Difrakce

[Sasa3]

Tak jsem napočítal ty difrakční obrazce pro rozostřený dalekohled pro případ mého Newtona s tím, že okulárový výtah zasahuje 8mm do oblasti vymezené 150ti milimetrovým průměrem zrcadala. Snažil jsem se zjistit, jestli okulárový výtah může za ten divný ocásek při rozostřeném dalekohledu (http://www-hep2.fzu.cz/~kupco/astro/astroforum/kolimace/Defocus2.jpg). Onomu snímku odpovídá rozostření o 1.5mm. Simulované obrázky pak odpovídají tomu, co by měla vidět CCD kamera Atik314L (tj. 1pixel=6.45 mikronu)

         -1.5mm                  0mm                     1.5mm

Jak je vidět ze simulace, žádný ocásek tam není. Obrazec obecně sleduje tvar vstupní apertury (se vším cloněním) a na něm jsou pak patrné difrační maxima a minima. Zdá se, že se nic podstatného mimo tuto oblast neláme. Takže za ten ocásek může něco jiného - buď vyloženě špatná optika a nebo dalekohled ještě nebyl dostatečně vytemperovaný a je to ten komínový efekt, který jsme tady vzpomínali. Tenhle ocásek jsem už několikrát viděl i před tím, když jsem před pozorováním kontroloval kolimaci na Polárce.

Prostřední obrázek pak odpovídá obrazu hvězdy v ohnisku, kde jsem zatahal za křivky podobně jako při zpracování normálních snímků. Efekt stínení okulárového výtahu se projevuje dvěmi věcmi: přibyly dva velmi slabé difrakční paprsky ve vertikálním směru (to se dalo odhadnout) a zdá se, že je obraz trochu nesymetrický, pod centrem hvězdy je intenzita mírně slabší než nad hvězdou (to ale berte s rezervou, difrakční obrazec jsem počítal na mříži s krokem, který odpovídá poloviční velikosti pixelu; může to být efekt následného zmenšení snímku). Každopádně jde o tak jemné detaily, že nestojí za to zabývat se zkracováním okulárového výtahu.

[KDan]

ak je vidět ze simulace, žádný ocásek tam není. Obrazec obecně sleduje tvar vstupní apertury (se vším cloněním) a na něm jsou pak patrné difrační maxima a minima.

V jakém prostředí ty simulace píšeš? Vypadají zajímavě - nechtělo by se Ti to trochu podrobněji popsat?

[Sasa3]

Je to normálně v C++ a v emacsu, vše jsem si za pomoci wikipedie (velmi se mi hodila kapitola o parabole) napsal sám. Žádné speciální prostředí nepoužívám, což znamená že program není ani uživatelsky příjemný, spouští se z příkazové řádky a nemá grafiku. Prnicip je jednoduchý: náhodně generuji paprsky a počítám jejich průchod zadefinováným optickým zařízením, což je libovoná kombinace optických elementů (zatím mám co by elementy naprogramované: rovinné zrcádko, parabolu a různé rovinné clony). No a podle toho kam dopadne paprsek a podle toho, jestli náhodou nenarazil do nějakého stínění, přičtu do příslušného "pixelu" detektoru jedničku. Tím se dají dobře nasimulovat věci spjaté s vignetací, případně koma a jiné vady souvisící s geometrií (např. nekolmost os).

Difrakce je trochu složitější, ke každému paprsku je potřeba počítat i fázi. Pak mám obrázky dva (v jednom sčítám cos(faze) a v druhém sin(faze)). No a nakonec tyhle dva obrázky sečtu v kvadrátu. Bohužel tohle už vyžaduje hodně výpočetního času, hlavně pro rozostřený dalekohled. Pro představu, vignetaci jsem počítal několik minut. Diffrakci několik dní...

[KDan]

Pokud si to představuju správně, zní Tvůj popis řešení té simulace velmi systémově. Pěkné... Díky za vysvětlení.

[g]

Neuvařuj nad zkrácením výtahu, ale použij jiný extender. Výtah zasahující do cesty zvyšuje zástin, poškozuje vlnoplochu a odrazy snižuje kontrast.
(orionoptics dodává extendr 50mm, který je příliš dlouhý, koupil jsem 35mm)

[MMys]

Nevím, proč ti simulace další difrakční parsek neukázala výrazněji, ale hrana okulárového výtahu ho jednoznačně způsobuje a vidět je už na krátké expozici.

Konkrétně třeba na tomto snímku:
http://hvbo.cz/foto_astronomy_cz/Hi_res/N185_first_light-M45.jpg

vzhledem k tomu, že jsem výtah už dál zkrátit nemohl, abych zaostřil se všemi okuláry, udělal jsem jeho okraj místo rovný kruhový, s poloměrem, v jakém se nachází v zaostřeném stavu. Difrakční parsek zmizel, malý zástin sice zůstal, ale už bez následků na obraz:

http://hvbo.cz/foto_astronomy_cz/Hi_res/M45_4.jpg

P.S. Ty snímky jinak neporovnávej, první je asi 2x3 min, druhý 10x15min.  

[KDan]

Ale Saša tam ty difrakční paprsky vznikající na hraně OV má:

Efekt stínení okulárového výtahu se projevuje dvěmi věcmi: přibyly dva velmi slabé difrakční paprsky ve vertikálním směru (to se dalo odhadnout)

[KDan]

Slabé jsou proto, že OV zasahuje do svazku jen málo.

