Направления рассеивания призмы и решетки в Hubble WFC3 UVIS G280 перпендикулярны? Можем ли мы назвать это «гризмой»? С перекрестным рассеянием?

Направления рассеивания призмы и решетки в Hubble WFC3 UVIS G280 перпендикулярны?

Нет.

Можем ли мы назвать это «гризмой»?

Конечно. (Все, кто с ним работает).

С перекрестным рассеянием?

Возможно , хотя на самом деле неясно, происходит ли значимое перекрестное рассеивание, а если и происходит, то оно не служит какой-либо полезной цели.

Во всех дискуссиях, отчетах и ​​руководствах, посвященных гризме G280, она называется «гризмой», и нет никаких упоминаний о чем-то странном, например, о том, что направления призмы и решетки перпендикулярны. Если бы это было так , полученные изображения сильно отличались бы от того, что вы видите.

Насколько я могу судить, единственное возможное указание на что-то странное в этом гриизме состоит в том, что он, по-видимому, был «запасным» для гриммы в оригинальной широкоугольной камере (также известной как WFC1) HST . Краткие ссылки в документах 1980-х годов показывают, что гризма «G200» WFC1 на самом деле была (нормальной) гризмой, упирающейся в призму, ориентированную в перпендикулярном направлении. Это было предназначено для получения спектров со скрещенной дисперсией с разделением первых двух порядков решетки и их использования для спектроскопии, как показано на этом рисунке из Справочника по приборам для широкоугольных планетных камер ( 1992 г.) :

Обратите внимание, что в отличие от изображений гризмы G280, показанных в вашем вопросе, спектры 1-го и 2-го порядка четко разделены по всей длине. (Из-за дефекта зеркала этот гризм, по-видимому, никогда не использовался для каких-либо наблюдений.)

Кажется, это похоже на конструкцию гризмы GR700XD для космического телескопа Джеймса Уэбба , которая состоит из обычной гризмы (с решеткой и рассеиванием призмы в одной плоскости), установленной рядом с другой призмой с перпендикулярной ориентацией:

Это предназначено для разделения первых трех спектральных порядков решетки, как показано на этом изображении.

Обратите внимание, что, опять же, в отличие от изображений гризмы G280, спектры 1-го, 2-го и 3-го порядка четко разделены по всей длине (хотя и не очень сильно).

Я вижу две возможности для гризмы WFC3 G280:

1. Это всего лишь единственная грязная часть запаски G200 с некоторыми странными дефектами (или побочными эффектами работы в основном в ультрафиолетовом, а не в ближнем ИК-диапазоне).

2. Это полная гризма G200 + перпендикулярная призма, хотя по какой-то причине дополнительная призма не обеспечивает должного перекрестного рассеивания.

Наконец, я укажу на эту статью (Yang & Wang 2018) , в которой описывается дизайн гризмы, соответствующий вашему предположению: решетка с направлением рассеивания, перпендикулярным направлению рассеяния призмы. Это не описание реального инструмента; это чисто гипотетический анализ («Что, если мы установим решетку перпендикулярно призме? Для этого сценария мы провели несколько оптических симуляций»). Здесь следует отметить две вещи:

1. Нет никаких упоминаний о каких-либо реальных гизмах, спроектированных и построенных таким образом; это чисто теоретическое упражнение.

2. Результирующее (моделированное) спектральное изображение приведено ниже; он показывает различные порядки дифракционных решеток, сильно разнесенные друг от друга, и совсем не похож на изображения G280.

Итак, давайте посмотрим на пару вещей, которые, кажется, вас смущают:

1. Кривизна спектров первого и высших порядков

Искривление спектра от решетки почти всегда присутствует, хотя в хорошо себя зарекомендовавших системах оно может быть очень небольшим (как в гризмах ближнего ИК диапазона WFC3). Вот почему в редукции спектроскопии всегда есть шаг, когда «отслеживают» спектр от заданного порядка, чтобы можно было правильно извлечь полный спектр. Кривизна спектров первого и более высоких порядков, создаваемых G280, довольно экстремальна — возможно, это указывает на конструктивные или производственные дефекты гризмы или на конструктивные компромиссы для работы в УФ — но это почти наверняка не имеет ничего общего с «перекрестным рассеяние».

В отчете ST-ECF Instrument Science Report WFC3-2005-17 есть этот комментарий :

... смещение в направлении y (относительно общего определения трассы), наблюдаемое на коротких длинах волн, кажется одинаковым для всех порядков при выражении в единицах пикселей, что предполагает небольшую дисперсию в направлении y решеткой G280L.

Кажется, они предполагают, что сама решетка может иметь некоторую неожиданную дисперсию в направлении y в дополнение к ее (ожидаемой и очевидной) дисперсии в направлении x. Опять же, мы можем иметь дело с дефектами самого гризмы.

2. «Угол призмы»

Выражение «угол призмы» может быть углом клина призмы или вращением призмы вокруг оптической оси призмы; угол между направлениями дифракционной и рефракционной дисперсии.

Нет, угол призмы — это всегда просто угол между противоположными гранями призмы (т. е. гранью, с которой свет входит в призму, и гранью, с которой он выходит). В классической треугольной призме угол равен 60 градусам; в «прямоугольной призме» это 90 градусов. Никто не использует этот термин во втором смысле, который вы предлагаете.