Jump to content

Filtry interferencyjne - sumator blueshiftów


Recommended Posts

Przez ostatnie parę miesięcy, gdy temat filtrów interferencyjnych został dla mnie otwarty nieco bardziej, poprzez pomiary użytkownika tego forum dobrychemik,

a także poprzez wątek: https://astropolis.pl/topic/73852-blueshift-czyli-jak-z-wroga-zrobić-przyjaciela/ 

chodziło mi po głowie napisanie symulatora, programu, który przedstawi transmisję filtra dla danego obiektywu, czyli rozciągłego miejsca skąd pada światło, a nie tylko z osi filtra.

 

Tydzień temu program został ukończony i przetestowany, teraz przedstawiam wstępne wyniki.

 

O ile wykresy transmisji filtrów ustawionych pod pewnymi kątami są w internecie od dawna, to jednak sposób:

- w jaki zmienia się szerokość transmisji

- w jaki pochylają się zbocza 

- w jaki zmienia się kształt piku filtra, jeśli na osi jest podwójny

w zależności od światłosiły obiektywu i obstrukcji - zobaczymy tutaj po raz pierwszy :-)

 

Dla danego obiektywu, program sprawdza, pod jakimi kątami światło pada na filtr, i jak dużo jest światła dla danego kąta. Dla każdego kąta oblicza blueshift i tworzy osobną minitransmisję, następnie je sumuje i przedstawia wynik końcowy, sumaryczny. Geometria tego zjawiska, dla mnie jest sprawą oczywistą, bez wątpliwości. Natomiast miałem pewne wątpliwości odnośnie wzoru, z którego sam blueshift jest obliczany - podany w wyżej wymienionym wątku, przez użytkownika Marek_N, 13 września. Jest tam współczynnik n_eff, który w zasadzie nie wiadomo ile dokładnie wynosi, a może być w pewnych granicach różny dla różnych filtrów. Jednak miałem asa w rękawie - filtr TV Bandmate Nebustar został zmierzony normalnie, a także pod kątem 12 stopni, miałem więc dwie zmierzone krzywe, na ich podstawie tak dobrałem n_eff, aby po wczytaniu transmisji filtra pod kątem 0, wynik odpowiadał krzywej pod kątem 12 stopni. W ten sposób 'skalibrowałem' program. Fakt, że tylko na jednym filtrze i na jednym kącie, jednak sądzę że i tak bardzo trudno będzie osiągnąć jeszcze lepszej dokładności, a pewnych rzeczy nie przeskoczymy. Sam też nie chciałem popaść w przesadę - na początku chciałem nawet uwzględnić offset z teleskopów newtona, jednak doszedłem do wniosku, że n_eff nie będzie znany z wystarczającą dokładnością, że samo pole widzenia (przecież nie 0 stopni) wprowadzi pewne rozbieżności itp.

 

Dane kalibracyjne i wyniki:

Niebieska krzywa to orygniał filtru TV Bandmate Nebustar - zmierzona

Pomarańczowa krzywa, to ten sam filtr ustawiony pod kątem 12 stopni - zmierzona

Szara krzywa - wygenerowana przez program po wczytaniu krzywej niebieskiej i wykonaniu obliczeń dla: f/90, bez obstrukcji, kąt 12 stopni.

Porównajmy:

P1.thumb.png.c13ea2a67920973576d8e0d028bed5d1.png

 

P4.thumb.png.9b77cc74e17776098ae23639ec48249e.png

 

P2.thumb.png.67ac900df86460995f6ebaf5c49f3446.png 

P3.thumb.png.09e1dba8aace0a9ba88b236c89cb9870.png

 

Jak widać są minimalne różnice. Pierwsza dotyczy transmisji głównej - mój program nie uwzględnia spadku albo wzmocnienia transmisji wynikającej z umieszczenia filtra pod kątem. Nie znam żadnego zjawiska ani teorii, której mógłbym tutaj użyć, aby to symulować. Druga dotyczy różnic widocznych na zoomie 650 ... 700. Sądzę że może to być spowodowane przez sam spektrometr, albo sam filtr hmm (pyłki, para). 

Uważam jednak, że dużo ważniejsze niż <5% różnicy w transmisji są zbocza. Miejsce w których zbocza się znajdują i ich nachylenie. Można ocenić samemu, czy te rzeczy będą symulowane z wystarczającą dokładnością.

