Glattheit vs. Strehl

[Kurt]

Hi Uwe,

heute ist unser viertes Kind zur Welt gekommen

herzlichen Glückwunsch zum freudigen Ereignis und alles Gute für die Zukunft!

Mario II Erstellt am: 18.06.2003 : 13:01:54 Uhr ....
Kurt Erstellt am: 18.06.2003 : 13:34:40 Uhr .....
(gleicher thread)

Sehr nett , dass Du den Thread ausgegraben hast. Ich wusste schon gar nicht mehr wo ich danach suchen sollte <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/blush.gif" alt="" /> .

..Sowie ein Zitat von Herbert Highstone aus privater e-mail, bezüglich des hiesigen threads:
Someone said (in English) that mirror roughness is already included in the Strehl number. This is completely incorrect! How, for example, would mirror roughness be measured? There is at present no standard way for doing this, or even any rioughness measuring method whatsoever available for 95% of today's opticians. So it is IMPOSSIBLE for the Strehl number to include roughness.

Weil Du wohl noch so im Stress bist, übernehme ich noch mal die freie Übersetzung:

"Jemand sagte (in Englisch), dass die Spiegelrauhigkeit bereits in der Strehlzahl enthalten sei. Das ist vollständig falsch. Wie zum Beispiel könnte die Spiegelrauhigkeit gemessen werden? Zur Zeit gibt es für 95% aller lebenden Optiker kein Standardverfahren dafür oder gar irgendwelche Rauhigkeitsmessmethoden. Daher ist es UNMÖGLICH die Rauhigkeit in die Strehlzahl mit einzubeziehen.“

Kann es vielleicht sein, dass er mit der Schlussfolgerung IMPOSSIBLE = UNMÖGLICH genial daneben liegt? Wenn, wie er sicher nachgezählt hat 95% aller Optiker das nicht können, wären immerhin noch....richtig, 5% tüchtige übrig <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/crazy.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/mad.gif" alt="" /> .
Dreisatz- Rechenaufgaben und Logik bereiten manchmal Probleme <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/cool.gif" alt="" /> .

Uwe, ich unterstelle nicht, dass Du ....Spaß beiseite, aber nur noch:

Da hab ich gestern in der jüngsten Ausgabe von Sterne und Weltraum den Artikel gelesen: „Dem seeing ein Schnippchen schlagen“. Die Autoren Dr. Stefan Hippler und Dr. Markus Kasper haben sogar das wohl jedem Amateurastronom bekannte seeing mit in die Strehlzahl gepackt und Messen wollen die auch gekonnt haben. Oh gottogott werden die sich schämen, wenn sie von Mr. Highstone und anderen Fachberatern über die wahre Strehlzahl und deren Messung aufgeklärt werden.

Gruß Kurt

 

[Amateurastronom]

Mojo schrieb:
>Eine Reinigung kommt nicht in Frage, der Staub ist so fein,
>daß er sich nicht abspritzen läßt, man müßte folglich
>mechanisch ran und das möchte ich nicht.

Mit einem breiten Marderhaarpinsel aus dem Fotogeschäft
sollte man ihn schonend entfernen können.

>Die Aussage, im Strehl sei die Rauhheit bereits inbegriffen
>verstehe ich so, daß ein rauher Spiegel einen entsprechend
>schlechten Strehl-Wert hat.

Dich interessiert doch das Streulicht. Insofern würde
ich den Spiegel reinigen, um festzustellen, ob das
hilft. Zusätzlich solltest Du mal überprüfen, ob
er eigentlich auspoliert ist (etwa mit einer
starken Lupe). Denn auch Löcher vom Schliff
können Streulicht verursachen, wenn ein
Spiegel nur halb poliert ist.

Ich weiss nicht, wieso alle immer auf den Strehl-Wert
schielen. Mich interessiert der kaum.
Solange die optische Qualität ausreichend ist,
so dass weitere Verbesserungen sich nur unwesentlich auf
den Kontrast auswirken, ist mit völlig gleichgültig, was
für einen Zahlenwert genau die Strehl-Intensität
hat.
In der Literatur wird normalerweise eher mit
MTF-Kurven gearbeitet. Auch ein Spiegel mit perfekter
Strehl-Intensität kann dabei Bilder mit miesem Kontrast liefern, wenn etwa das Fokussieren nachlässig
durchgeführt wird. All das wird in den Strehl-Diskussionen
leider immer ebenso vernachlässigt wie die erhebliche
Wirkung der Atmosphäre.