[Sasa3]

Z toho neporušeného obrázku (http://www-hep2.fzu.cz/~kupco/astro/astroforum/kolimace/Defocus1.jpg) jsem odhadl, že okulárový výtah zasahuje do 150mm kruhu maximálně 8mm. Jeho difrakční paprsky jsou pak slabší než difrakční paprsky od držáků sekundáru, které jsem nastavil zataháním za křivky tak, aby připomínaly kříže u nejjasnějších hvězd ze snímku M51čky. Je ale možné, že na jasnějších hvězdách, jako třeba v těch Pleiádách, půjdou vidět dřív.  

[Sasa3]

Neuvařuj nad zkrácením výtahu, ale použij jiný extender. Výtah zasahující do cesty zvyšuje zástin, poškozuje vlnoplochu a odrazy snižuje kontrast.
(orionoptics dodává extendr 50mm, který je příliš dlouhý, koupil jsem 35mm)

V konfiguraci s karuselem na filtr nepoužívám žádný extendr (ten je mimochodem u tohoto dakohledu na pointované focení nepoužitelný - docela se viklá). Kdyby však šla vyměnit rovnou ta roura okulárového výtahu, bylo by to asi nejelegantnější řešení. Jak jsem ale psal, zatím mě to netrápí. Navíc Paracorr může ještě všechno změnit (k horšímu a nebo lepšímu). Se změnami počkám až si víc osahám tuhle sestavu.

[grajda]

Sasa3: Je fajn, že jsou tady šikovní lidi, lako Ty...

[KDan]

To Sasa3: Trochu off-topic - ale mě až zarazilo, jak principiálně podobné simulace používám pro rádiový datový přenos. Generátor náhodných čísel moduluje nosnou vlnu, ta prochází na straně simulovaného vysílače i přijímače různým prostředím, které do přenosu vnáší fázová zpoždění; prochází filtry a pak nakonec demodulátorem a dekodérem - a dekódovaná data pak opět přijímá nějaký registr a komparuje je s těmi vyslanými.

Takhle nějak se určitě simulují i fyzikální interakce různých částic s prostředím... Výhoda numerických metod je v tom, že jejich výsledky jsou věrné a k jejich nasazení není nutná hluboká analýza, při níž člověk může něco opomenout (což se aspoň mně mnohdy stane). Jen pro jejich použití musí být výkonný počítač, ale ten je dnes dostupný každému. Proto jsem tak zajásal nad tímto vláknem a nad Tvým programem.

[grajda]

To je tak trochu jako s uhc... světlo mlhoviny je amplitudově modulovaný jasem a nosnými jsou čáry h a o...

ale i frekvenční modulace tam jakási je (rad. rychlost)... tákže detekcí na boku křivky jakýhosi filtru po vydělení obrázkem mlhoviny můžeme dostat obrázek rozložení rychlostí...

a co fázová modulace???

jen si tak špekuluju u komplu...

[grajda]

Je to normálně v C++ a v emacsu, vše jsem si za pomoci wikipedie (velmi se mi hodila kapitola o parabole) napsal sám. Žádné speciální prostředí nepoužívám, což znamená že program není ani uživatelsky příjemný, spouští se z příkazové řádky a nemá grafiku. Prnicip je jednoduchý: náhodně generuji paprsky a počítám jejich průchod zadefinováným optickým zařízením, což je libovoná kombinace optických elementů (zatím mám co by elementy naprogramované: rovinné zrcádko, parabolu a různé rovinné clony). No a podle toho kam dopadne paprsek a podle toho, jestli náhodou nenarazil do nějakého stínění, přičtu do příslušného "pixelu" detektoru jedničku. Tím se dají dobře nasimulovat věci spjaté s vignetací, případně koma a jiné vady souvisící s geometrií (např. nekolmost os).

Difrakce je trochu složitější, ke každému paprsku je potřeba počítat i fázi. Pak mám obrázky dva (v jednom sčítám cos(faze) a v druhém sin(faze)). No a nakonec tyhle dva obrázky sečtu v kvadrátu. Bohužel tohle už vyžaduje hodně výpočetního času, hlavně pro rozostřený dalekohled. Pro představu, vignetaci jsem počítal několik minut. Diffrakci několik dní...

Ty paprsky měly všechny konstantní f (lambda)?

[Honza Ebr (honza42)]

Difrakce je trochu složitější, ke každému paprsku je potřeba počítat i fázi. Pak mám obrázky dva (v jednom sčítám cos(faze) a v druhém sin(faze)). No a nakonec tyhle dva obrázky sečtu v kvadrátu. Bohužel tohle už vyžaduje hodně výpočetního času, hlavně pro rozostřený dalekohled. Pro představu, vignetaci jsem počítal několik minut. Diffrakci několik dní..

Tohle ale přece nemůže spočítat žádnou difrakci! Takto se počítá pozue interference paprsků z různých částí dalekohledu, ale to by stejně bylo relevantní jenom v případě pozorování koherentního monochromatického zdroje světla.  Pokud ale máš jenom paprsek a na něm fázi, nikdy nenasimuluješ dopad paprsků "za roh", tedy mimo geometrický chod rovných paprsků - a to je právě difrakce.