Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu

Zagadnienia teoretyczne, spostrzeżenia praktyczne

PostJSC | 17 Paź 2017, 13:46

Jako, że już w dwóch tematach był poruszany wątek dotyczący porównania 6" achromata F15 ze 180mm Makiem, spróbuję trochę opisać sprawę posiłkując się jak zwykle głównie stroną Pana Valdimira Sacka http://www.telescope-optics.net/index.h ... F_CONTENTS

Już sygnalizowałem, ze znajduje się tam akurat odpowiednia do tego porównania tabelka (na samym dole strony) http://www.telescope-optics.net/polychromatic_psf.htm, ale kol. anatol1 poprosił mnie o wyjaśnienie i przetłumaczenie (co niniejszym spróbuje uczynić, chciaż przyznam szczerze, że nie wnikałem bardzo dokładnie w treść tam zawartą ;) )

Znowu (podobnie jak w wątku o standardach achromatów viewtopic.php?f=1&t=46629 ) wypadałoby nakreślić jakiś ogólny wstęp... Będzie on pobieżny i w zasadzie dla tych, którzy nie za bardzo orientują się w tej sprawie. Zresztą nie czułbym się nawet na siłach, aby wykonać takie opracowania jak wspomniany Vladimir Sasek.

Zacznijmy od tego, że interesująca nas tabelka oparta została na tzw. wskaźniku Strehl'a. Cóz to takiego...
Punktowe źródło światła (powiedzmy gwiazda) po przejściu przez otwór teleskopu tworzy obraz zwany Dyskiem Airy'ego. Składa się on z plamki centralnej oraz otaczających go pierścieni. Jego wielkość uzależniona jest od apertury teleskopu. Natężenie światła pokazuje rysunek obok.
Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu: resolv16.gif
resolv16.gif (14.08 KiB) Obejrzany 10742 razy


Jest tak, ze tylko 84% światła przypada na punkt centralny dysku, a reszta idzie w pierścienie. Pierścieni jest nieskończenie wiele, ale każdy kolejny jest (genreralnie) słabszy i widzimy tylko ich niewielką liczbę. Im gwiazda jaśniejsza tym liczba widocznych pierścieni będzie większa, a im słabsza tym mniejsza. Może się zdarzyć, ze przy słabszych gwiazdach nie zauważymy nawet pierścieni, a plamka centralna będzie nawet nieco mniejsza (!) niż w przypadku jaśniejszych gwiazd. Ale... Uwaga!... średnica Dysku Airego będzie zawsze taka sama, bo mierzymy ją w pierwszym minimum - mniej więcej w połowie pierwszego czarnego prążka. Na rysunku umieściłem tez wzór, dzięki któremu obliczymy średnice dysku Airego (D) znając długość fali (lambda) oraz liczbę przysłony teleskopu F (czyli ogniskowa dzielona na średnicę obiektywu). Rysunek pokazuje obraz gwiazd o różnej jasności w tym samym teleskopie.
Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu: dyski.jpg

Powyższy rysunek jest symulacja komputerową i w dodatki monochromatyczną. W rzeczywistości dyski Airego są kolorowe - co każdy może sobie sam naocznie stwierdzić :) - poniżej rysowane z natury (moje wypociny - kredkami) na podstawie Izara
Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu: img007.jpg
img007.jpg (22.23 KiB) Obejrzany 10656 razy


Teraz juz możemy przejść do Strehla ;)
Tak jak pisałem 84% energii zawiera się w punkcie centralnym dysku Airego (16% zawiera się w pierścieniach), ale dotyczy to sytuacji idealnej - mówimy wówczas, że wskaźnik Strehl=1. Im mniejszy wskaźnik Strehl'a (w postaci ułamka dzisiętnego) tym mniej energii w punkcie centralnym, a więcej w pierścieniach.
Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu: dyski2.jpg
dyski2.jpg (11.94 KiB) Obejrzany 10727 razy


Różne systemy optyczne maja różne wskaźniki Strehla. np. 0,87, 0,93 itd... Jeśli teleskop ma wskaźnik poniżej 0,8 to jest raczej kiepski ;) Oznacza to, że znaczna część energii punktu zostaje zmarnowana na pierścienie (podświetlajace nam tło) a energia punktu centralnego spadnie nam o 20% (jeśli przyjmiemy Strehl=0,8). Skutkuje to oczywiście tym, że spadnie nam zasięg teleskopu, kontrast, punktowość, ostrość... Część energii zostanie tez pewnie zamieniona w ciepło lub odbita o soczewki.
Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu: aberracje.jpg