Diskussionen über fast perfekte Strehl-Intensitäten sind daher schon eher von theoretischem Interesse.
Viel wichtiger für die Praxis kann bei komplexen katadioptrischen Fernrohren für bestimmte Einsatzzwecke
eher die Frage sein, wieviel Koma z.B. ein Teleskop konstruktionsbedingt hat.

 

[Kurt]

Wie gesagt spielt so geringer Microripple für normale
Anwendungen keine grosse Rolle, kann jedoch für die
Beobachtung schwacher neben sehr heller Objekte (Sirius B,
Phobos, Deimos) wichtig werden.

Genau da scheint es bei einigen Lesern falsche Vorstellungen oder Verständnisprobleme zu geben und ich würde das auch gerne genauer wissen wollen. Eine perfekte Optik (der Einfachheit halber ohne Obstruktion und bei perfektem seeing) verteilt 84% des Lichtes einer Punktquelle im zentralen Beugungsscheibchen und die restlichen 16% in die Beugungsringe. D. h. das Gesichtsfeld um das Zentrum herum ist bereits durch die Ringe aufgehellt. Zumindest werden lichtschwache, punktförmige Objekte im Maximum eines Beugungsringes deutlich schlechter wahrnehmbar Nehmen wir mal an es wäre tatsächlich eine 99,95%- strehlige Optik mit fiesen 0,05% Stehlpunkten „Verlust“ wegen Rauhigkeit. Das heißt doch ganz simpel, dass zu den bereits vorhandenen 16% Licht außerhalb noch 0,05% dazukommen. Außerhalb des Zentrums wird es rund 0,05/16 = 0,0031, das sind rund 3% heller. Zugegeben, Die Lichtverteilung der Ringe schwankt und nimmt nach außen hin schnell ab, die Helligkeit des Streulichte aber auch. Zu den obigen 3% kommt noch das geräteunabhängige Streulicht des vom Stern aufgehellten Himmels

Bei Planeten findet man die Ringe gar nicht. Der hat nur einen durch Beugung bedingten geringfügig größeren scheinbaren Durchmesser. Da wären eben die 5 Promille Licht wo es vorher zappenduster war. Natürlich hellt auch der Planet den Himmel in seiner unmittelbaren auf, es wäre also auch ohne Gerätestreulicht nicht ganz so duster wie der Himmel im größeren Winkelabstand vom Planeten.

Jetzt mal ernsthaft, wer kann konkret beantworten wie viel RMS – Fehler an Rauhigkeit (oder heißt es Rauheit) oder durch Rauhigkeit oder sonst wie bedingter Strehlverlust so ein ordentliches auf Erden genutztes Teleskop mit z. B. 8“ Öffnung haben darf, bevor

a) Sirius B merklich unter Helligkeit „leidet“
b) Mini- Monde der Planeten anfangen in der Teleskopoptik erzeugten Streulicht zu verschwinden?

In der Literatur wird normalerweise eher mit MTF-Kurven gearbeitet.

„Sterne und Weltraum“ würde ich aber auch noch als Fachliteratur ansehen. Wie bereits zitiert, in dem Artikel „Dem Seeing ein Schnippchen schlagen“ ist davon die Rede, dass 8 m- Großteleskope ohne adaptive Optik unter Einbeziehung von seeing mit weniger als Strehlzahl 0,01 arbeiten. So als eine Art Wirkungsgrad für Optik finde ich die Strehlzahl schon anschaulich. Wenn man das so sieht wie in dem Artikel dargestellt, dann kann man auch alle von Dir noch erwähnten Fehlerquellen mit berücksichtigen. Dann wäre wohl die Strehlzahl oder besser MTF für verschiedene Abstände von der Bildfeldmitte recht informativ. Richtig fokussieren sollte man aber wohl ohne dem können.

Gruß Kurt

 

[Kurt]

Hi Udo,
ich hatte mal einen Fangspiegel wegen Korrosionsflecken neu belegen lassen. Der sah danach im Vergleich zu anderen Spiegeln regelrecht „beschlagen“ aus. Es könnte also auch an der Qualität der Belegung liegen. Leider hab ich damit keinen Sterntest gemacht. Wenn Dein Spiegel eine von den Gurken ist, denen man schon bei grobem Labor- Startest Rauhigkeit ansieht, dann bist Du allerdings mit angeblich Strehlzahl 0,96 geleimt worden. Dieser Test ist leider praktisch am Himmel kaum durchführbar, weil derartige Rauhigkeitsstrukturen von den unvermeidbaren Seeingstörungen überdeckt werden, insbesondere bei größeren Spiegeln. Der Effekt bei fokalem Sternbild würde ebenfalls wie der durch andere hier diskutierten Fehlerquellen zu Deiner Beobachtung passen.
Gruß Kurt

 

[Amateurastronom]

Hallo Kurt!

