Aankondiging

Samenvouwen
Nog geen aankondiging momenteel

Vangspiegelnauwkeurigheid: wie heeft gelijk?

Samenvouwen
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Toon
Alles wissen
nieuwe berichten

    Vangspiegelnauwkeurigheid: wie heeft gelijk?

    Met Newton-vangspiegels (en zenitspiegels) is iets bijzonders waar we niet zo gauw bij stilstaan. Ze ontvangen de invallende stralen onder een hoek van 45 graden en weerkaatsen deze weer onder een hoek van 45 graden waardoor het invallend licht uiteindelijk onder een hoek van 90 verder gaat.

    Net als hoofdspiegels moeten vangspiegels aan een hoge oppervlaktenauwkeurigheid voldoen. Als bijvoorbeeld 1/4e p-v op het golffront als grensnorm geldt van wat nog als redelijk presteert, dan moet het oppervlak van de spiegel zelf 1/8e p-v zijn. De (nagenoeg) loodrechte weerkaatsing maakt dus dat het uiteindelijke golffront de helft van de nauwkeurigheid van de spiegel wordt. In formulevorm geldt dus 1/8e lambda op de spiegel ×2 = 1/4e op het golffront.

    Bij (de vlakke) vangspiegels is dit anders omdat het licht onder een hoek van 45 graden valt.
    Nu zijn er twee gedachten hierover te vinden op het internet:

    - Vladimir Sacek zegt dat door de 45 graden inval een afwijking van 1/8e lambda op het spiegeloppervlak een afwijking van niet 2x op het golffront oplevert maar van wortel 2, dus ca. 1,41x en uiteindelijk 1/5.7 op het golffront.
    https://www.telescope-optics.net/newtonian.htm Zie de tekst rondom figuur 119.

    - Op de website van Antares Optical (een fabrikant van kwaliteitsvangspiegels) wordt beweerd dat bij een afwijking van 1/8e lambda op het spiegeloppervlak niet alleen op het golffront de 2x afwijking oplevert maar dat nog eens 1,41x. Uiteindelijk op het golffront wordt dat 1/2,8 dus en dus veel slechter dan volgens Sacek.
    http://www.antaresoptics.com/Advantages.html Zie onder twee-na-laatste alinea.

    Wie heeft gelijk? Sacek of Antares?
    Alle Messiers zijn zichtbaar in een 38mm telescoop.

    #2
    Sacek. Zelfs met een geometrische redenering klopt het verhaal van Antares niet, want je moet het fazeverschil niet gaan vergelijken ten opzichte van een straal weerkaatst door een perfecte spiegel uit dezelfde oorsprong, maar met een straal die na weerkaatsing op dezelfde lijn zit. Dat scheelt een factor twee, en wortel twee wordt één op wortel 2 (QED). En als je het correct als een golffront modelleert heeft Sacek ook gelijk.

    Maar ja, Antares wilt je zo graag een zo duur mogelijke spiegel verkopen ;-).

    maar er is nog iets: niet elke afwijking ten opzichte van “vlak” geven aberraties die beeldfouten veroorzaken; soms genereren ze gewoon defocus en shift. Ook dat duidt Vlad veel beter.
    Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

    Commentaar


      #3
      Maar los daarvan: investeren in erg goede optiek is aan die kant een pak minder duur (met een factor groter dan wortel 2), dus toch de moeite ;-).
      Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

      Commentaar


        #4
        Speelt hier nog iets? Ik bedenk me dat het te maken kan hebben met de afstand die het licht aflegt nadat het de spiegel heeft verlaten. Bij elke afwijking van het ideale oppervlak van de hoofdspiegel is er sprake dat het lichtfoton onder een net iets andere hoek wordt teruggekaatst dan het foton verderop. Door de paraboolvorm heeft elke foton zowiezo en andere hoek terug, maar een afwijking zorgt voor een net iets andere hoek dan bedoeld. Stel: over een lengte van 1 meter (de brandpuntsafstand) gaat die afwijking zodanig oplopen dat het beeld onscherp wordt en contrastverlies optreedt. a2+b2=c2. Het gaat om nanometers, maar toch. Bij het verlaten van de vangspiegel is er sprake van een veel kortere lichtweg tot het oculair, zeg 20cm. Bij een zelfde afwijking zal b2 en c2 bij een vangspiegel dus minder nanometers zijn en dus minder scherpteverlies geven. Kun je dan zeggen dat afwijkingen op de vangspiegel slechts 20% invloed hebben t.o.v. dezelfde afwijking van de hoofdspiegel?