 

  • Like 5
Link to post
Share on other sites

Na początek przedstawię wyniki dla dwóch przypadków: rzeczywistego i teoretycznego. 

Rzeczywisty, to przykład istniejącego filtra i jego zachowania w oczach symulatora - Baader H alfa 7nm

Teoretyczny, to przedstawienie jak program reaguje na 'skok', na 'impuls 0 --> 1 -->0' - jak pochylają się zbocza, dla dwóch szerokości: 20 nm i 2 nm

 

Baader H alfa 7nm i 'skoki':

Niebieskie krzywe - oryginał - zmierzony

Pomarańczowe - obiektyw f/5, bez obstrukcji

Szare - obiektyw f/4, obstrukcja 30%

(czerwona linia to H alfa)

S1.thumb.png.c681421cec23122fd6e5b0541f3b21b4.png

T1.thumb.png.1fbdb89d1e54e70212eeca1e3d5e7948.png

 

A teraz to samo, te same filtry, dla dodatkowo filtra przechylonego o 12 stopni:

S2.thumb.png.210267bed67925e237940bff1aaece76.png

T2.thumb.png.d26e72677bd257970c0aa33e0a0d8c47.png

 

Bardzo dobrze rozumiem otrzymane krzywe. Da się wyjaśnić 'na chłopski rozum' dlaczego piki mają inne kształty, albo dlaczego szerokości u góry są inne niż na dole. Gdyby ktoś uznał że to ważne, dajce znać, postaram się to opisać.

 

Chętnie wykonam takie symulacje dla tych, którzy są ciekawi transmisji swoich filtrów w swoich obiektywach. Będę potrzebować f/?, obstrukcję %, (ewentualnie kąt przechylenia filtra).

Oczywiście będę też potrzebował danych raw krzywej transmisji filtra na osi. 

Edited by stratoglider
  • Like 2
Link to post
Share on other sites

Filtr Astronomik CLS (mój egzemplarz)

 

Zielonymi pionowymi liniami zaznaczyłem 'linie mgławicowe', czyli te, które powinny być przepuszczone. Nie zaznaczałem wszystkich, a tylko te skrajne, od-do.

Czerwonymi pionowymi liniami zaznaczyłem 'linie light pollution' od lamp rtęciowych i sodowych, które powinny być zablokowane. Też nie zaznaczałem wszystkich a tylko te skrajne, od-do.

 

Górny wykres przedstawia:

Na niebiesko - oryginał, mierzony na osi.

Na pomarańczowo - f/5.0, bez obstrukcji.

Na szaro - f/4.0, obstrukcja 30%.

 

Dolny wykres przedstawia: (filtr ten ma zastosowanie głównie w astrofotografii, a tam zdarzają się jeszcze większe światłosiły)

Na niebiesko - oryginał

Na pomarańczowo - f/2.8, bez obstrukcji.

Na szaro - f/2.0, bez obstrukcji.

 

Jak widać filtr radzi sobie znakomicie nawet z mega szerokim stożkiem światła z f/2.0. Po części wynika to z faktu, że jego pasma przenoszenia są dość szerokie i żadna z linii emisyjnych nie łapie się 'na styk'. 

CLS_01.thumb.png.c8a4f312ebde97b591e29deeaf4159dd.png

 

CLS_02.thumb.png.c593747190cc32bc088a767a1e696306.png

Link to post
Share on other sites

Niemal wszystkie UHC i CLS mają bezpieczny zapas "mocy", by nie bać się "blueshifta". Problem pojawia się dopiero w filtrach wąskopasmowych i dwuzakresowych typu L-eNhance i L-eXtreme. Podejrzewam, że sporo osób może nawet nie być świadomymi jak duży procent światła w ich teleskopach/obiektywach marnuje się z powodu nieodpowiednio dobranego filtra (model, egzemplarz).

Edited by dobrychemik
Link to post
Share on other sites
  • 2 weeks later...

Filtr Orion Ultrablock (mój egzemplarz)

 

Pionowe zielone linie - H beta i O III

 

Górny wykres:

Na niebiesko - oryginał, mierzony na osi.