Kurt schrieb:
>Genau da scheint es bei einigen Lesern falsche
>Vorstellungen oder Verständnisprobleme zu geben und ich
>würde das auch gerne genauer wissen wollen. Eine perfekte
>Optik (der Einfachheit halber ohne Obstruktion und bei
>perfektem seeing) verteilt 84% des Lichtes einer
>Punktquelle im zentralen Beugungsscheibchen und die
>restlichen 16% in die Beugungsringe. D. h. das Gesichtsfeld
>um das Zentrum herum ist bereits durch die Ringe
>aufgehellt. Zumindest werden lichtschwache, punktförmige
>Objekte im Maximum eines Beugungsringes deutlich schlechter
>wahrnehmbar

Klar, Beugungsringe kann man schlecht vermeiden.

>Nehmen wir mal an es wäre tatsächlich eine 99,95%-
>strehlige Optik mit fiesen 0,05% Stehlpunkten „Verlust“
>wegen Rauhigkeit. Das heißt doch ganz simpel, dass zu den
>bereits vorhandenen 16% Licht außerhalb noch 0,05%
>dazukommen. Außerhalb des Zentrums wird es rund 0,05/16 =
>0,0031, das sind rund 3% heller. Zugegeben, Die
>Lichtverteilung der Ringe schwankt und nimmt nach außen hin
>schnell ab, die Helligkeit des Streulichte aber auch.

Microripple wirkt sich leider so aus, dass es Licht
in Bereiche streut, die gross gegen den Durchmesser der
Airy-Disc sind. Und auch Ripple verteilt die Intensität
stark nach aussen.

Ich kann gerne mal Zahlen aus dem Buch von Schroeder
zitieren. Schroeder wählt als Beispiel für die Wirkung
von Ripple eine Optik mit 33% Obstruktion und Ripple
mit 25 Zyklen pro Radius. Für diese Werte gibt er
Intensitätsverteilungen an und Encircled-Energy-Plots
(EE-Plots).

Die Wirkung des Ripple ist nun, Energie aus dem
Hauptmaximum und 1. Nebenmaximum abzuziehen und
außerhalb auch im Bereich der Minima zu verteilen.
Am deutlichsten wird das im EE-Plot für Lambda/50 rms,
Lambda/20 rms und Lambda/10 rms. Bei Lambda/10 rms
Ripple ist die Energie ausserhalb des 3. Beugungsminimums
ca. 5 Mal grösser als bei einer perfekten Optik.
Bei Lambda/20 rms liest man für das Scheibchen bis zum 3. Minimum ca. 82.5% gegenüber ca. 90.4% für eine perfekte
Optik mit 33% Obstruktion ab, bei Lambda/50 rms
sind es ca. 89.5%.

>Jetzt mal ernsthaft, wer kann konkret beantworten wie viel
>RMS – Fehler an Rauhigkeit (oder heißt es Rauheit) oder
>durch Rauhigkeit oder sonst wie bedingter Strehlverlust so
>ein ordentliches auf Erden genutztes Teleskop mit z. B. 8“
>Öffnung haben darf, bevor
>
>a) Sirius B merklich unter Helligkeit „leidet“
>b) Mini- Monde der Planeten anfangen in der Teleskopoptik
>erzeugten Streulicht zu verschwinden?

Ich halte die Passage im Buch von Texereau schon für
zutreffend, denn bei Sirius B geht es um die Erkennung
eines nach Burnham 8.65 mag Sterns neben einem viel
helleren Stern in ggf. ca. 3" Abstand. Bei Phobos/Deimos
ist das Problem schlimmer (ca. 11-12.4 mag) gegenüber
-2 mag. D.h. die Monde sind etwa 10^-6 dunkler als
der Planet. Wenn nun schon Lambda/50 rms zu einer
Umverteilung von ca. 1% der Helligkeit führen kann,
dann sieht man, dass diese in solchen Fällen eine
Rolle spielen kann.