        Objectieven in huis met de maten: 22,30,35,44,50,56,65,70,80,88,100,127,150,200,250, 315 en 400mm

        Commentaar


          #5
          sixela
          Bedankt. Op zich is het wel vreemd dat Antares zich in de vingers lijkt te snijden, maar het stimuleert ook tot aanschaf van hun hoogste kwaliteit spiegel. Hoewel ik ook denk dat ze oprecht zijn en zich daadwerkelijk vergissen met hun benadering.

          Bert Bogchelman
          Hoe ik het moet onderbouwen weet ik niet, maar voor zover ik heb begrepen zal de afstand niet zoveel uitmaken. Ook een vangspiegel moet aan de hoogste eisen voldoen. Een 0,8 strehl vangspiegel icm een 0,8 strehl hoofdspiegel resulteert in 0,8*0,8=0,64 strehl in totaal. Maar bij jouw redenering kan ik me ook iets voorstellen.
          Alle Messiers zijn zichtbaar in een 38mm telescoop.

          Commentaar


            #6
            Bert Bogchelman

            Het faseverschil dat maakt dat sommige delen van het golffront destructief gaan interfereren waar ze constructief moeten interfereren (waar het beeld moet komen, liefst in de centrale schijf van het diffractiepatroon) en constructief waar ze niet moeten (bijvoorbeeld in de diffractieringen) ontstaat waar de fout zich bevindt en blijft dezelfde tot aan het brandvlak.

            Als je door een fout een deel van het golffront hebt dat lambda/4 achterhinkt na een spiegel te raken met een putje erin, dan blijft dat zo; de snelheid van het licht hangt enkel af van het medium en is voor alle delen van het golffront gelijk.

            Wat wél correct is (en dat heeft inderdaad met geometrie te maken) is dat elke lichtbundel niet de hele vangspiegel gebruikt (tenminste als die goed gedimensioneerd is), dus in het centrum van het beeld is de kwaliteit van de rand van de vangspiegel niet zo belangrijk. Verder in het veld wel, maar dan heb je sowieso diffractie-effecten en andere aberraties al.

            En sommige vormdefecten, zoals een licht gekromd oppervlak maar waarvan de kromtestraal op de korte as sqrt(2) korter is dan op de lange as --boller langs de korte as dan de lange--, m.a.w. waarvoor de hele rand precies evenveel "te diep" of "te hoog" is, geven nauwelijks aberraties in het beeld zelfs bij flink uit de kluiten gewassen deviaties van "vlak".

            Een "net goed" bolle vangspiegel verhoogt vooral de brandpuntsafstand wat en verlegt het focuspunt, met een heel kleine restaberratie. Een vangspiegel die sferisch zou zijn geeft astigmatisme, maar slechts voor de helft van wat je zou verwachten, enz.

            Als Chineesjes globaal slecht zijn, dan zijn ze vaak cylindrisch (vlak langs één as en krom langs een andere) en dan is het natuurlijk wel huilen. Een zadeloppervlak is nog erger...
            Last bewerkt door sixela; 11-09-19, 09:40.
            Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

            Commentaar


              #7
              Origineel geplaatst door EdwardB Bekijk bericht
              Hoe ik het moet onderbouwen weet ik niet, maar voor zover ik heb begrepen zal de afstand niet zoveel uitmaken. Ook een vangspiegel moet aan de hoogste eisen voldoen. Een 0,8 strehl vangspiegel icm een 0,8 strehl hoofdspiegel resulteert in 0,8*0,8=0,64 strehl in totaal.
              Enkel bij ongecorreleerde RMS-fouten, maar dat is meestal het geval (in theorie kun je astigmatisme in een hoofspiegel gaan compenseren door de hoofdspiegel goed te draaien en de vangspiegel exact genoeg cylindrisch te maken (een soort "brilvangspiegel") maar zoiets doet natuurlijk niemand expres.


