Apo vs. Achro

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Hallo Fraxinus.

Gut gesagt!

Vladimir Sacek gibt einen maximalen poychromatischen Strehl von 0,47 für den 36" Lick-Refraktor an. Der 1m Yerkes Refraktor ist sicher nicht besser. Wird aber trotzdem seit ca. 100 Jahren wissenschaftlich genutzt.

Und trotz dieser ernüchternden Zahlen hat Barnard am Lick-Refraktor visuell den Jupitermond Amalthea entdeckt, eine atemberaubende Leistung... mit einer "Gurke".

Guntram



 
Hallo Guntram,
danke für den Hinweis auf Vladimir Sacek!
Du meinst diese Seite hier?
Insgesamt eine der besten Sammlungen im Netz! Das Niveau ist gehoben, aber nicht abgehoben.

Im Prinzip ist der Vergleich mit solch riesen Öffnungen nicht ganz fair, denn das Seeing dürfte den Fehler der Optik fast immer überdecken.
Bei 8" und Höchstvergrößerungen ist das nicht der Fall, aber niedrige Vergrößerungen brauchen keinen Strehl 0,95+++. Schaden tut's natürlich auch nicht.

Viele Grüße
Kai
 
Hallo Jörg,
ich möchte mal eine Lanze für den Achro 6" f/5 brechen.
Hier wurde die Problematik der Ausführung schon beschrieben und Gerd´s Stehlberechnungen sind erschreckend!

Ich nutze einen Bresser 6" f/5 Achro, der ein Objektiv mit f/8 hat und mit 2-Linsigem Reducer auf f/5 gebracht wird.
Das Gerät hatte eine brauchbare Abbildung und wurde für schwache Vergrößerung eingesetzt. Dann viel es mir "glücklicherweise" um und die Abbildung war danach unbrauchbar.
Mein Optiker richtete das Objektiv und stellte visuell eine sehr gute sphärische Korrektur fest. Allerdings machte der Reducer die Qualität zunichte. Schließlich wurden die Linsen des Reducers neu poliert und zentriert, vergütet und optimal eingebaut.
Im Ergebnis zeigt das Gerät nun eine sehr saubere Sternabbildung und die Vergrößerung ist auch über 100x gut zu verwenden. Ich wollte es kaum glauben, aber selbst Saturn war knackscharf bei 95x. Bei schwacher Vergößerung funkioniert nur das Nagler 31mm mit guter Randschärfe. Alle anderen Okularen brachten hier unbefriedigende Ergebnisse.

Ich weiß nun, dass mit einem sehr gut korrigiertem 6" f/5 Achro ansprechende Beobachtungen bis in den mittleren Vergrößerungsbereich möglich sind.
Der Aufwand dahinzukommen war aber sehr hoch und Geräte von der Stange werden diese Leistung wohl nicht erreichen.

Clear Sky
Ralf
 
Hallo Fraxinus.

Ja, genau diese Seite meine ich.
Dort schaue ich immer wieder einmal vorbei, wenn ich detaillierte und fundierte Informationen brauche.
Auch wenn ich mich ziemlich konzentrieren muß, wenn ich die einzeln Seiten durchkaue, und längst nicht alles verstehe.
Vladimir hat unglaubliches geleistet.

Natürlich sind die großen Teleskope hauptsächlich seeingdominiert, aber das befreit nicht von der Forderung nach beugungsbegrenzter (im Sinn von Strehl mind. 80%) Optik auch bei größten Öffnungen.

Soviel ich weiß, ist der 91cm Lick-Refraktor beugungsbegrenzt. Als Barnard aber die Möglichkeit hatte, am neuen 60 Zoll Reflektor in Kalifornien zu beobachten, äußerte er sich begeistert und sagte, er würde dieses Teleskop jedem anderen vorziehen.

Auch die 8,2 Meter F/1,8 VLT-Hauptspiegel sind beugungsbegrenzt.


Guntram


 
Hallo Guntram,
es wird off-topic aber das Thema ist interessant!

Natürlich sind die großen Teleskope hauptsächlich seeingdominiert
Ja, was "groß" ist, hängt vom Seeing ab. Bei 1" Seeing ist D=1m in jedem Fall "groß". Ein 4" APO in gruseligem 6" Seeing ist auch schon "groß".

aber das befreit nicht von der Forderung nach beugungsbegrenzter (im Sinn von Strehl mind. 80%) Optik auch bei größten Öffnungen.
Das sehe ich anders :erschreck:

Soviel ich weiß, ist der 91cm Lick-Refraktor beugungsbegrenzt.
Vielleicht in der Design-Wellenlänge bei Gelb-Grün. Hast Du dazu eine Quelle?
Visuell kann er nicht über die circa 0,47 Strehl kommen, egal wie perfekt die beiden Linsen gelingen.
Als Barnard aber die Möglichkeit hatte, am neuen 60 Zoll Reflektor in Kalifornien zu beobachten, äußerte er sich begeistert und sagte, er würde dieses Teleskop jedem anderen vorziehen.
Vielleicht mochte er dieses intensive Blau nicht mehr :totlach2: Der Mt Wilson hat wohl auch besseres Seeing, soll eine der besten Sites in den USA sein, Sub-Arc Seeing inclusive.
---> Mt Wilson
---> Mt Hamilton, Lick
Auch die 8,2 Meter F/1,8 VLT-Hauptspiegel sind beugungsbegrenzt.
Nein! Die ersten beiden liegen schonmal drunter, wenn auch knapp. Trotzdem ganz klar State-of-the-art! Die Dokumentation dazu ist super!
Die Design Vorgabe bezog sich auf den CIR, was mit dem Strehl irgendwie korrespondiert, es läuft auf S=0.25 hinaus. In Worte: fünfundzwanzig Prozent!
---> hier die Specs
Letztlich sind die Spiegel besser geworden, aber ganz klar weil es möglich war (messtechnisch) und nicht weil es *nötig* gewesen wäre. Man kann das runterrechnen von 8,2m und 0,2" Seeing auf 82cm und 2" Seeing, circa natürlich. Die Strehl 0,25 werden in beiden Fällen für *jede* Art von Beobachtung ausreichen, incl ultrakurze Speckle und Planetenfotografie, was der Tod für jegliche Optik ist. Visuell mit Reserven, bis rauf zur Höchstvergrößerung und darüber hinaus :schwitz: .