Ich denke, man sollte auch nicht von Zahlenbeispielen unter
Lambda/50 rms ausgehen, selbst wenn der auf kleinen
Teilbereichen gemessene Ripple/Microripple solche Zahlen
suggerieren mag. Für das Hubble-Weltraumteleskop setzte
man als Ziel einen Gesamtfehler unter Berücksichtigung von Micro-Ripple von Lambda/20 rms. Man erreichte nach
Schroeder Lambda/21 rms Microripple. Das ist schon
noch relevant.

>Wie bereits zitiert, in dem Artikel „Dem Seeing ein
>Schnippchen schlagen“ ist davon die Rede, dass 8 m-
>Großteleskope ohne adaptive Optik unter Einbeziehung von
>seeing mit weniger als Strehlzahl 0,01 arbeiten. So als
>eine Art Wirkungsgrad für Optik finde ich die Strehlzahl
>schon anschaulich.

Das ist kein Wunder. Schließlich ist die Atmosphäre selbst
für uns Amateure meist der begrenzende Faktor, sofern
es um Teleskope >70-100 mm Öffnung geht.

 

[frosty_theo]

hallo Udo,

da es ja hier um Glattheit geht, noch mal eine Meinung vom bekannten Optikmeister John Hall aus USA (Pegasus Optics) zum Einfluss der Beschichtung auf die Glattheit in diesem Beitrag:

http://observers.org/tac.mailing.list/1998/March/0225.html

Surface roughness is about proportional to the coating thickness.

In der obigen Diskussion wird aufgezeigt, dass die Beschichtung einen mindestens so grossen Einfluss auf die Glattheit hat wie die Feinpolitur.

Zum Verhältnis Glattheit/Strehl würde ich einfach mal den folgenden Vergleich heran ziehen:

Bei mir beträgt der Flächenanteil der Spinne zum Spiegel 1:431.
D.h. es werden theoretisch 0,2% des Lichtes "gestreut".

Trotzdem sind die Spikes deutlich zu erkennen.

Nach meinem Verständnis können also bereits unter 1% Streulicht, entsprechend einer so geringen Verschlechterung des Strehls, zu deutlich sichtbaren Haloerscheinungen führen.

clear skies

Wolfgang

 

[alois]

Hallo Zusammen.

Sehr interessante Diskusion.

Ich glaube das ich mit meiner Spaltabbildung den Text von
Amaterastronom zum Teil bestätigen oder unterstützen kann.

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Microripple wirkt sich leider so aus, dass es Licht
in Bereiche streut, die gross gegen den Durchmesser der
Airy-Disc sind. Und auch Ripple verteilt die Intensität
stark nach aussen.

Ich kann gerne mal Zahlen aus dem Buch von Schroeder
zitieren. Schroeder wählt als Beispiel für die Wirkung
von Ripple eine Optik mit 33% Obstruktion und Ripple
mit 25 Zyklen pro Radius. Für diese Werte gibt er
Intensitätsverteilungen an und Encircled-Energy-Plots
(EE-Plots).

Die Wirkung des Ripple ist nun, Energie aus dem
Hauptmaximum und 1. Nebenmaximum abzuziehen und
außerhalb auch im Bereich der Minima zu verteilen.
Am deutlichsten wird das im EE-Plot für Lambda/50 rms,
Lambda/20 rms und Lambda/10 rms. Bei Lambda/10 rms
Ripple ist die Energie ausserhalb des 3. Beugungsminimums
ca. 5 Mal grösser als bei einer perfekten Optik.
Bei Lambda/20 rms liest man für das Scheibchen bis zum
3. Minimum ca. 82.5% gegenüber ca. 90.4% für eine perfekte
Optik mit 33% Obstruktion ab, bei Lambda/50 rms
sind es ca. 89.5%.

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Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtspaltmessung.JPG