              Afijn, eigenlijk moet je de RMS-fouten optellen over beide oppervlakten en dan de Strehlverhouding afleiden van die RMS-fout (en daar zit een exponentiële functie mee gemoeid), maar ver ga je er (voor kleine fouten) niet van zijn, want een exponentiële is vrij recht langs de oorsprong.
              Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

              Commentaar


                #8
                Origineel geplaatst door sixela Bekijk bericht
                Wat wél correct is (en dat heeft inderdaad met afstand te maken) is dat elke lichtbundel niet de hele vangspiegel gebruikt (tenminste als die goed gedimensioneerd is), dus in het centrum van het beeld is de kwaliteit van de rand niet zo belangrijk. Verder in het veld wel, maar dan heb je sowieso diffractie-effecten en andere aberraties al.
                Wat is dan het effect van een te kleine vangspiegel op de kwaliteit van het beeld in het centrum?
                150mm PST Mod / Intes Alter M703 / Rumak 9 inch (obv Intes MK-91) / ASI224mc / PGR Grasshopper IMX174

                Commentaar


                  #9
                  Meestal wilt men een volledig verlicht beeldveld dat iets groter is dan puntvormig, wat betekent dat de vangspiegel ook voor voorwerpen iets weg van de as de volledige bundel vangt.

                  De bundels voor voorwerpen aan de rand van het volledig verlichte beeldveld raken net op één plek de rand van de vangspiegel, en de bundels voor voorwerpen binnen het volledig verlichte beeldveld blijven weg van de rand van de vangspiegel.

                  Als je vangspiegel exact groot genoeg is voor enkel het centrale voorwerp, dan heb je inderdaad voor alle andere voorwerpen in het veld al clipping door de vangspiegel, en dan gebruik je ook voor het centrale voorwerp in beeld de hele vangspiegel, en dus ook de rand.

                  Als je vangspiegel nog kleiner is (wat soms gebeurt als de vangspiegel dichter bij de hoofdspiegel staat dan werd verwacht, om bijvoorbeeld het brandpunt ver genoeg van de buis te brengen) dan heb je overal vignettering, m.a.w. de effectieve opening van je kijker is kleiner. En uiteraard gebruik je dan ook de hele vangspiegel voor elke lichtbundel.
                  Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                  Commentaar


                    #10
                    Kleine illustratie van clipping.

                    De groene bundel is die voor het centraal voorwerp. Die wordt niet geclipt en blijft van de vangspiegelrand we; de vangspiegel is "te groot" om ook bundels die wat verschoven liggen nog compleet te vangen.

                    De gele bundel is die voor een voorwerp buiten het volledig verlicht beeldveld, en die wordt niet volledig gevangen. Rechts zie je in het rood welk deel van de bundel geclipt wordt. Om dat deel te vangen zou de vangspiegel groter moeten zijn, en dan blijft de bundel in het linkerbeeld (voor het centrale voorwerp) nog verder weg van de vangspiegelrand.

                    Klik op de afbeelding voor een grotere versie naam: 52BCA171-4D02-4782-B3C7-6F39EA3B5E31.jpeg views: 0 grootte: 30,5 KB id: 1428090
                    Last bewerkt door sixela; 11-09-19, 23:24.
                    Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                    Commentaar


                      #11
                      Dankjewel Sixela!
                      150mm PST Mod / Intes Alter M703 / Rumak 9 inch (obv Intes MK-91) / ASI224mc / PGR Grasshopper IMX174