Viele Grüße
Kai
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Kai.

Du hast gefragt, ob ich eine Quelle habe, um meine Behauptung, der 910mm Lick-Achromat sei beugungsbegrenzt, zu belegen.

Nein, ich habe keine Quelle, aus der das klar dokumentiert hervorgeht.

Die Entdeckung einer extrem feinen Teilung im A-Ring des Saturn , und die schon erwähnte Entdeckung von Amalthea sprechen jedoch für eine extrem saubere Abbildung.
(Abstract: http://www.sciencedirect.com/scienc...437956cdcf39d32fcec9600b9cab6042&searchtype=a )

Ja, Barnard mochte das intensive Blau der großen Achromaten sicher nicht. Seine Freude bei der Planetenbeobachtung mit dem 1,5m Reflektor ist aber eher darauf zurückzuführen, dass durch die intensive Arbeit von Ritchey und Hale das Spiegelteleskop aus der Schmuddelecke geholt und zum vollwertigen Teleskop entwickelt wurde.


Du schreibst, die VLT Spiegel seien nicht beugungsbegrenzt.
Bitte genau hinsehen: Bezogen auf die Protokoll - Wellenlänge 500nm stimmt das.
Wenn wir aber auf gebräuchlichere Protokoll-Wellenlängen wie 532nm oder die e-Linie bei 546nm umrechnen, liegt Spiegel 2 klar über den 80%.
Und wenn man sich vor Augen hält, dass die VLTs meist im Infraroten betrieben werden, liegt die Qualität der Hauptspiegel bei diesen Beobachtungen in Richtung besser geht nicht.


Wie wichtig den Polierern ein hoher Strehl-Wert (bzw. ein niedriger RMS-Wert) war, sieht man ja gerade daran, wie weit sie die Spezifikation von 25% Strehl-Wert übertroffen haben!
Glaubst du im Ernst, daß man die teuren Spezialisten bei REOSC länger als unbedingt nötig an diesen Spiegeln arbeiten ließ, um eine, wie du meinst, sinnlos hohe Qualität zu erreichen?

Sie hätten ja auch schon bei Strehl 30% aufhören können: Spezifikation übererfüllt, also Feierabend.

Wie sehr auch bei großen Teleskopen auf eine exzellente Qualität Wert gelegt wird, kann ich zwar nicht am Lick-Achromaten belegen, dafür aber an einem noch größeren, aktuellen Linsenteleskop:
Dem schwedischen 1m Sonnenteleskop.

Zitat aus: The 1-meter Swedish solar telescope

"The goal of the 1-m telescope is di ffraction limited imaging and near-di ffraction limited spectroscopy and polarimetry
in excellent seeing, corresponding to r 0 > 20 cm."
Und weiter:
"This telescope is the largest in Europe, the second in the World and is the first telescope to reach a spatial
resolution of 0.1 arcsecond"
( http://dubshen.astro.su.se/wiki/images/4/4c/Scharmer03meter.pdf )

Dazu wurden die Flächen auf Wellenfrontfehler von ca. 9nm RMS gebracht.

Von wegen 25% Strehl ausreichend für *jede* Art von Beobachtung!

Altmeister Texereau wurde in den sechziger Jahren von Frankreich nach Texas geholt, um ein 200cm Cassegrain Teleskop in Texas von Gurken-Niveau auf mindestens 80% Strehl zu bringen.

Dieser Aufwand wurde sicher nicht betrieben, weil er nur meßtechnisch möglich war, sondern weil er notwendig war und ist. Eben auch bei Großteleskopen.


Gruß,

Guntram
 
Hallo,

mal abgesehen davon wie präzise die Spiegel des VLT nun geschliffen sind oder hätten sein sollen: Die Dinger werden doch aktiv durch Aktuatoren gestützt, bzw sogar geformt, zumindest im Sinne des Ausgleichs der Schwerkraft. Ist diese Unterstützung - und deren Genauigkeit - nicht viel wichtiger, als der Schliff?

Ohne mich mit dem Thema nennenswert beschäftigt zu haben, würde ich erwarten, daß die Genauigkeit des Schliffs nur jeweils für Zonen wichtig ist, die dem Abstand der Aktuatoren entspricht. Der Rest wird aktiv geregelt. Glatt sollte Oberfläche natürlich schon sein...
 
Hallo zzzip.


Die Aktuatoren und ihrge genaue Steuerung sind, wie du richtig vermutest, von höchster Wichtigkeit.

Der in der Dokumentation angegebene RMS- Wert bezieht sich auf den aktiven Modus, d.h. die aktive Optik war eingeschaltet.

Die Unterstützungskraft wird für jeden Aktuator genau gemessen und geregelt.

Man konnte sich beim Polieren sogar besonders auf kleinräumige Fehler konzentrieren, weil die globalen Fehler (zB. sphärische Aberration 3. Ordnung, Astigmatismus ) durch das Stützsystem ausgeglichen werden konnten.
Für den 3,5 Meter Hauptspiegel des NTT ist dies durch einen Artikel von Raymond Wilson belegt: "Die aktive Optik des New Technology Telescope der ESO",Spektrum der Wissenschaft, November 1988, S. 14.

Gruß,

Guntram
 
Hallo Guntram,
nur ganz kurz ein paar Gedanken.

Zum Lick habe ich was gefunden: ---> hier
Zitat daraus:
"For example, I recall having heard a story somewhere about the Lick 36" refractor objective having been discovered, upon refiguring, to have 1/2 wave of spherical aberration, although it had apparently been used for many years with no complaints by the numerous pro's who had used it for double-star observing."

Wie auch immer, mit damaligen Mitteln das beste was ging.

Das Sonnenteleskop arbeitet mit adaptiver Optik, logo dass die Optik besser sein muss.