Na pomarańczowo - f/7.5, bez obstrukcji.

Na szaro - f/5.0, bez obstrukcji.

 

Dolny wykres:

Na niebiesko - oryginał, mierzony na osi.

Na pomarańczowo - f/6.0, obstrukca 20%.

Na szaro - f/4.0, obstrukcja 40%.

 

U1.thumb.png.aa4d37acfa65dffe36e9a862bc425080.png

 

U2.thumb.png.6d8402864b459bc8709cc934ad6bcd07.png

 

W tym konkretnym przypadku, wrażliwość linii H beta (486.1 nm) na rodzaj obiektywu jest bardzo duża, gdyż znajduje się na krótkofalowym zboczu filtra - łapie się 'na styk'. Jej transmisja zmierzona na osi wynosi 79 %, symulacje przewidują jej wzrost wraz ze wzrostem jasności obiektywu i ze wzrostem obstrukji - do 90 % w przypadku f/4.0 z obstr 40%. 

Edited by stratoglider
  • Like 1
Link to post
Share on other sites
  • 4 weeks later...

Astronomik H alfa CCD 12 nm

 

Na niebiesko - oryginał (zmierzony filtr)

Na pomarańczowo - w f/4.0, obstr 40 %

Na szaro - w RASA 11" (D 279 mm, Obstr 112 mm (=40 %) F 620 mm (=f/2.2)

 

K01.thumb.png.b02da9733763994db6e81201d4c38610.png

 

70 % transmisji H alfa dla filtru 12 nm w f/2.2 - idealnie nie jest, ale jest naprawdę nieźle. 

(Stożek światła jest tutaj naprawdę szeroki. Sama obstrukcja jest porównywalna z obiektywem f/5.5 ! Wg logów, program sumował blueshifty dla kątów odchylenia 5.4 ... 12.8 stopnia, aby pokryć obiektyw RASA 11")

 

DALSZA ANALIZA:

f/4.0 łapie się jeszcze na płaski szczyt z lekkim zapasem, lecz f/2.2 już jest do tego egzemplarza troszkę za szeroki i H alfa jest na zboczu. Wyprzedziłem więc pytanie i sprawdziłem jak wyjdzie transmisja, jeśli RASA 11 zostanie lekko przymknięta diafragmą:

 

Na niebiesko - oryginał (zmierzony filtr)

Na pomarańczowo - RASA 11 z diafragmą 240 mm (D 240 mm, Obstr 112 mm (=46.7 %), f/2.6)

Na szaro -                 RASA 11 z diafragmą 224 mm (D 224 mm, Obstr 112 mm (=50.0 %), f/2.8)

 

K02.thumb.png.3864d6640da6545b3613d0aa77a076ac.png

 

Przymknięcie do D 240 mm, spowoduje ogólny spadek jasności do poziomu 70% ("czyli o 30 %) w porównaniu do pełnej apertury. Jednocześnie transmisjia filtra wzrośnie z 70 do 90 % ("czyli o prawie 30 %"), więc całkowita ilość światła z H alfa w zasadzie się nie zmieni. Czyli taka diafragma ściemni samo tło (resztę spoza H alfa), powinien wzrosnąć kontrast o prawie 30 %.

 

Przymknięcie do D 224 mm, spowoduje ogólny spadek jasności do poziomu 58 %, co jest już niewspółmierne do wzrostu transmisji w H alfa, więc napewno mija się z celem.

Edited by stratoglider
  • Like 1
Link to post
Share on other sites

Lechu, myślę że bardzo poglądowe byłyby jeszcze widma tylko dla brzegowych obszarów teleskopu, powiedzmy ostatnie 10% promienia. Czy ten fragment lustra daje jeszcze wkład do transmisji docelowych pasm? Czyli trzeba by zadać obstrukcję stanowiącą 90%. Z powyższych symulacji wychodzi, że w przypadku tych filtrów już raczej nie.

Edited by dobrychemik
Link to post
Share on other sites

Poczekaj, o ile wiem, to model matematyczny był kalibrowany na jednym, wyraźnie innym filtrze. W tym momencie jest to mocna wskazówka, że filtr może nie być idealny dla RASy. Gdybym zrobił pomiary tych filtrów pod zadanym kątem i @stratogliderwykorzystał je w swoim modelu, to wtedy mielibyśmy już pewność. @Marek_Nsugerował, że "blueshift" może mieć różne natężenie w różnych filtrach w zależności od rodzaju napylanych powłok.

