Astronomiya

Optik: “Havalı disk” və obyektlərin ölçüsü

Optik: “Havalı disk” və obyektlərin ölçüsü

Yupiterin ulduzlardan daha parlaq bir minimum parlaqlığı var. Yupiterin minlərlə dəfə daha böyük bir açı ölçüsünə malik olduğu üçün bir "havadar disk", difraksiya effekti kimi konsentrik üzüklər Yupiterin yox, ulduzların ətrafında görünür? Bənzər bir düşüncə ilə, görüş sahəsi min qat artırılsaydı, optik effektlər ulduzların ətrafındakılara bənzərmi?


Xeyr. Airy diskin və üzüklərin ölçüsü bir nöqtə mənbəyi üçün müəyyən edilir və sistem böyüdülməsindən və sistemin açıqlığından asılıdır. Sensorunuzun aşağı səviyyəli aşkar oluna bilmə həddindən başqa parlaqlıqdan asılı deyil.

Doğrudur, genişlənmiş bir cismin difraksiya nümunəsi, cisim şəklindəki hər (həndəsi) nöqtədən Airy disklərin üst-üstə yerləşməsidir. Genişlik görüntüsünün ətrafında bir "halo" olacaq (təxminən) Airy disk radiusu və sonra bütün görüntü nöqtələrindən (müdaxilə edən) Airy üzüklərinin yaratdığı ikinci dərəcəli maksimumlar olacaqdır.


tl, dr: Kapsamdakı havalı disk sabit ölçüyə və böyüdülmə və ya fov (sensor) seçiminin hüdudlarına malikdir. Yupiter, həvəskar bir teleskopun qətnamə həddinə çatması üçün çox böyükdür.

Havalı disk və ya difraksiyanın həddi daxil olan işığın dalğa uzunluğu və teleskopun əsas güzgü / ön linzasının diametri ilə müəyyən edilir.

https://en.wikipedia.org/wiki/Airy_disk#Size

Teleskop, fokus müstəvisində optik oxda ən parlaq olan və kənarlarına qədər daha da tündləşən (və pozulmuş və rəng pozulmuş) bir görüntü dairəsi yaradır. Görmə sahəsi, həmin görüntünün diametrindən əhatə dairəsinin fokus uzunluğuna bölünür (https://www.skyandtelescope.com/astronomy-blogs/imaging-foundations-richard-wright/understanding-field-of-view -piksel ölçülü /).

Müşahidə məqsədindən və hansı miqdarda təhrif və zəifləməni qəbul etmək istədiyindən asılı olaraq, bir insan sensor ölçüsünü və ya bir okulyarın fokus məsafəsini seçir. Burada düzəldicilər və ya reduktorlar kimi optik fəndlərlə bir şey etmək olar, amma prinsipcə fovu, ümumiyyətlə arcminutes və ya bir neçə dərəcə aralığında olan vizionun xaricində gücləndirə bilməzsiniz. Kiçik bir sensor və ya böyük bir böyüdücü (mercek fokus məsafəsinin fokus uzunluğuna nisbəti) və ya fokus uzunluğunu çoxaltmaq üçün hətta optik çeviricilər seçərək ondan daha kiçik ola bilərsiniz (məsələn, planetləri müşahidə etmək üçün), ancaq kiçik olduğunuzda, əhatə dairəsinin qətnamə gücünü nə qədər çox itirirsinizsə və əhatə dairəsinin optik səhvlərinin təsiri o qədər yüksək olur.

Söyləməyə davam edir: ümumiyyətlə atmosfer dişli vasitə deyil, müşahidə təcrübəsini məhdudlaşdırır.

Bu rəqəmlər d = 115mm, f = 805mm, yaşıl işıq dalğa uzunluğu ilə Airy diskinin diametrini hesablaya və Yupiterin və ya onun ayı Titanın bucaq ölçüsü ilə müqayisə edib düzgün həll ediləcəyini bilə bilərsiniz.


Yupiterin minlərlə dəfə daha böyük bir açı ölçüsünə malik olduğu üçün bir "havadar disk", difraksiya effekti kimi konsentrik üzüklər Yupiterin yox, ulduzların ətrafında görünür?

Bəli, Yerdən açılan geniş dalğa uzunluqları üçün bu doğrudur.

