - i o to chodzi w dyskusji.

Jeśli zmieniasz kąt wiązki, to zmienia się ogniskowa. Nie ma innej możliwości. A to, że ostatni kąt wiązki ma znaczenie w przypadku liniowej wielkości dysku Airy'ego, to jest czysta geometria i tu nie ma miejsca na pomyłkę.

[JSC]

Hmm... no tak! Ogniskową przeciez uzyskuje sie z przeciecia promienia ostatniej wiązki z promieniem wejsciowym równoległym do osi przechodzącym przez krawędź.

[Behlur_Olderys]

44 minuty temu, JSC napisał:

Najdziwniejsze dla mnie w tym wszystkim jest to, ze to nie otwór wejściowy teleskopu, a ostatni kąt wiązki ma znaczenie w przypadku liniowej wielkosci dysku Airego w ognisku teleskopu. Jesli oczywiście Sacek sie nie myli. No chyba, ze zastosował jakis "skrót myslowy".

Zauważ tylko jedna rzecz - przy grubych soczewkach (lub przysłonietych) ogniskowa zostaje ta sama - zmienia się tylko kąt wiązki - i o to chodzi w dyskusji.

Tylko że rozdzielczość teleskopu, jaka jest ważna w rozróżnianiu szczegółów definiuje się przez kątowy, a nie liniowy rozmiar dysku Airego.

Kątowy rozmiar zależy tylko od apertury. Liniowy to kątowy przeskalowany przez ogniskową.

[JSC]

Czyli - co sie stanie z długościa ogniskowej  i punktem ogniskowania jesli na ponizszym rysunku przesuniemu lewą powierzchnię soczewki w kierunku prawej - tak aby soczewka była cieńsza. I co sie stanie z katem wyjsciowym promieni?

 

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC

[grzybu]

Nic się nie powinno stać, bo kąt załamania światła zależy od krzywizny soczewek. Załamanie następuje przy zmianie gęstości ośrodków. W samej soczewce już nie następuje zmiana kierunku rozchodzenia się promieni. 

[JSC]

Kierunek promienia w soczewce pozostanie bez zmian, ale punkt wyjscia bedzie inny. Co stanie sie dalej?

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC

[grzybu]

Ale wtedy przesunie się też środek soczewki w prawo więc i ogniskowa się przesunie. 

[JSC]

No ale ogniskową licza tutaj od drugiej powierzchni pryncypalnej (obrazowania). Ona sie przesunie? Zrobiłem na rysunku tak aby mniej wiecej obie powierzchnie pryncypalne sie na siebie nakładały i powstała "soczewka cienka". Czy tu jest jakis błąd?

 

EDIT

Chyba sie przesunie - bo pewnie ją wyznacza sie poprzez przecięcie promieni.

 

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC

[Behlur_Olderys]

Myślę, że za bardzo wchodzisz w szczegóły.

Moim zdaniem różnica między przymkniętą aperturą dużej soczewki od nieprzymkniętej apertury mniejszej soczewki (zakładając te same ogniskowe) to tylko minimalnie więcej szkła po drodze.

[JSC]

14 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Myślę, że za bardzo wchodzisz w szczegóły.

Moim zdaniem różnica między przymkniętą aperturą dużej soczewki od nieprzymkniętej apertury mniejszej soczewki (zakładając te same ogniskowe) to tylko minimalnie więcej szkła po drodze.

 

Z tego wszystkiego wynika, ze chyba tak. Ale wchodząc w te szczegóły chciałem właśnie sprawdzić, czy przypadkiem nie ma czegoś jeszcze nieprzewidzianego.

Dzięki wszystkim za pomoc

 

PS

Gdyby ktos cos miał do dodania, to oczywiście mile byłoby to widziane :)

Edytowane 5 Lipca 2018 przez JSC