Link to post
Share on other sites

Astronomik S II CCD 12 nm

 

(czerwone pionowe linie to S II)

Na niebiesko - oryginał (zmierzony filtr)

Na pomarańczowo - w f/4.0, obstr 40 %

Na szaro - w RASA 11" ( D 279 mm, obstr 112 mm (=40 %), F 620 mm (=f/2.2) )

 

KSII_01png.thumb.png.5ba0cd5e2bd40c07d618430f56a5308d.png

 

W f/2.2 z 40 % obstr, transmisja wychodzi: 54 % i 69 %. Szału ni ma ... Powtórzyłem więc symulacje dla diafragm, takich jak 2 moje posty wyżej, w przypadku H alfa. Wnioski są takie same.

 

Na niebiesko - oryginał (zmierzony filtr)

Na pomarańczowo - RASA 11 z diafragmą 240 mm (D 240 mm, Obstr 112 mm (=46.7 %), f/2.6)

Na szaro -                 RASA 11 z diafragmą 224 mm (D 224 mm, Obstr 112 mm (=50.0 %), f/2.8)

 

KSII_02png.thumb.png.ae66052b30d3ad88cf538d92a960d5b1.png

  • Like 1
Link to post
Share on other sites

Czyli kilka ostatnich centymetrów lustra jest ślepych na siarkę i wodór i służą głównie wzmocnieniu gwiazd i obniżeniu kontrastu :(

 

Kuba, możesz to łatwo zweryfikować eksperymentalnie. Zrób sobie z czarnego kartonu przysłonę na 90% średnicy Rasy, zostawiając tylko zewnętrzny pierścień. Tak przymknięty teleskop w połączeniu np. z powyższym filtrem wodorowym powinien być ślepy na wodór.

Edited by dobrychemik
Link to post
Share on other sites
W dniu 17.12.2020 o 13:50, dobrychemik napisał:

bardzo poglądowe byłyby jeszcze widma tylko dla brzegowych obszarów teleskopu, powiedzmy ostatnie 10% promienia. Czy ten fragment lustra daje jeszcze wkład do transmisji docelowych pasm? Czyli trzeba by zadać obstrukcję stanowiącą 90%. Z powyższych symulacji wychodzi, że w przypadku tych filtrów już raczej nie.

... Czyli kilka ostatnich centymetrów lustra jest ślepych na siarkę i wodór i służą głównie wzmocnieniu gwiazd i obniżeniu kontrastu :(

 

Jest dokładnie tak jak piszesz i to miałem na myśli pisząc w przypadku H alfa, że diafragma 240 mm "ściemni samo tło (resztę spoza H alfa), powinien wzrosnąć kontrast o prawie 30 %."

 

Na niebiesko - powyższy S II,oryginał (zmierzony filtr)

Na pomarańczowo - f/2.2 z obstrukcją 90 % - czyli ostatnia strefa obiektywu. 

 

K500S.thumb.png.fbd903d23908b6aa4b997e9ecab42e71.png

 

Kształt otrzymanej krzywej, to w zasadzie sam jeden zwykły blueshift, gdyż zakres kątów jest bardzo mały, jest tylko wąski pierścień zamiast całego obiektywu.

  • Like 1
Link to post
Share on other sites

Czegoś tu nie rozumiem. Skoro brzeg lustra daje takie kąty promieni, że ten filtr ich nie łapie, to sad wniosek, że po "domknięciu" cokolwiek się poprawi?

 

I pytanie - jak powinien dokładnie wyglądać wykres optymalnego filtra dla np. wodoru dla RASA 11"?

Link to post
Share on other sites

Na przykladzie filtra wodorowego:

 

Światło pochodzące z brzegu lustra padając na filtr ulega innemu przepuszczaniu niż normalnie - tzn. H alfa jest już blokowane, ale przechodzą fale krótsze nie pochodzące od mgławicy ale np. od LP.

Edited by dobrychemik
Link to post
Share on other sites

To rozumiem, ale nie rozumiem zaproponowanej logiki domykania. 