Przejdźmy teraz do owej tabelki. Porównują tam właśnie (miedzy innymi) "Strehla" achromata 6"f15 z teleskopami, które miałby konstrukcyjnie obstrukcje centralna lub widoczną aberracje sferyczną. Wyszło im, ze achro 6"f15 ma taki sam wskaźnik Strechla, jak teleskop pozbawiony aberracji chromatycznej, ale z obstrukcją (lusterkiem wtórnym) rzędu 31% (liczy się ją po średnicy). Ale znowu... Uwaga! To dotyczy tylko zagadnienia "Abrracja chromatyczna kontra obstrukcja centralna". Aby porównać dokładnie dane teleskopy trzeba uwzględnić także inne aberracje teleskopów, sprawność luster (to trochę złe określenie - bo tez chodzi o Strehla), transmisję, współczynnik odbicia lustra itd... Dalej spróbuję coś napisać o sprawności całego teleskopu na podstawie m.in. tej strony http://www.whichtelescope.com/benchmarks.htm , ale na teraz muszę kończyć. Nie przeszkadza to jednak, aby ktoś inny podjął temat i cos skrobnął, tym bardziej jeśli zauważy jakiś merytoryczny błąd (te ortograficzne spróbuje sam wyłapać i poprawić :mrgreen: ) ;)
Ostatnio edytowany przez JSC, 18 Paź 2017, 09:36, edytowano w sumie 1 raz
Refraktory: TS 102/1122 ED, Vixen 80/1200, SW 80/400, SkyLux 70/700
Newton: SW 200/1000
Mak: Bresser 100/1400
Awatar użytkownika
 
Posty: 2943
Rejestracja: 20 Mar 2015, 13:19
Miejscowość: Słupsk

 

PostJOKER | 18 Paź 2017, 09:32

wynika z tego ,ze do 30% obstrukcji idzie wytrzymać,S.R jest na poziomie 0.80 ...
nie wiem czy w Cassegrainach nie ma błędu bo S.R jest na tym samym poziomie 0.951/ corector plate & primary mirrow/ dodatkowo nie uwzględnione jest diagonal be ,którego dość ciężko obserwować.

Co do soczewek to chyba obliczenia są do 2 soczewkowy achro? jak się nie mylę ?

ogólnie,
można to dość ładnie przetłumaczyć i umieścić w wykresach,które będą lepiej i szybciej wpadały w oko. 8)


J
Refraktor-ZEISS 135/1750,Newton-250/1750 <1/30L>,80ed
Fujinon:10x50,16x70 FMT-SX ,wiaderko orciaków .
Awatar użytkownika
 
Posty: 1248
Rejestracja: 06 Kwi 2007, 22:38
Miejscowość: PRUSZKÓW

 

PostJSC | 18 Paź 2017, 09:52

Trochę bym uważał na ten link http://www.whichtelescope.com/benchmarks.htm
Bo gdzie Strehle od aberracji? Przeież to w dużej mierze zależy od ogniskowej.

W ciemno to można bazować na Sacku :) , chociaz akurat Strehl dotyczący obstrukcji centralnej się zgadza.

EDIT - a nie - czekaj - przeoczyłem - tam są jednak Strehle dla konkretnych ogniskowych, wiec chyba OK ;) , chociaż dziwne, ze płaskie lusterko wtórne ma takiego samego Strehla jak paraboliczne lustro główne (w przypadku Newtona) :?: :roll:

Co do kątówek - trzeba by było znaleźć te Strehle, bo to nie to samo co transmisja czy odbiciowość.
Nie uwzględniono tez samego okularu - jak by się to wszystko przemnożyło to wyjdzie masakra... :mrgreen:
Refraktory: TS 102/1122 ED, Vixen 80/1200, SW 80/400, SkyLux 70/700
Newton: SW 200/1000
Mak: Bresser 100/1400
Awatar użytkownika
 
Posty: 2943
Rejestracja: 20 Mar 2015, 13:19
Miejscowość: Słupsk

 

PostJanusz_P. | 18 Paź 2017, 17:31

Tak, będzie wynikowa masakra bo całkowita jakość teleskopu polegnie na najsłabszym ogniwie czyli np lusterku wtórnym lub okularze :arrow: :roll: :oops:
Astropozdrówko Janusz P.

Fujinon 10x50, SCT 6 podręczny, SCT-14" HyperStar, EQ-6, Coronado 60, EOS-6D-mod i takie tam szkiełka do niego od 8 do 4000 mm plus lasery RGB do 2 W :-)
Awatar użytkownika
Założyciel i Patron Forum
 
Posty: 18278
Rejestracja: 12 Kwi 2005, 19:17
Miejscowość: 15 km na południe od Krakowa

PostKrzysztof_P | 18 Paź 2017, 17:41

Witam.