Hier ist der Lichtspalt mit dem Dichtestereifen der in diesen
Fall nur noch 0,7% des vorhandenen Lichtes durch lässt abgebildet,
wie ich es beim Lyottest angewendet habe.
Dadurch das man nicht mehr geblendet wird sieht man sehr gut
wie weit das Streulicht über die Breite der Unschärfe die in diesen Fall
sogar beugungsbegrenzt ist, hinaus geht.
Vergleicht man die Helligkeit des Streulichts mit der des gedämpften Lichtspalts
Dann sieht man das sie schwächer als 0,7% des vorhandenen Lichtes ist.
Daher auch schwächer als das 1. Nebenmaximum ist.
Deshalb bin ich auch der Meinung das die Wirkung der Ripple von der Energie
aus dem Hauptmaximum und 1. Nebenmaximum abzuziehen und weit
hinaus zu verteilen ist.
Also mehr dem Kontrast und nicht so sehr die Abbildungsschärfe beeinflusst.
Um die Strehldiskusion etwas zu glätten möchte ich sagen das der Strehlwert
auch hier seinen Platz hat, weil es geht ja etwas Energie im Beugungsscheibchen
verloren. Aber dieser Betrag ist so klein das er nur für Feintüftler eine Bedeutung hat.
Für die Allgenheit ist der Strehl das Maß für die Abbildungsschärfe die von der
Flächenganauigkeit abhängig ist und aus dem Interferogramm errechnet wird.
Da das Interferogramm die Mikrorauheit nicht erfassen kann sollte man beide
getrennt behandeln.
Zuerst gilt der Strehl aus dem Interferogramm und von dem können dann die
Feintüftler die notwendigen Abzüge machen und ihr endgültiges Ergebnis berechnen.
Ja es ist schwer zu Beschreiben das 1% Strehl aus der Mikrorauheit eine ganz andere
Wirkung hat als 1% Strehl aus der Fächengenauigkeit.

Zum Vergleich hier noch der Lichtspalt ohne Abdeckung.
Nur mit dem Unterschied das ich oberhalb die Rasierklinge eingeschoben
habe, damit man die Gegenstandskante mit der abgebildeten Kante vergleichen kann.
Hier sieht man das Streulicht kaum, weil hinter der Rasierklinge, wo nichts
durch geht, ist es nicht auffallend dunkler.
Es dominiert also die Abbildungschärfe die aus der
Flächengenauigkeit kommt.

Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtspalt scharf.jpg


Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtverhältnis a.JPG


Hier noch das Bild vom Lyottest aus dem diese Lichtspaltabbildung kommt.
Man sieht auch die leuchtenden Ränder dessen Streulicht auch noch den Kontrast
und den Strehl vermindern.
Wie breit dieses Streulicht und seine Intensität ist konnte ich noch nicht messen,
aber es ist auch im Streulicht der Spaltabbildung dabei.

Glättende Grüße

Alois

 

[Kurt]

Hi Amateurastronom, hallo an alle „Rauhgläubigen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" /> “

sorry, hab in meinem vorangegangenen Posting die Anrede vergessen.

Vielen Dank dass Du Dir die Mühe machst meine Abschätzung genauer unter die Lupe zu nehmen und mit Zahlenbeispielen zu vertiefen oder zu korrigieren.

Microripple wirkt sich leider so aus, dass es Licht in Bereiche streut, die gross gegen den Durchmesser der Airy-Disc sind. Und auch Ripple verteilt die Intensität
stark nach aussen.

Ich kann gerne mal Zahlen aus dem Buch von Schroeder
zitieren. Schroeder wählt als Beispiel für die Wirkung
von Ripple eine Optik mit 33% Obstruktion und Ripple
mit 25 Zyklen pro Radius. Für diese Werte gibt er
Intensitätsverteilungen an und Encircled-Energy-Plots
(EE-Plots).

Die Wirkung des Ripple ist nun, Energie aus dem
Hauptmaximum und 1. Nebenmaximum abzuziehen und
außerhalb auch im Bereich der Minima zu verteilen.
Am deutlichsten wird das im EE-Plot für Lambda/50 rms,
Lambda/20 rms und Lambda/10 rms. Bei Lambda/10 rms
Ripple ist die Energie ausserhalb des 3. Beugungsminimums
ca. 5 Mal grösser als bei einer perfekten Optik.
Bei Lambda/20 rms liest man für das Scheibchen bis zum 3. Minimum ca. 82.5% gegenüber ca. 90.4% für eine perfekte
Optik mit 33% Obstruktion ab, bei Lambda/50 rms
sind es ca. 89.5%.

Du hast schon wiederholt passend aus Schroeder zitiert. Mir scheint, das Buch kann man als Pflichtlektüre für engagierte Amateurastronomen mit Vorliebe Astrooptik ansehen. Damit Dein obiges Zitat besser verständlich wird bevor man in dem Buch nachlesen kann noch einige Fragen:

1. „33 Zyklen / Radius“ soll das heißen, dass dem halben Öffnungsdurchmesser der Optik im Mittel 33 „Berge und Täler“ Rauhigkeit angenommen werden?