 

Dajcie proszę jakąś podpowiedź jak taki filtr powinien się zachowywać. Zakładam, że powinien mieć przesunięte pasmo z pierwotnej długości fali w lewo. O ile? Załóżmy filtr 3nm. Czy przy takich kątach padania promieni jak w RASA11 jest to w ogóle możliwe by całe lustro skutecznie zasilało sygnał NB? 

Link to post
Share on other sites

Podejrzewam, że przy filtrze 3nm może być trudno o uzyskanie maksymalnej transmisji z całej powierzchni filtra. A już na pewno taki dopasowany filtr będzie nieskuteczny w teleskopie o małej światłosile. 

Muszę sobie zrobić też takie narzędzie jak ma @stratoglider Bardzo ciekawa tematyka. Widać, że warto świadomie dobrierać filtry do konkretnej tuby. 

 

No i jeszcze jedna ważna uwaga: wszystkie powyższe rozważania dotyczą promieni tworzących obraz w centrum kadru. Im dalej od centrum, tym sytuacja jest gorsza, bo kąty padania światła na filtr jeszcze rosną.

Edited by dobrychemik
Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

  • Our picks

    • Jeśli coś jest głupie, ale działa, to nie jest głupie - o nietypowych rozwiązaniach sprzętowych
      Sformułowanie, które można znaleźć w internetach jako jedno z "praw Murphy'ego" przyszło mi na myśl, gdy kolejny raz przeglądałem zdjęcia na telefonie z ostatniego zlotu, mając z tyłu głowy najgłośniejszy marsjański temat na forum. Do rzeczy - jakie macie (bardzo) nietypowe patenty na usprawnienie sprzętu astronomicznego bądź jakieś kreatywne improwizacje w razie awarii czy niezabrania jakiegoś elementu sprzętu  Obstawiam, że @HAMAL mógłby samodzielnie wypełnić treścią taki wątek.
        • Haha
        • Like
      • 21 replies
    • MARS 2020 - mapa albedo powierzchni + pełny obrót 3D  (tutorial gratis)
      Dzisiejszej nocy mamy opozycję Marsa więc to chyba dobry moment żeby zaprezentować wyniki mojego wrześniowego projektu. Pogody ostatnio jak na lekarstwo – od początku października praktycznie nie udało mi się fotografować. Na szczęście wrzesień dopisał jeśli chodzi o warunki seeingowe i udało mi się skończyć długo planowany projekt pełnej mapy powierzchni (struktur albedo) Marsa.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 119 replies
    • Aktualizacja silnika Astropolis - zgłaszanie uwag
      Dzisiaj zaktualizowaliśmy silnik Astropolis do najnowszej wersji (głównie z powodów bezpieczeństwa). Najpoważniejsze błędy zostały już naprawione, ale ponieważ aktualizacja jest dosyć rozbudowana (dotyczy także wyglądu), drobnych problemów na pewno jest więcej. Bez was ich nie namierzymy. Dlatego bardzo proszę o pomoc i wrzucanie tu informacji o napotkanych problemach/błędach.
        • Like
      • 236 replies
    • Insight Investment Astrophotographer of the Year 2020 – mój mały-wielki sukces :)
      Jestem raczej osobą która nie lubi się chwalić i przechwalać… ale tym razem jest to wydarzenie dla mnie tak ważne, że postanowiłem podzielić się z Wami tą niezwykle radosną dla mnie wiadomością.
       
      Moja praca zajęła pierwsze miejsce w kategorii „Planety, komety i asteroidy” podczas tegorocznego konkursu Insight Investment Astronomy Photographer of the Year 2020.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 85 replies
    • Zobaczyć powierzchnię Wenus.... - mapa promieniowania termicznego (sezon 2020)
      Zacznę od zdjęcia a potem będą technikalia, opisy zbierania materiału oraz informacje o obróbce
      6 maja faza Wenus zmalała poniżej 20% więc zaczął się najlepszy okres kiedy możemy podejmować próby rejestracji promieniowania termicznego powierzchni Wenus. Czas ten potrwa mnie więcej 17-18 maja kiedy to planeta będzie już zbyt blisko Słońca i kontrast zmaleje uniemożliwiając (lub utrudniając) rejestrację tego zjawiska.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 30 replies
×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.