Die Spezifikationen für das VLT habe ich mir nicht ausgedacht, halte sie aber für sehr plausibel. Und die Strehl 0,25 gelten nicht als Mass für alles und jedes sondern für mein Beispiel. Genaugenommen müsste man sich an dem CIR Wert orientieren.
Aus eigener Erfahrung mit einem 12x kleineren Spiegel kann ich Dir sagen, daß es von Strehl 0,25 bis zur Beugungsgrenze poliertechnisch kein riesen Schritt ist, wenn man es messen kann, bzw in meinem Fall messen könnte.

Habe mal schnell 8 Bilder simuliert. Das ist der 820mm Spiegel unter 2" Seeing (oder auch der 8,2m Spiegel unter 0,2" Seeing) Ein paar Bilder sind ohne Optikfehler, ein paar mit besagten Strehl 0,25. Das ganze hat keinen wissenschaftlichen Anspruch, zeigt aber die Richtung. Du musst das jetzt auch nicht raten.

Viele Grüße
Kai
 

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Hallo Kai.


Die Geschichte mit dem 910mm Achromaten veranlaßte mich, auf der mailliste der Antique Telescope Society nachzufragen.

Dort bekam ich einige Informationen von ausgewiesenen Fachleuten.

Das Objektiv wurde 1980 von Shannon und Ruda mit einem Shack-cube Interferometer mit einem He-Ne Laser gegen einen 40Zoll Planspiegel interferometriert.

Die sphärische Korrektur des Objektives, bezogen auf die Protokollwellenlänge 550nm, ergab einen RMS Fehler von 0.074 wave und liegt bei 81% Strehl.

Der Astigmatismus wurde abgezogen. Dies war notwendig, denn die Scheiben waren lateral nur auf einem Punkt gelagert und am Rand nur etwa 1 Zoll dick.

Die Spezifikationen aus den 1880er Jahren legten schon fest, dass das Objektiv nur bis zu einer Zenitdistanz von etwa 30 Grad gut funktionieren muss. Grund dafür war eben die unvermeidliche Deformation der Linsen durch ihr Eigengewicht.

Trotz dieser Einschränkungen erlaubte das Objektiv die Entdeckung von Doppelsternen bis herunter zu 0,1 Bogensekunden Abstand.


Bist du sicher, daß das Schwedische Sonnenteleskop wegen der adaptiven Optik bessere Optik benötigt?

Die adaptive Optik würde eher eine schlechtere Optik erlauben, denn gerade die globalen Fehler wie sphärische Aberration und Astigmatismus, die den Optikern das Leben schwer machen, entfernt die adaptive Optik mühelos.
Zitat aus einem Artikel von Walter Wild und Robert Fugate, beides AO-Forscher, in S+T June 1994 p. 25:

"As the surface of the correcting mirror moves towards the desired shape, subsequent incoming waves become more and more planar. When we operate the adaptive optics in this mode, we have a closed loop feedback system that is constantly seeking to zero out the error measured by the wavefront sensor. As an added bonus, we automatically zero out residual optical aberrations of the telescope, too."

Mit anderen Worten: Die AO bügelt nicht nur die Seeing-Fehler, sondern auch die Restfehler des Teleskops aus.

Es ist keineswegs logo, dass adaptive Optik eine bessere Teleskop-Optik verlangt.

Abschließend noch ein Beispiel, was mit einem Teleskop ohne adaptive Optik geleistet werden kann.
Das 2,6m Nordic Optical Telescope wurde bei 800nm verwendet, um mit der Technik des Lucky Imaging, das heute fast alle Amateure für die hochauflösende Fotografie verwenden, ein Bild des Doppelsterns zeta Bootis herzustellen.

Link zur Grafik: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/Zeta_bootis_short_exposure.png

Kurz belichtetes, seeing-gestörtes Einzelbild.


Link zur Grafik: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Zboo_lucky_image_1pc.png

Summenbild.
Man erkennt das Beugungsmuster um die Komponenten.


Ich sehe es so: Wenn hochauflösende Beobachtungen im Vordergrund stehen, wurde im professionellen Teleskopbau schon immer versucht, etwa beugungsbegrenzte Qualität zu erreichen und zu halten.


Gruß,

Guntram



 
Zitat von fraxinus:
Zum Lick habe ich was gefunden: ---> hier
Zitat daraus:
"For example, I recall having heard a story somewhere about the Lick 36" refractor objective having been discovered, upon refiguring, to have 1/2 wave of spherical aberration, although it had apparently been used for many years with no complaints by the numerous pro's who had used it for double-star observing."

Dieses Gerücht steht aber in eklatantem Widerspruch zu den teilweise phänomenalen Saturnbeobachtungen, die mit dem 36-Zoll Refraktor schon gleich nach seiner Inbetriebname gemacht wurden.

Bei S&T gab es im August 1982 einen längeren Artikel über die Beobachtungen von James E. Keeler mit dem 36-inch Refraktor an den Saturnringen. Es geht dabei insbesondere um die erstmals von Encke im Jahr 1837 mit einem 9 Zoll Refraktor in Berlin beobachtete und später nach ihm benannte Struktur im A-Ring. Es handelt sich dabei um die allerersten Beobachtungen mit dem großen Lick Refraktor im Jahr 1888 und 1889.

Ich zitiere mal ein paar Passagen aus diesem Artikel, die mir geeignet scheinen, die tatsächliche Leistungsfähigkeit des 36-Zoll Refraktors einzuschätzen.

Jan. 7, 1999: ... the seeing was excellent: he could use the very high magnification of 1,000 and still see the outlines of the rings sharply defined ... Close to the far edge of the outer A-ring Keeler saw a new, very narrow, very dark division. It was "a mere spider's thread," in his words, much narrower than the well-known Cassini division that separates the A and B rings. The hairline gap lay at the outer edge of a broad low-contrast feature, which extended inwards across much of the A-ring and had probably first been detected and described by J.F. Encke in 1837. Observing with a 9-inch refractor in Berlin, and using a maximum magnification of 480, this German astronomer did not glimpse the narrow dark gap, he only saw the broad low-contrast feature ...

When Keeler first observed the narrow, dark gap he placed it "a little less than one-fifth the width of the A-ring from its outer edge" ...