Dlatego m.in. Maki-Newtony Intesa z C.O. 20% są tak Doskonałymi instrumentami.
Warto też dodać iż im więcej światła skupionego w centrum a mniej w pierścieniach to mamy do czynienia z lepszym optycznie instrumentem.

Pozdrawiam Krzysztof. :wink:
Obserwatorium Roll-Off: Refraktory APO i ED , SCT-ki , MAKI , Newtony , SolarMax60 II i inne sprzęciki.
Serdecznie Zapraszamy.

"Cóż piękniejszego nad niebo , które nas otacza".

Pozdrawiam Krzysztof P. z Krakowa.
Awatar użytkownika
Administrator Forum
 
Posty: 7886
Rejestracja: 06 Sie 2006, 12:03
Miejscowość: Kraków

 

Postpiotrekguzik | 18 Paź 2017, 21:14

JSC,

Fajny temat!
Do tego, co napisałeś trzeba jeszcze dodać, że te rozważania tyczą się sytuacji z pominięciem atmosfery. W praktyce, zwłaszcza dla teleskopów o dużej aperturze, współczynnik Strehla zależy głównie od seeingu i jest znacznie, znacznie mniejszy od 1.
Warto też dodać, że współczynnik Strehla jest kluczowym wręcz parametrem jeśli chodzi o obserwacje obiektów punktowych (np. rozdzielanie gwiazd podwójnych), ale w przypadku obiektów rozciągłych (mgławice, galaktyki itp.) jego znaczenie jest znacznie mniejsze.

Pozdrawiam
Piotrek
Taurus 13", Nikon Action 10x50EX
Awatar użytkownika
 
Posty: 843
Rejestracja: 18 Sty 2013, 21:33
Miejscowość: Krosno/Kraków

 

PostJSC | 21 Lis 2017, 14:46

Nie wiem skąd, ale mam na dysku takie coś :)
Strehl, Dysk Airy'ego, "wydajność" teleskopu: lunar-resolution1.jpg

Wynika z tego, że dla obiektów liniowych rozdzielczość teleskopu (w sekundach miary łukowej) możemy wyrazić wzorem 50/D, gdzie D to średnica teleskopu w mm.
Z kryterium Rayleigha wynika zależność: rozdzielczość=140/D
Refraktory: TS 102/1122 ED, Vixen 80/1200, SW 80/400, SkyLux 70/700
Newton: SW 200/1000
Mak: Bresser 100/1400
Awatar użytkownika
 
Posty: 2943
Rejestracja: 20 Mar 2015, 13:19
Miejscowość: Słupsk

 

PostKrzysztof_P | 21 Lis 2017, 16:38

Pomocna tabelka. :wink:
Obserwatorium Roll-Off: Refraktory APO i ED , SCT-ki , MAKI , Newtony , SolarMax60 II i inne sprzęciki.
Serdecznie Zapraszamy.

"Cóż piękniejszego nad niebo , które nas otacza".

Pozdrawiam Krzysztof P. z Krakowa.
Awatar użytkownika
Administrator Forum
 
Posty: 7886
Rejestracja: 06 Sie 2006, 12:03
Miejscowość: Kraków

 

PostJOKER | 04 Cze 2019, 13:03

Tabelka interesująca ale nie wiem czy ktoś zwrócił uwagę na przyrost rozdzielczości w stosunku do roznicy przyrostu średnic czynnych : o 1cm,2cm,5cm .
Np. :
A-1cm
70mm-60mm – 0.58km
80mm-70mm – 0.47km
Różnica w rozdzielczości miedzy 70mm i 60mm/1cm różnicy/ to 0.58km dla kraterów !!!/ ale miedzy 80mm – 70mm/1cm różnicy/ to 0.47km.
B-2cm
100mm - 80mm to 0.65km
80mm - 60mm to 1.05km!!!
C-5cm
150mm-100mm to 0.87km
200mm-150mm to 0.43km
250mm-200mm to 0.26km
300mm-250mm to 0.18km

Różnice rozdzielczości niewątpliwie związane są z przyrostem źrenicy wyjściowej w danych teleskopach dlatego różnica 2cm miedzy 80 i 60 jest większa niż miedzy 100mm i 80mm
Podobnie jest przy różnicy 5cm wśród 150mm- i 100mm tzn. jest największa- później przyrost ten nie jest już tak duży i zmniejsza się raczej wykładniczo 0.18km różnicy przy 300mm-250mm i 0.87km przy różnicy miedzy 150mm i 100mm.
Interesująca sprawa jest fakt/nie wiem czy autor nie poszedł sobie na skróty/ze 60mm obiektyw jest 5 krotnie mniejszy od 300mm i krotność rozdzielczości wielkości kraterów jest tez 5x. :)


