Вопрос о Телескопах, наблюдениях и объяснениях наблюдений

1. Разрешающая способность и дифракция

Дифракция происходит везде, где есть край. «Это определяется как отклонение света от углов препятствия или проема в область геометрической тени препятствия». ( Википедия ) Итак, все, что вам нужно для дифракции, — это препятствие любой формы — на краю препятствия свет будет немного искривляться.

В телескопах дифракция происходит по всему краю объектива, будь то линза или зеркало. С меньшим объективом, с более сильно изогнутым краем и сближением противоположных сторон края вы получите более сильную дифракцию (больший угол отклонения). С большим объективом, более прямым краем, противоположными сторонами края дальше друг от друга, вы получаете меньшую дифракцию (меньший угол отклонения).

Вот почему большие телескопы имеют меньшие диски Эйри . Это похоже на то, как узкая щель делает более широкую дифракционную фигуру, тогда как более широкая щель делает фигуру более узкой. В случае телескопа дифракционная фигура представляет собой диск Эйри — вместо того, чтобы иметь параллельные дифракционные зоны, он имеет круглую форму. Большая апертура делает меньший диск Эйри.

2. Входные/выходные зрачки и отверстия

Для многих современных любительских телескопов входной зрачок фактически представляет собой апертуру телескопа или видимый диаметр объектива. В некоторых случаях инструмент имеет апертурную диафрагму, уменьшающую размер видимой части, но это бывает редко. В большинстве случаев диаметр зеркала = входному зрачку.

Выходной зрачок возникает просто из-за того, как лучи света сходятся после выхода из окуляра — они сходятся до тех пор, пока не соберутся в наименьшей области (выходной зрачок), а затем снова расходятся.

Таким образом, выходной зрачок на самом деле меньше, чем диаметр последней линзы в окуляре, потому что лучи какое-то время продолжают сходиться.

Очевидно, вы хотите держать взгляд в окуляре так, чтобы выходной зрачок совпадал со зрачком в вашем глазу, чтобы захватить наибольшее количество света, выходящего из прицела.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Точное место, куда вы смотрите, не меняет размер изображения. Размер виртуального изображения, сделанного телескопом, зависит только от размера объекта и увеличения — все остальное не имеет значения. Изменение положения глаз изменяет только количество света, попадающего в вашу зрительную систему. (Объяснение того, почему это так, возможно, потребует отдельной темы на этом форуме.)

3. Увеличение и яркость

Количество света, улавливаемого прицелом, остается прежним. Это определяется размером диафрагмы.

Но с большим изображением (более высоким увеличением) такое же количество света, исходящего от объекта, распространяется на больший телесный угол. Вы видите такое же количество фотонов, но теперь они распределены по большей видимой поверхности. Конечно, он будет выглядеть более тусклым.

Такое же количество масла намазать на большой ломтик хлеба.

4. Барлоу, увеличение и поле зрения

Барлоу увеличивает увеличение. Как показано в параграфе № 3 выше, большее увеличение = уменьшенная кажущаяся яркость. То же самое произошло бы и без окуляра Барлоу, но с использованием гораздо более мощного окуляра.

Все дело в увеличении. Поглощение света стеклом в Барлоу незначительно.

Кроме того, кажется, что объект быстрее проходит через поле зрения, потому что видимое поле зрения остается прежним, но все изображение увеличивается. Поскольку изображение увеличено, любое движение внутри него должно казаться «быстрее». Так объект будет как бы быстрее проходить через одно и то же поле зрения.

5. Звезды и планеты выглядят одинаково

Они не должны. Это проблема производительности.

Звезды должны выглядеть как крошечные точки при увеличении от низкого до среднего. Они должны выглядеть как диски Эйри (но все же не большие) при большом увеличении, колеблющиеся из-за видимости (турбулентность воздуха).

Большинство планет (Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) должны иметь диски, которые явно больше звезд. Даже Уран и Нептун (которые находятся далеко) должны показывать диски, которые при внимательном рассмотрении оказываются больше, чем диски Эйри, в инструменте с апертурой всего 150 мм (возможно, даже меньше).

Этому может быть ряд причин. При апертуре 60 мм ваш телескоп должен иметь достаточную разрешающую способность, чтобы различить самые большие планетарные диски (Юпитер) и любые звездные диски Эйри, а кольца Сатурна должны начать становиться видимыми, хотя и очень маленькими. Если этого не произойдет, то возможно:

• Это проблема коллимации. Все телескопы, кроме большинства рефракторов, требуют периодической коллимации, иначе производительность снижается.
• Качество оптики. Не уверен, какая у вас оптика, но если у нее проблемы с производительностью, то изображения будут раздуваться.

Пока с инструментом есть затянувшиеся проблемы, большее увеличение не поможет.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Звезды так далеко, что для нас они точечные объекты. Так что их изображения в размахе "должны быть" еще и точечными. Но это не так. Это связано с дифракцией и аберрациями.

Дифракцию я объяснил выше. Диск Эйри — это наименьшее возможное изображение звезды, которое вы когда-либо могли получить в телескоп. Вы не можете уменьшить изображение звезды из-за дифракции.