In his published drawing ... the narrow gap is certainly less than one-eighth the width of the Cassini division, that is less than 0.1 arc second and slightly narrower than the diffraction limit of the 36-inch telescope.

March 2, 1889: ... Although Keeler observed Saturn often once the 36-inch refractor entered regular service, he did not see the narrow, dark gap again until over a year later, on March 2, 1889, another night of exceptional seeing. On this occasion he called Edward S. Holden (the observatory's director) and fellow staff members Barnard and John M. Schaeberle into the dome. They all saw the fine, dark gap, and all estimated its distance from the outer edge of the A ring as one-sixth the width of that ring.

Keeler and Barnard noted that with a magnification of 400 ... they could easily see what appeared to be a faint, broad shading beginning about one-third the width of the A ring from the outer edge. This, Keeler said, would have seemed an excellent view of the Encke feature. But with 1,500 power, which they could use because of the exceptionally good seeing, the appearence was entirely different. The narrow, dark gap near the outer edge of the ring then became visible as an exceedingly fine line at the outer edge of the Encke feature, which extended inward over much of the A ring.

Barnard described this occasion as "the most remarkably steady night I have seen on the mountain." In his observing book he referred several times to the narrow, dark gap as "Keeler's division" or "Mr. Keeler's division" and estimated its width as 1/50 that of the Cassini division.


Im Zeitalter vom Cassini Orbiter wissen wir natürlich wesentlich mehr über die Struktur der Saturnringe, so dass wir diese historischen Beobachtungen mit unserem modernen Verständnis interpretieren können. Dabei ist eine gewisse Vorsicht bei den Bezeichnungen geboten: Die von Keeler 1888 entdeckte Ringteilung wurde von diesem nämlich in Referenz zu Encke als "Encke gap" bezeichnet. Heute wissen wir nicht zuletzt durch den Cassini Orbiter, dass diese Teilung eine Breite von 325 km besitzt. Das entspricht 1/15 der Breite der Cassini Division und liegt zwischen der Schätzung von Keeler mit 1/8 und Barnard mit 1/50.

325 km entspricht einem Winkelmaß von maximal 0.05 Bogensekunden. Der Airy Radius für eine 36-Zoll Optik beträgt 0.14 Bogensekunden bei 500 nm. Anscheinend konnten Keeler und Barnard bei jenen denkwürdigen Beobachtungen mit dem 36-inch Lick Refraktor sehr schmale, aber ausgedehnte Strukturen erkennen, deren Breite nur einem Drittel vom Airy Radius entspricht!!!

Denkt mal daüber nach ...!

Mit freundlichen Grüßen,
Peter


P.S. Es gibt übrigens auch ein sog. "Keeler Gap" ganz außen im A Ring, welches vom Mond Daphnis auf einer Breite von 40 km freigehalten wird. Dabei handelt es sich aber um jüngere Entdeckungen, welche nicht mit dem von Keeler entdeckten Encke Gap verwechselt werden sollten.


 
Hallo Guntram, Hallo Peter,
danke für Eure sehr interessanten Fundstücke!
Komme heute evtl nicht mehr ans Netz, deshalb antworte ich morgen detailiert.

ps. Bei den Werten des Sonnenteleskops sind die langwelligen Fehler bereits (mehr oder weniger) draussen, der unkorrigierbare "Rest" muss ohne Makel sein. Ist ähnlich wie beim VLT, da sind mehrere Waves Asti etc drin. Alles in den Toleranzen der (in diesem Fall) aktiven Optik. Keiner kann den Asti bestimmen und es muss auch keiner, der Spiegel hat ausser in seiner aktiven Zelle keine definierte Lage. Aber auch hier muss der unkorrigierbare Rest den Spezifikationen genügen, der Spiegel ist 175mm dick und lässt sich unter einem Meter nicht mehr genügend biegen.

Schönen Tag wünscht
Kai
 
Hall Peter,
Zu Deinem Gedankenanstoß:

"325 km entspricht einem Winkelmaß von maximal 0.05 Bogensekunden. Der Airy Radius für eine 36-Zoll Optik beträgt 0.14 Bogensekunden bei 500 nm. Anscheinend konnten Keeler und Barnard bei jenen denkwürdigen Beobachtungen mit dem 36-inch Lick Refraktor sehr schmale, aber ausgedehnte Strukturen erkennen, deren Breite nur einem Drittel vom Airy Radius entspricht!!!

Denkt mal daüber nach ...!"

fällt mir ein, das Jean Dragesco in seinem Buch "High Resolution Astrophotography" ausführlich dazu berichtet hat.
Mir ist im Kopf geblieben das Linien weit unterhalb des Auflösungsvermögens gesehen werden können. Es wir hier nur noch der Kontrastunterschied gesehen, aber es geht.
Als Beispiel ist das Erkennen einer Stromleitung über sehr weite Entfernung genannt worden. Rechnerisch ca. Faktor hundert unterhalb des Auflösungsvermögens des Augens als der "Airy disk" Durchmesser kann gesehen werden. Linien werden anders gesehen oder wahrgenommen als Punktbeobachtung.

Clear sky
Ralf

 
Zitat von ralfmuendlein:
Zu Deinem Gedankenanstoß ... fällt mir ein, das Jean Dragesco in seinem Buch "High Resolution Astrophotography" ausführlich dazu berichtet hat.
Mir ist im Kopf geblieben das Linien weit unterhalb des Auflösungsvermögens gesehen werden können. Es wir hier nur noch der Kontrastunterschied gesehen, aber es geht.
Als Beispiel ist das Erkennen einer Stromleitung über sehr weite Entfernung genannt worden. Rechnerisch ca. Faktor hundert unterhalb des Auflösungsvermögens des Augens als der "Airy disk" Durchmesser kann gesehen werden. Linien werden anders gesehen oder wahrgenommen als Punktbeobachtung.
Hallo Ralf,

genau zu dieser Einsicht bin ich aufgrund dieser alten Beobachtungen von Keeler und Barnard auch gekommen.

Für die Erkennung von schmalen, dafür aber langen und kontrastreichen Linien (wie beim Encke Gap) gelten offensichtlich andere Kriterien, als für die Trennung von Punktquellen!