Airy diskin ilk minimumunun açısı

$$ təxminən 1.22 frac { lambda} {d} $$

harada $ lambda $ müşahidə dalğa uzunluğudur və $ d $ diafraqmanın diametridir. Dalğa uzunluğundan asılı olduğundan, kifayət qədər sərt baxsaq, əslində Airy disk saçaqlarında rənglər görürük!

Yupiterin bucaq radiusu, məsafəsinə bölünən radius olan planetlərdir

$$ frac {R_J} {r_J} təqribən frac {7.2 10 ^ 4 km} {7.8 times 10 ^ 8 km} $$

və ya haqqında $ 9 times 10 ^ {- 5} $ Planetlər öz orbitlərində hərəkət etdikcə +/-% 20

Planetlərin bucaq diametri Airy diskdən daha böyükdürsə, ehtimal ki, saçaqları görə bilməyəcəksiniz, amma səbəbi qəlizdir və aşağıda izah edəcəyəm. Airy diskindən çox kiçikdirsə, yəni "ulduza bənzər", o zaman edəcəksiniz.

Bölmə xətti haradadır?

Həll olunur $ 1.22 frac { lambda} {d} = 9 dəfə 10 ^ {- 5} $ verir $ d = 14,000 lambda $.

Beləliklə, bir dalğa uzunluğu ilə görünən işığa baxırsınızsa $ 5 times 10 ^ {- 7} $ metrdən sonra krossover təxminən 7 millimetrlik bir diafraqmadır.

Bu bir mobil telefon kamerası üçün deməkdir obyektiv, Yupiter demək olar ki, ulduza bənzəyir. Piksellərinin Airy diskini ayırd edə biləcəyi ayrı bir sualdır.

1 GHz-də dalğa uzunluğu təxminən 0,3 metrdir və bu, "kəsişmə" diyaframını təxminən 4 kilometrə bərabərdir. Tək bir yemək, hətta Yerdəki ən böyüyü FAST (bax), bir fokus təyyarəsi massivi ilə təchiz olunsa və ya Yupiterdə tarama üçün istifadə olunarsa (bax), Yupiterin diskindən çox, difraksiyası məhdud Airy diskini görərdi. Bununla birlikdə, onlarla kilometr genişlikdə olan böyük bir radioteleskop dizisi, Yupiterin həqiqi diskini görə bilirdi.


Yupiterin saçaqları varmı?

Yupiter dairəvi, optik olaraq düz bir güzgü olsaydı, hər fotonu Günəşdən yayaraq hər şeyi işıqlandırmaq, sonra həmin əksini teleskopumuzdakı hər nöqtəyə yaymaq olardı. Yupiterin yaxşı bir şəkildə həll olunması üçün böyük bir diafraqmanı qəbul edərək bu işi etsəydik, kənarın yaxınlığında bıçaq ucunda difraksiyaya bənzər bir təsir görərik. Bunun üçün Vikipediya məqaləsi kifayət deyil, ona görə əlaqələndirməyəcəyəm, amma hiperfizikin Opaq Bariyer tərəfindən Difraksiyanın görünüşünə dair bir fikir verir.

Əvvəlcə təəccüblü olaraq, saçaqlar açıqdır içəri diskin və kənarın xaricində hamar bir çürük var!

Ancaq bu sərt bir kənar üçün və Yupiterin kənarı həm həndəsi, həm də atmosfer səbəbləri ilə dağınıqdır və təbii ki, optik düz deyil.

Beləliklə, yaxşı bir açıq gecədə dəyişkən olaraq çox kiçik diyaframlara qədər dayandırıla bilən uzun bir fokus kamerası istifadə etmək və difraksiyadan həll olunan məhdudlaşma ilə keçid bölgəsini taramaq və nə baş verdiyini görmək son dərəcə maraqlı ola bilər. (uzun fokus məsafəsi, beləliklə sensor pikselləşməsi məhdudlaşdırıcı bir amil olmayacaq) Düşünürəm ki, Yupiterin intensivlik paylanmasına yaxın bir şeyi, diafraqmanın Airy funksiyasının intensivlik paylanması ilə qatlanan digər cavablar qaçdıqda görəcəksən, amma əmin deyiləm.


Videoya baxın: Hər hansı avtomobil sahibinin həyatını sadələşdirən Aliexpress-dən 30 faydalı avtomobil məhsulları (Dekabr 2021).