Общий процесс расчета того, как будут выглядеть дифракционные всплески телескопа?

Я читал этот вопрос о дифракционных пиках JWST и был довольно удивлен величиной 4 наборов дифракционных пиков. Дифракционные пики изображения JWST. 6 больших шипов в форме шестиугольника и два меньших шипа под прямым угломЯ полагаю, что большой шестиугольный рисунок шипов сформирован из сотовой формы основных зеркал, а маленькие горизонтальные шипы сформированы из одной поддерживающей фермы, которая не выровнена с шестиугольными осями.
введите описание изображения здесь

Я ожидал, что вертикальное плечо будет иметь гораздо больший размер дифракционного шипа, чем сотовая форма основных зеркал. Почему это не так ?

Кроме того, как мне рассчитать картину дифракционных всплесков для произвольной формы опорной конструкции двумерного вторичного зеркала, наблюдая за точечным источником? Моя интуиция подсказывает мне, что это будет какое-то интегральное преобразование. По крайней мере, должен быть способ аппроксимировать его без необходимости вычислять полное волновое уравнение, распространяющееся через линзы.

Я не уверен, насколько мой ответ здесь применим и здесь. «Я ожидал, что вертикальный рукав будет иметь гораздо больший размер дифракционного шипа, чем сотовая форма ...» «больше» может иметь два компонента; сила или интенсивность, и длина или протяженность. Чем шире деталь, тем плотнее ее дифракционная картина. Таким образом, очень тонкие элементы будут дифрагировать намного дальше, но эти всплески будут слабее по общей мощности и намного слабее по мощности на пиксель.
@uhoh Я прочитал этот вопрос до того, как вы опубликовали свой ответ, и да, в основном он тоже отвечает на мой. Должен был знать, что это преобразование Фурье!
Технически мы видим, что abs(FT)^2 = мощность, поскольку фотодетекторы не измеряют электрическое поле напрямую. Это также означает, что вся интересная информация, хранящаяся в фазе FT, теряется, что иногда делает обратный расчет ошибок волнового фронта по функциям разброса точек таким сложным. Но я думаю, что на ваш вопрос здесь может и должен быть более полный и информативный ответ, чем на этот быстрый скрипт на Python.
Как показывает @uhoh, в дифракции преобладают края от зеркала к не зеркалу, в то время как краями от зеркала к зеркалу можно почти пренебречь. Если вы посчитаете все ребра, идущие в заданном направлении, и сравните их общую длину с длиной средней части штанги, вы увидите, что преобладают зеркальные ребра.
Вам может быть интересно взглянуть на WebbPSF , который используется для моделирования функции разброса точек для калькулятора времени экспозиции JWST, который использует POPPY (распространение физической оптики в PYthon), который имитирует дифракцию Фраунгофера и Френеля.
@pela Я все еще думаю, что есть несоответствие в том, что тень бума, кажется, оказывает гораздо меньшее влияние на фактическое изображение звезды, чем на БПФ зеркального «селфи».
@RogerWood Насколько я понимаю, как было сделано селфи, это не будет плоская волна, поэтому я не ожидаю, что дифракция будет похожей.
@pela да, я думаю, разница в том, что дифракция вокруг штанг не происходит на поверхности зеркала, и волновые фронты не интерферируют конструктивно по длине краев - как они исходят от краев на поверхности зеркало.

Ответы (1)

Дифракцию легко (в том смысле, что ваш профессор колледжа задаст ее в качестве домашнего задания :-)) вычислить, учитывая структуру любой апертуры. Если вы начнете с любого учебника по оптике и прочитаете о зонах Френеля и Фраунгофера, вы поймете основную идею. Для сложных структур решение в основном представляет собой наложение дифракционной картины от каждой щели (например, картина с одной щелью, многократно применяемая для ряда одинаковых щелевых отверстий).

Общий процесс расчета того, как будут выглядеть дифракционные всплески телескопа?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v