Das hat mich zunächst überrascht, wenngleich es im nachhinein auch wieder plausibel erscheint. Seltsamerweise wird dieses interessante Phänomen so gut wie nirgendwo in der Optik behandelt. Das von Dir erwähnte Buch von Dragesco ist mir auch noch nicht begegnet.

Man lernt hin und wieder doch noch was dazu ...

Mit freundlichen Grüßen,
Peter


Noch eine Korrektur:
Zitat von P_E_T_E_R:
Jan. 7, 1999: ... the seeing was excellent:
Das korrekte Datum ist natürlich: Jan. 7, 1888


 
Hallo Peter,

daß dies mit dem "Erkennen" locker geht kann man empirisch auch ganz einfach beweisen:

Man nehme ein weißes Blatt Papier. Man zeichne eine schwarze Linie (ca. 2 mm Breite) darauf. Man betrachte dieses Papier bei guten Beleuchtsverhältnissen aus einer Distanz von ca. 70 m Abstand mit dem bloßen Auge.

Die Breite der Linie ist weit unter dem Auflösungsvermögen auch des besten Auges und dennoch kann eine graue Linie auf weißem Hintergrund erkannt werden. Ein "Kontrastphänomen".

Viele Grüße
Werner

 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Peter,
Dieses Gerücht steht aber in eklatantem Widerspruch zu den teilweise phänomenalen Saturnbeobachtungen, die mit dem 36-Zoll Refraktor schon gleich nach seiner Inbetriebname gemacht wurden.
Kann sein, vielleicht ist es ein Gerücht.

Ich fasse mal zusammen, mit den bisherigen Fakten und ohne das Gerücht.

- 36" Öffnung
- Strehl 0,81 bis 30 Grad Zenitdistanz, bei 550nm
- Polystrehl ca 0,47 (man könnte beide zusammenfassen, 0,81 * 0,47 = 0,38)
- allerbestes Seeing, Zitat aus Deiner Fundstelle:
"Barnard described this occasion as "the most remarkably steady night I have seen on the mountain."

Demgegenüber steht eine Beobachtung, die es auch mit perfekter Optik nicht geben sollte.
Die Erklärung für die "unmögliche" Beobachtung ist das
---> Babinetsches Prinzip

In der Tat ist die Beobachtung ziemlich ambitioniert. Die Kombination aus Öffnung, ausreichender optischer Qualität und Seeing hat offensichtlich ausgereicht. Während es anderen Beobachtern an ein mindestens einem der Faktoren fehlte.

Viele Grüße
Kai
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Guntram,
Die Geschichte mit dem 910mm Achromaten veranlaßte mich, auf der mailliste der Antique Telescope Society nachzufragen.
Ich staune immer wieder auf welche Quellen Du Zugriff hast! Sehr interessant!

Die Spezifikationen aus den 1880er Jahren legten schon fest, dass das Objektiv nur bis zu einer Zenitdistanz von etwa 30 Grad gut funktionieren muss.
Ja, an diesem Beispiel will ich Dir meinen vielleicht missverstandenen Standpunkt verdeutlichen. Man hat offensichtlich schon immer versucht, das Gesamtpaket möglichst optimal zu schnüren. Also Optik, Standort (Seeing etc) physikalische Grenzen (Statik etc) bis an die Grenze auszureizen. Der Lick Refraktor hätte nach allgemeiner Foren-Meinung nie gebaut werden dürfen. Nach dem 40" Yerkes war dann auch Schluss, darüber gibt's zu viel Flex.

Wenn ich zB einen 25mm dicken 21" Spiegel beugungsbegrenzt hinbekomme warum sollte ich dann keinen 28" versuchen? Obwohl ich von vornherein wusste, dass es mit Strehl 0,8 nichts mehr wird und dass der Spiegel in Horizonstellung schwächeln wird. Und ja, man kann Qualität durch Öffnung bis zu einem gewissen Grad ersetzen. Das Optimum liegt keineswegs immer oberhalb Strehl 0,8. Das gilt auch für die ursprüngliche Apo-Achro Diskussion.

Professionelle Angsmacherei hat uns glauben lassen, das man unterhalb von "beugungsbegrenzt" nichts mehr sieht. Was "ausreichend" ist muss dennoch sehr differenziert betrachtet werden. Dabei kennt kaum einer den un-ver-(ge?)-fälschten Strehl seiner Optik, was die objektive Einschätzung sehr erschwert. Deshalb finde ich historisch glaubhafte Belege wie die Lick-Messung samt Beobachtungsberichten so interessant, nochmal danke dafür.

Du hast schon einige aussergewöhnliche Vielspiegler gebaut. Warum nicht immer perfektere Newtons? Eben, weils langweilig ist, es ist sehr viel spannender die Grenzen auszuloten. In welche Richtung auch immer. Deshalb mag ich diese Hobby :super:

Viele Grüße
Kai

ps. Interessante Fundstelle zum Mt Wilson 100":
---> hier
Ein 2,5m Spiegel aus grünem Flaschenglas (vermutlich Weinflaschen :respekt:) geht eigentlich gar nicht. ---> Bild Kann man polieren bis zum geht-nicht-mehr, ein warmer Windhauch und krumm ist er. Trotzdem bahnbrechend!

Zitat daraus:
"Shortly after dark the giant tube was turned toward Jupiter. What they saw was not what had been hoped for. In Walter Adams words, "The sight appalled us, for instead of a single image we had six or seven partially overlapping images irregularly spaced and filling much of the eyepiece."

Natürlich ging das ganze gut aus...
 
Zitat von fraxinus:
Die Erklärung für die "unmögliche" Beobachtung ist das
---> Babinetsches Prinzip

Nee, Kai, das Babinetsche Prinzip spielt hier nur insofern eine Rolle, als es die Äquivalenz von entsprechenden Experimenten an dünnen Drähten (oder schwarzen Linien auf Papier) mit entsprechenden Experimenten an sehr schmalen Schlitzöffnungen vermittelt.