Тогда есть аберрации. Имеются монохроматические аберрации:

• кома: чем дальше от центра изображение, тем менее точечным оно становится
• сферические зеркала или линзы НЕ дают идеальных точечных изображений звезд. Точечное изображение является всего лишь приближением. Сферы создают несовершенные образы самим своим дизайном и формой.
• астигматизм – по типу комы, изображения вблизи края поля зрения искажаются. Разница в том, что астигматизм вызывает симметричное искажение, тогда как кома имеет причудливую форму (как чайка).
• кривизна поля - фокальная плоскость главного зеркала не плоская, а изогнутая. Таким образом, если прицел находится в идеальном фокусе в центре, он не в идеальном фокусе на краю, и наоборот.
• искажение — квадратная сетка раздута и выглядит как изогнутая подушка. Не имеет большого значения для астрономических инструментов.

Кроме того, есть хроматические аберрации, которые случаются с рефракторами, потому что показатель преломления объектива не одинаков для всех цветов света.

Отличительной чертой хорошего телескопа является то, что его аберрации меньше размера диска Эйри, по крайней мере, для большей части поля зрения (возможно, за исключением зоны, близкой к краю). Говорят, что этот инструмент «ограничен дифракцией».

Если звездные изображения сильно раздуты, инструмент, скорее всего, не ограничен дифракцией.

https://starizona.com/acb/basics/equip_optics101_aberrations.aspx

http://www.telescope-optics.net/aberrations.htm

6. Как оптимизировать инструмент

На эту тему можно написать целые книги.

Барлоу — это не магия. Это только дает вам большее увеличение, но увеличение — это самый неправильно понимаемый параметр прицела. Если все остальное не идеально, дальнейшее увеличение не поможет.

Вы можете много читать и много экспериментировать. Вот некоторые старые темы в этом стеке:

Какое увеличение нужно, чтобы увидеть планеты Солнечной системы?

Первая ночь на телескопе вопросы

Лучший телескоп для наблюдения за туманностями, звездами и планетами

Пожалуйста, помогите мне купить мой первый телескоп

Я постараюсь ответить на все эти вопросы, насколько смогу, в этот поздний час.

1) Линзы имеют показатель преломления, отличный от вакуума и воздуха, и они изогнуты. то есть: углы, когда речь идет о свете.

2) Входной и выходной зрачки - это размер зрачка, необходимый для прохождения «крайнего» луча через оптику. Это означает, что если бы световой луч от оптической оси вообще не преломлялся при прохождении через оптическую плоскость, он все равно проходил бы внутри зрачка (вход) и если бы полностью отражался (выход). Диаметры объектива и окуляра субъективны, а это означает, что вы можете иметь объектив любого размера и использовать практически любой окуляр. Ограничениями для этого будут только фокусные расстояния.

3) Вы смотрите через более толстую линзу и тем самым уменьшаете количество света, падающего на ваш глаз. Подумайте о форме линз, посмотрите на них, и может стать очевидным, насколько кривизна у 4-мм линз больше, чем у 20-мм линз. Эта дополнительная кривизна достигается за счет более высокого угла падения, который приходится принимать световому лучу, и, следовательно, более оптического для прохождения.

4) Линзы Барлоу сильно уменьшают яркость, потому что вы добавляете дополнительную оптику. С каждым новым добавлением вы уменьшаете количество света на коэффициент относительно толщины и четкости оптики. Линза Барлоу увеличивает увеличение и тем самым уменьшает поле зрения.

5) С вашим конкретным телескопом (у меня есть один с точно таким же размером/фокусным расстоянием) вы сможете увидеть Юпитер как диск, Марс тоже должен быть больше, чем «точка». Звезды — это точечные источники, угловой диаметр которых слишком мал, чтобы вас это беспокоило, учитывая размер вашего телескопа. Кроме того, эти планеты кажутся красноватыми, потому что они желтые. Многие звезды по-прежнему будут иметь цвет, отличный от синего, если вы сможете их найти.

6) Это зависит от вашего усмотрения и желаемых результатов при наблюдении. Пожалуйста, прочтите руководство пользователя или посетите веб-сайт производителя телескопа, чтобы узнать о рекомендуемых настройках.

У вас уже есть ответ, но в вашем вопросе есть несколько интересных вещей по физике, которые связаны между собой:

• 1) Дифракция и отсутствие "щели" в телескопах.
• 5) Звезды выглядят не как сферы, а как точки.

Телескоп имеет круглую апертуру (скажем, 60 мм или около того), и в некотором смысле она ведет себя как щель. Это вызывает дифракционные картины ( диск Эйри и концентрические круги ) при просмотре точечного источника при большом увеличении, близком к пределу разрешения телескопа. Также немного не в фокусе вы получите много колец .

(Кстати, это причина многих «странных» неопознанных объектов, которые люди фотографируют или снимают в небе, особенно DV-камера с лепестками диафрагмы необычной формы. Удивительно, но мало кто хочет услышать объяснение.)

Поэтому при наблюдении за звездами с большим увеличением в очень тихие ночи они на самом деле выглядят как маленький белый круг, окруженный одним очень тонким круглым кольцом.