J
Refraktor-ZEISS 135/1750,Newton-250/1750 <1/30L>,80ed
Fujinon:10x50,16x70 FMT-SX ,wiaderko orciaków .
Awatar użytkownika
 
Posty: 1248
Rejestracja: 06 Kwi 2007, 22:38
Miejscowość: PRUSZKÓW

 

Posttomeczz | 04 Cze 2019, 13:49

Joker, zaleznosc rozdzielczosci od srednicy nie jest liniowa.
Linową będzie zależność rozdzielczości od powierzchni soczewki.

W teorii, bo w praktyce duze soczewki/lustra zle się czują przy standardowym (czyt słabym) polskim seeingu - cały czas mówimy o rozdzielczości, ktora potrzebna jest do obserwacji planet czy podwójnych a mało ważna przy obserwacji DS.
Cóż piękniejsze niż niebo, które jest nad nami.
 
Posty: 516
Rejestracja: 30 Mar 2013, 18:48

 

PostKrzysztof_P | 04 Cze 2019, 14:05

Cześć.

Na Polskie warunki do Planet to najczęściej 4"-5" dobrego Refraktora a jak jest lepiej to 6". Co prawda korzystam ze świetnego Maka 8" , ale tu już rzadziej jest OK, ale jak jest to mniejsze Apertury znacznie wymiękają.Nawet najlepsze APO.Posiadałem 5" Refraktor APO BORG Pentax-Japan i fakt jest taki że Mak zawsze go zmiatał na Planetach , nawet przy średnich warunkach Seengowych.A dawane przez Maka obrazy detalu Planet w kolorach i kontraście wcale nie były jakieś słabsze od jakości Refraktora APO.Gdyby tak nie było to bym się go nie pozbył , tylko trzymał do Planet które najczęściej oglądam.Jak mamy dobry optycznie sprzęt to liczy się Apertura a nie marka naszego APO.Czekam teraz na porównanie APM 6" z Makiem 8". Planety teraz nisko , ale na Księżycu zobaczę jak z Detalem np. w Plato.

Pozdrawiam Krzysztof. :wink:
Obserwatorium Roll-Off: Refraktory APO i ED , SCT-ki , MAKI , Newtony , SolarMax60 II i inne sprzęciki.
Serdecznie Zapraszamy.

"Cóż piękniejszego nad niebo , które nas otacza".

Pozdrawiam Krzysztof P. z Krakowa.
Awatar użytkownika
Administrator Forum
 
Posty: 7886
Rejestracja: 06 Sie 2006, 12:03
Miejscowość: Kraków

 

PostJOKER | 04 Cze 2019, 21:57

Mysle jednak, ze nie bedzie jednak w zadnym przypadku zaleznosci liniowych... to czyste rozważania teoretyczne.
Seeing będzie łamał wszelki zależności liniowe i nie liniowe
Im gorszy tym większe ograniczenie aperturowe a wiec i rozdzielczościowe.
Refraktor-ZEISS 135/1750,Newton-250/1750 <1/30L>,80ed
Fujinon:10x50,16x70 FMT-SX ,wiaderko orciaków .
Awatar użytkownika
 
Posty: 1248
Rejestracja: 06 Kwi 2007, 22:38
Miejscowość: PRUSZKÓW

 

PostKrzysztof_P | 04 Cze 2019, 23:05

W naszych warunkach Seengowych jest marnie i to Seeing przede wszystkim nie dopuszcza nas do tego aby zobaczyć więcej i dokładniej , takie są fakty.Ale z drugiej strony jednak Apertura robi swoje i są chwile kiedy widać naprawdę bardzo wiele na tarczach Planet , ale na pewno nie w zabawkach , choćby i doskonałych typu 60-100mm.

Pozdrawiam Krzysztof. :wink:
Obserwatorium Roll-Off: Refraktory APO i ED , SCT-ki , MAKI , Newtony , SolarMax60 II i inne sprzęciki.
Serdecznie Zapraszamy.

"Cóż piękniejszego nad niebo , które nas otacza".

Pozdrawiam Krzysztof P. z Krakowa.
Awatar użytkownika
Administrator Forum
 
Posty: 7886
Rejestracja: 06 Sie 2006, 12:03
Miejscowość: Kraków

 

Użytkownicy przeglądający to forum: Brak zarejestrowanych użytkowników oraz 1 gość

AstroChat

Wejdź na chat