Die Äquivalenz dieser Geometrien in Hinblick auf Beugungseffekte erklärt aber noch überhaupt nicht den eigentlichen Effekt, dass man nämlich lange schmale Strukturen mit einer Breite von weit unter dem Auflösungsvermögen für Punktquellen noch einwandfrei erkennen kann, solange sie hinreichend kontrastreich sind.

Das ist doch das eigentliche Phänomen, um das es hier geht.
In welchen optischen Abhandlungen wird das untersucht und erklärt?

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 
Hallo Peter,
wie würdest Du dann die Erkennbarkeit der Punktquelle "Stern" erklären?
Die Beispiele von Werner und Ralf (Linie und Stromleitung) sind ebenfalls nicht von der Hand zu weisen.

Das Problem der Erkennbarkeit einer schwarzen Linie liegt in der Flächenhelligkeit neben der Linie, in diesem Fall des Saturnringes. Hätte er eine vergleichbare Flächenhelligkeit wie die Helligkeit des Beugungsscheibchen eines Sternes würde die Lücke viel besser zu sehen sein. Trotzdem bleibt es schwierig, Überstrahlung, Dunkeladapation etc.

Viele Grüße
Kai
 
Zitat von fraxinus:
wie würdest Du dann die Erkennbarkeit der Punktquelle "Stern" erklären?
Die Beispiele von Werner und Ralf (Linie und Stromleitung) sind ebenfalls nicht von der Hand zu weisen.

Hallo Kai,

Ich bezweifle das Phänomen der Erkennbarkeit von Linienstrukturen ja auch nicht. Schließlich habe ich ja selber darauf hingewiesen.

Wohlgemerkt, es geht um die Erkennung von Strukturen und nicht, wie bei der Punktquelle "Stern", darum, dass da überhaupt was ist.

Aber Du hast wohl recht: wenn man nicht einzelne Sterne beobachtet, sondern eine Sterngruppe, so kann man natürlich die Struktur dieser Anordnung erkennen, auch wenn die einzelnen Sterne als Punktlichtquellen nicht aufgelöst werden können.

Eigentlich also trivial ...

Schade nur, dass diese Erklärung dann kaum noch taugt, dem 36-Zoll Objektiv am Lick ein phänomenales Auflösungsvermögen zu attestieren. So kann man sich täuschen ...

Mit freundlichen Grüßen,
Peter


 
Hallo Peter,
hilf mir bitte auf's Pferd.
Über welche Endeckung reden wir gerade?
Ich meine es war die Keeler-Gap? Obwohl die Encke Gap ja auch von Keeler entdeckt wurde.

Die Encke-Gap ist 325km, die Keeler-Gap ist 35km (oder 42km?)
---> hier

wenn man nicht einzelne Sterne beobachtet, sondern eine Sterngruppe, so kann man natürlich die Struktur dieser Anordnung erkennen, auch wenn die einzelnen Sterne als Punktlichtquellen nicht aufgelöst werden können.
Dann schiebe sie eben unter die Auflösungsgrenze zusammen :huhu: Galaxien sind ein schönes Beispiel.

Viele Grüße
Kai
 
Zitat von fraxinus:
Über welche Endeckung reden wir gerade?
Ich meine es war die Keeler-Gap? Obwohl die Encke Gap ja auch von Keeler entdeckt wurde.

Die Encke-Gap ist 325km, die Keeler-Gap ist 35km (oder 42km?)
--> hier

Dieses Missverständnis hatte ich befürchtet und deshalb auch schon zur Vorsicht bei der Interpretation der Bezeichnung geraten.

Das sehr viel schmalere Keeler-Gap wurde mit Sicherheit nicht von Keeler entdeckt, sondern erst sehr viel später mit Hilfe der Raumsonden. Und das Encke-Gap (welches man wiederum nicht verwechseln sollte mit dem "braoad low contrast feature seen by Encke") wurde nicht von Encke, sondern zweifelsfrei von Keeler beobachtet und beschrieben. Ob Keeler als Entdecker bezeichnet werden kann, darüber könnte man debattieren. Wahrscheinlich wurde dieses Gap schon von den englischen Amateuren William Lassell und W.R. Dawes am 7. Sep. 1843 mit Lassell's 9-inch Newton in der Nähe von Liverpool bei ebenfalls exzellentem Seeing gesehen und darüber berichtet.

Die Bezeichnung beschreibt also NICHT die jeweiligen Entdecker dieser Gaps, sondern sie wurde wesentlich später von der Nomenklaturkommission der IAU zur Ehrung dieser Astronomen so festgelegt. Speziell zur Benennung vom Encke-Gap habe ich diese Quelle gefunden:

1982, December, Sky & Telescope,
Letters to the Editor, Page 517

Dave Morrison has just returned from
the IAU meeting in Patras, Greece, with
the news that the nomenclature committee
has adopted the name Encke for the large
gap in the outer portion of Saturn's A
ring. Given the arguments presented by
Donald E. Osterbrook and me in the Au-
gust issue, page 123, for naming this fea-
ture after James E. Keeler, I hope the
committee will publish the reasons for its
choice.

DALE P. CRUIKSHANK
Institute for Astronomy
2680 Woodlawn Dr.
Honolulu, Hawaii 96822


Ich hoffe, dass die Nomenklatur damit klargestellt ist, wenn auch zu befürchten ist, dass sie auch in Zukunft wieder zu Missverständnissen führen wird. Der von Cruikshank erwähnte Artikel war natürlich die Quelle meiner ausführlichen Zitate.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 
Hallo Peter,
also wir reden von der 325km breiten Lücke, bezeichnet als Encke-Gap.

325 km entspricht einem Winkelmaß von maximal 0.05 Bogensekunden. Der Airy Radius für eine 36-Zoll Optik beträgt 0.14 Bogensekunden bei 500 nm. Anscheinend konnten Keeler und Barnard bei jenen denkwürdigen Beobachtungen mit dem 36-inch Lick Refraktor sehr schmale, aber ausgedehnte Strukturen erkennen, deren Breite nur einem Drittel vom Airy Radius entspricht!!!