                      Commentaar


                        #12
                        Origineel geplaatst door ."3837"
                        Bert Bogchelman[/USER]
                        Hoe ik het moet onderbouwen weet ik niet, maar voor zover ik heb begrepen zal de afstand niet zoveel uitmaken. Ook een vangspiegel moet aan de hoogste eisen voldoen. Een 0,8 strehl vangspiegel icm een 0,8 strehl hoofdspiegel resulteert in 0,8*0,8=0,64 strehl in totaal. Maar bij jouw redenering kan ik me ook iets voorstellen.
                        Even een gedachte experiment; stel ik heb een newton voor planeten gerealiseerd met de bijzonderheid dat ik geen Barlow gebruik om het beeld te vergroten maar oculairprojectie toepas om de nodige vergroting te krijgen. Dan zou je die zo kunnen dimensioneren dat het primaire brandpunt vrijwel op de vangspiegeloppervlak valt. En we kijken dan even niet naar de grootte van het deel van het oppervlak dat je gebruikt. Maar beschouwen wel wat het effect is als een deel van dat oppervlak het licht in een fractie andere richting reflecteert zal het duidelijk zijn dat dan aan de beeldkwaliteit vrijwel niet te merken zou zijn omdat het oculair alle stralen die van een punt van de vangspiegel komen weer in een punt zal afbeelden ondanks van welke richting de straal naar het oculair is gekomen.
                        Is nogal een ingewikkeld verhaal om aan te geven dat de afstand wel van invloed is en wel zo dat hoe kleiner de afstand van de vangspiegel tot beeldvlak is de effecten van fouten van de vangspiegel minder worden.
                        Als een deel van de vangspiegel het licht in een iets andere richting reflecteert zal dat licht niet in het bedoelde punt vallen maar op een kleine afstand daarnaast. Die afstand naast het bedoelde punt zal groter worden als de afstand van de vangspiegel naar beeldvlak groter wordt. en evenzo kleiner als de afstand kleiner wordt en niet bestaan als de afstand nul is (hierboven proberen toe te lichten).
                        De invloed van fouten van de vangspiegel is dus kleiner dan je zou denken bij een opgeven fout.
                        je bent nooit te oud om te leren.

                        Commentaar


                          #13
                          We hebben het over fotonen, niet over stelletjes knikkers die langs stralen gaan en weerkaatst worden. Het gaat niet om de "andere richting" maar om destructieve interferentie tussen verschillende delen van het golffront.

                          Die analogieën met de "richting waarin werkaatst wordt" werken niet op schalen dichtbij een golflengte, laat staan die kleiner dan een golflengte. Als je heel klein gaat, dan weerkaatst elk punt van de spiegel in alle richtingen, en het is de interferentie tussen al die weerkaatste golven "naar alle kanten" die macroscopisch het golffront weer zijn richting geven.

                          https://nl.wikipedia.org/wiki/Princi...uygens-Fresnel

                          Als je klein genoeg gaat, is er altijd een schaal waarop de spiegel ruw is en waarvoor de "hellingen" dus naar alle kanten op wijzen; dus zouden we met een geometrische redenering met "richtingen waarin er weerkaatst wordt " bewijzen dat een spiegel niet bestaat, want die fotonen ketsen dan gewoon overal naartoe!

                          En toch is een spiegel een spiegel, en wordt die enkel mat als de schaal en amplitude van die ruwheid al te groot wordt (en ja, het hangt af van de golflengte, wat uitlegt waarom radiotelescoopantennes werken ondanks het feit dat het geen spiegels lijken, en het legt ook uit waarom men voor foto's op erg kleine schaal een electronenmicroscoop gebruikt en geen fotonenmicroscoop).

                          Het is nogal een ingewikkeld verhaal
                          Het is vooral een fout verhaal.
                          Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

                          Commentaar


                            #14
                            Origineel geplaatst door sixela Bekijk bericht
                            Het is vooral een fout verhaal.
                            Oké, dit gedachte experiment kan met zijn conclusie naar de prullenbak. Ik had me daarin alleen laten leiden door onvolkomenheden van de vangspiegel in het macrodomein. Bekijk je het in het microdomein houdt het inderdaad geen steek.

                            je bent nooit te oud om te leren.

                            Commentaar

                            Werken...
                            X