Denkt mal daüber nach ...!
Hmm, ich denke da solltest Du jetzt drüber nachdenken.
Es spricht zwar nicht gegen die Lick-Qualität, aber auch nicht dafür. Sichtungen gibt es mit wesentlich kleineren Instrumenten. Zumindest kann man mit der Encke Gap keinen Strehl messen.

Übrigens, "Auflösevermögen" ist synonym zu "Trennenvermögen". Was gibt es bei *einer* Linie zu trennen? Die Linie wird allerdings größer dargestellt als sie in Wirklichkeit ist. Genau wie ein Stern.

Viele Grüße
Kai

 
Hallo Peter,

bei mir ist jetzt der Groschen gefallen, der Babinet war nicht soo falsch :super: Vielleicht überzeugt Dich das folgende:

Mathematisch ensteht das Bild im Teleskop durch Faltung des Originals (zB weisse Linie auf schwarzem Grund oder dessen Negativ) mit der PSF (zB Airy Funktion).

Die Faltung kann man durch Multiplikation der Fouriertransformierten mit nachfolgender Rücktransformation ersetzen.
Die Fouriertransformierte der PSF ist die OTF.

Jetzt kommt Babinet.
Diesem Prinzip liegt die Gleichheit der Fouriertransformierten einer Funktion und ihrer komplementären Funktion (deren Negativ) zugrunde, bis auf das Vorzeichen.
(Dieses Vorzeichen fällt aber im "echten" Babinet Prinzip durch Quadrierung wieder weg, das nur nebenbei)

Es kommt also bei der Faltung das gleiche heraus, bis auf das Vorzeichen.

Insbesondere sind beide Linien nach der Abbildung gleich dick.
Dass man die schwarze Linie auf weissen Grund schlechter sieht liegt vielleicht am Logarithmus des Auges oder an der schwierigen Belichtung.

Es ist natürlich auch ein Problem der Auflösung, aber vorallem ein Licht- und Kontrastproblem.

Viele Grüße
Kai
 
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Hallo Kai nochmal,

Zitat von fraxinus:
also wir reden von der 325km breiten Lücke, bezeichnet als Encke-Gap.
Ja, genau!
Zitat von P_E_T_E_R:
325 km entspricht einem Winkelmaß von maximal 0.05 Bogensekunden. Der Airy Radius für eine 36-Zoll Optik beträgt 0.14 Bogensekunden bei 500 nm. Anscheinend konnten Keeler und Barnard bei jenen denkwürdigen Beobachtungen mit dem 36-inch Lick Refraktor sehr schmale, aber ausgedehnte Strukturen erkennen, deren Breite nur einem Drittel vom Airy Radius entspricht!!!
Denkt mal daüber nach ...!
Zitat von fraxinus:
Hmm, ich denke da solltest Du jetzt drüber nachdenken.
Die Einsicht hatte ich ja schon:
Zitat von P_E_T_E_R:
wenn man nicht einzelne Sterne beobachtet, sondern eine Sterngruppe, so kann man natürlich die Struktur dieser Anordnung erkennen, auch wenn die einzelnen Sterne als Punktlichtquellen nicht aufgelöst werden können
Zitat von fraxinius:
Es spricht zwar nicht gegen die Lick-Qualität, aber auch nicht dafür. Sichtungen gibt es mit wesentlich kleineren Instrumenten. Zumindest kann man mit der Encke Gap keinen Strehl messen.
Ja, das hatte ich ja schon geschrieben:
Zitat von P_E_E_T_E_R:
Schade nur, dass diese Erklärung dann kaum noch taugt, dem 36-Zoll Objektiv am Lick ein phänomenales Auflösungsvermögen zu attestieren.
Zitat von fraxinius:
Übrigens, "Auflösevermögen" ist synonym zu "Trennenvermögen". Was gibt es bei *einer* Linie zu trennen? Die Linie wird allerdings größer dargestellt als sie in Wirklichkeit ist. Genau wie ein Stern.
Auflösungsvermögen manifestiert sich nicht nur im Trennvermögen, sondern auch in der Fähigkeit, Winkeldurchmesser etwa von Planeten oder in diesem Fall von schmalen Linien oder Gaps wahrnehmbar zu machen. Beides beruht auf demselben Prinzip.

Bei der Cassini Teilung (0.8") ist die Auflösung der Gap-Breite mit größeren Amateurinstrumenten ja ohne weiteres möglich. Beim Encke-Gap (0.05") wäre nicht mal Hubble dazu imstande, vielleicht könnten Großteleskope mit adaptiver Optik da rankommen.

Gleichwohl reichen mittelgroße Amateurinstrumente zur Erkennung der Gap-Struktur, solange die lange Dimension im Bereich des Auflösungsvermögens liegt.

Dieser Exkurs über den 36-Zoll Lick Refraktor und die Encke Teilung war zwar interessant, bringt uns aber tatsächlich nicht weiter bei der Einschätzung einer Refraktoroptik. Da muss ich Dir zustimmen.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

P.S.: Lese eben gerade Deinen Nachtrag zum Babinet Prinzip.
Ja, das klingt alles vernünftig, aber ich lasse es jetzt mal gut sein, sonst beschwert sich noch jemand über diese off-topic Diskussion.



 
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Hallo Kai.


Um die ausgezeichnete Qualität des ach so bescheidenen Lick-
Achromaten nochmals außer Zweifel zu stellen, sei auf die ausgezeichnete Arbeit von Bernd Gährken verwiesen, der mit einem farbfehlerfreien, hoch leistungsfähigen 800mm Spiegelteleskop Amalthea von München aus ablichtete.
Gährken verwendete beim zweiten Versuch zudem noch ein Methanfilter, das den Helligkeitsunterschied zu Amalthea verringerte, und konnte auf präzise Ephemeriden und ausgefeilte Bildverarbeitung zurückgreifen.


Barnard hatte keinen solchen Filter, und wußte zudem nicht, wo und was er suchen sollte. Ein Objekt zu entdecken, ist wesentlich schwieriger, als es wieder aufzusuchen.

http://www.astrode.de/amalthea08.htm

Weiters wurde der sehr schwache Begleiter von Prokyon mit diesem Achromaten entdeckt.


Weiters entdeckte Barnard mit diesem Objektiv den extrem schwierigen, kleinen Merope - Nebel (IC 349).

Ich führe die Leistungen dieses Teleskops deshalb so penetrant auf, um klarzustellen, dass trotz dem sekundären Spektrum eine exquisite Bildqualität und insbesonders eine hervorragende Kontrastleistung erzielt wurde.

Und dies ohne Interferometer, und mit Glassorten und -qualitäten, die heutzutage wahrscheinlich ein Reklamationsfall wären.

Es war die penible Arbeit der ausführenden Optiker und Mechaniker, die solche Meisterwerke gelingen ließen.


Noch ein Beispiel für beugungsbegrenzte Primärspiegel bei einem rein passiven Großteleskop, diesmal für den 3,5m Spiegel am Calar Alto, hergestellt von Zeiss Oberkochen:

http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=12674&page=15 (Thread "Ungleiche Zwillinge", S. 15 ganz unten, zweites Bild von links.)

RMS Wellenfront: 2x 13nm Oberfläche, das sind 26nm auf der Wellenfront!!


Noch ein Beispiel aus der etwas älteren Literatur:
Texereau, S. 313.
Er diskutiert das Aussehen eines Sternes im 193cm Spiegelteleskop bei ca 900x, und legt Wert darauf, dass die gemessene Wellenfrontqualität etwa 1/8 Wellenlänge beträgt.

Wieder stellt sich die Frage, warum mühevoll zwei Asphären mitsamt der notwendigen Mechanik zu diesem Grad an Perfektion gebracht wurden, wenn es bei fast gleicher effektiver Bildqualität auch einfacher gegangen wäre.

Ich habe jetzt reihenweise belegte Beispiele für beugungsbegrenzte große und größte Teleskope vorgelegt.

Diese Teleskope erreichten jeweils Rekordwerte für die Grenzgröße, und räumliches Auflösungsvermögen.

Teleskope mit schlechterer Optik wurden meist nachbearbeitet, bzw. wurden von vornherein mit niedrigeren Qualitätsanforderungen gebaut. Beides zusammen findet man im Hauptspiegel des Hale-Teleskops.

Ich bleibe somit aus gutem Grund beim Anspruch von etwa beugungsbegrenzter Optik auch bei großen und größten Teleskopen, egal ob mit oder ohne adaptive Optik.

Die Gründe dafür dürften im Fehlerbudget liegen. Näheres dazu in Reflective Telescope Optics von R. Wilson.


Ursprünglich bin ich von deinem Satz
"Bitte nicht falsch vertehen, ich rede nicht von Gurken! Solide, machbare und bezahlbare optische Qualität dem Einsatzzweck entsprechend, das ist es!"

ausgegangen, und dem stimme ich nach wie vor voll zu.

Mein eigener kleiner Schiefspiegler war mir hier eine große Lehre.
Hat (interferometrisch gemessen, ohne Abzüge) gerade 87% Strehl und wurde darob schon von manchen belächelt.
Aber wenn man durchsieht, bleibt nicht allzu viel zu wünschen übrig.

Dasselbe läßt sich wohl über Achromaten sagen, die, artgerecht eingesetzt, viel Freude bereiten können.
Man darf halt nicht das Unmögliche verlangen.

In diesem Thread ging es um Apo vs. Achro.

Es ist vielleicht nicht uninteressant, dass nach der großen Zeit der Achromaten in der Forschung keineswegs die große Zeit der Apochromaten anbrach.
Die Profis wechselten nahtlos auf Spiegelteleskope.
Vielleicht habe ich eine Wissenslücke, aber ich habe noch von keinem Apochromaten gehört, der nennenswerte Forschungsbeiträge geliefert hätte.
Vielleicht waren die technologischen Probleme bei Apochromaten > 25cm Öffnung auch so groß, daß sie deshalb fast nie gebaut wurden.

Viele Grüße,

Guntram




 
Wenn die Form- und Maßhaltigkeit wegen des Eigengewichts schon bei einem 2-Linser kritisch ist, wird ein mindestens 3-linsiger APO ja noch kritischer. Außerdem machten seinerzeit APOs nicht so viel Sinn, weil die verwendeten fotografischen Materialien im Blauen eher unempfindlich waren, stärker noch als das menschliche Auge. Im Sinne gesteigerter Auflösung war der Schritt zum Spiegel unvermeidlich.

Aber auch wenn das Teleskop zu seiner Zeit ein gutes war, sind Deine Hinweise auf die damit erreichten Entdeckungen müßig, wenn es keinen APO oder Spiegel gleicher Leistungsfähigkeit an dem Standort gab, der möglicherweise noch bessere Leistungen gezeigt hätte, oder anders herum gefragt, mit wievel kleineren Instrumenten vergleichbar schwierige Beobachtungen gelangen. Encke z.B. gelang die Entdeckung der Ringteilung mit einem 9" Fraunhofer in Berlin, einem sicher wesentlich schlechteren Standort.
 
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Zitat von zzzip:
Encke z.B. gelang die Entdeckung der Ringteilung mit einem 9" Fraunhofer in Berlin, einem sicher wesentlich schlechteren Standort.
Leider hast Du trotz der ausführlichen Behandlung dieses Themas diesen Punkt immer noch missverstanden.

Encke selbst hat im A-Ring nur eine wesentlich breitere Abdunklung mit niedrigem Kontrast beobachtet, die extrem schmale Teilung aber nie gesehen.

 
Hallo zzzip.

Du schreibst:
"Außerdem machten seinerzeit APOs nicht so viel Sinn, weil die verwendeten fotografischen Materialien im Blauen eher unempfindlich waren, stärker noch als das menschliche Auge."


Ganz im Gegenteil: Die damaligen photographischen Schichten waren insbesondere im Blauen und Violetten besonders empfindlich.
Es gelang erst relativ spät, Filme herzustellen, die auch im Gelben und Roten empfindlich waren.

Aus diesem Grund wurden Achromaten gebaut, die ausschließlich photographisch korrigiert waren, weil mit einem visuell korrigierten Achromaten keine brauchbaren Fotos zu machen waren.

Guntram
 
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