2. Ist das jetzt richtig wenn folgendes ableite: Bei lambda/50 RMS bis zum Bereich des 3. Beugungsringes sind nicht 90,4% sondern nur ca. 89,5% der gesamten Lichtenergie eingeschlossen? Dann wären weiter außen noch 100% - 89,5% = 10,5% anstatt der theoretischen 100% - 90,4% = 9,6% der gesamten Lichtenergie vorhanden.

3. Kannst Du bitte den genauen Titel mit ISBN- Nr. und den ungefähren Preis nennen?

Ich halte die Passage im Buch von Texereau schon für zutreffend, denn bei Sirius B geht es um die Erkennung
eines nach Burnham 8.65 mag Sterns neben einem viel
helleren Stern in ggf. ca. 3" Abstand. Bei Phobos/Deimos
ist das Problem schlimmer (ca. 11-12.4 mag) gegenüber
-2 mag. D.h. die Monde sind etwa 10^-6 dunkler als
der Planet. Wenn nun schon Lambda/50 rms zu einer
Umverteilung von ca. 1% der Helligkeit führen kann,
dann sieht man, dass diese in solchen Fällen eine
Rolle spielen kann.....

Das wollte ich auch gar nicht abstreiten. Die obigen von Uwe präsentierten Lyot- Fotos RMS- Werte liegen aber im Bereich von lambda/250 RMS für das „rauheste“ Bild und
und erheblich kleiner als lambda/1000 RMS für das „schönste“, richtig?
Die Umrechnung von RMS in Strehlzahl S halte ich allgemein für sinnvoll, weil nach meiner Meinung S anschaulicher auf die Wirkung der Fehler schließen lässt: 1% Strehlverlust bedeutet doch, dass näherungsweise 1% der Lichtenergie nicht das tut was unter Idealbedingungen physikalisch vorgegebenen ist. Hat man separat mehrere RMS- Werte, z. B. für Mikrorauhigkeit (R1), Rauhigkeit (R2) und Zonenfehler (R3) ermittelt, dann kann man daraus näherungsweise S gesamt berechnen. Noch informativer finde ich ebenfalls die effektive MTF- Darstellung.

Du bringst ein Beispiel mit 33% Obstruktion. Daran kann man das Problem deutlich machen. Nach Laux „Astrooptik“ sinkt dabei die Definitionshelligkeit.

Zitat Laux:
“Die Definitionshelligkeit fällt ab, wenn eine Zentralabschattung im System vorliegt.
Deh.(Zentralabschattung) = Deh. – (Durchmesser Zentralblende in der AP/ Durchmesser System AP)² “

( Das Gleicheitszeichen ist als annähernd gleich zu lesen).
Obige Formel auf 33% Obstruktion angewendet ergibt eine effektive Definitionshelligkeit von 0,891.
Schaut man sich die entsprechende MTF für 33% an, dann findet man nur bei mittleren Ortsfrequenzen eine deutlich geminderte Kontrastübertragung. Die Minderung beträgt maximal bei Nimmt man vergleichsweise
Deh. = 0,891 = Strehhzahl aber bedingt durch Rauheit, so kann man daraus nach Umstellung der bekannten Strehlformel den zugehörigenen RMS- Wert berechnen:
RMS = (-ln S )^0,5/2pi = 0,054
Das ist rund 1/20 RMS wave.
Jetzt bist Du wieder dran. Wie sieht die entsprechende MTF- Kurve dazu aus? Nach Suiter ergibt sich für Microripple eine Minderung der Kontrastübertragung über den gesamten Bereich von ca. 5% mit einem merkwürdigen „Haken“ in Richtung perfekt bei ganz niedrigen Ortsfrequenzen. Für „medium scale roughness“ sieht die Kurve wieder deutlich anders aus. Das sind die Kurven die Uwe weiter oben hier eingegeben hat. Niedrige Ortsfrequenz („fraction of maximum spatial frequency) , das ist gleichbedeutend mit großem Winkelabstand von Zentrum der Punktbildquelle. Ich schreibe das einigermaßen ausführlich, damit auch Mitleser ohne Spezialkenntnisse noch folgen können, worum es ungefähr geht.

Noch eine interessante Tatsache, nachzulesen bei Suiter: hat man in einem System mehrere optische Elemente so kann man deren Einzel- MTF miteinander multiplizieren und erhält so die echt wirksame MTF. Beispiel: HS hat für einen gegebenen Winkelabstand und Bildbereich einen Wert der MTF = 0,7 der FS 0,95 und das Okular 0,95 dann wird 0,7 x 0,95 x 0,95 = 0,63 des Ursprungskontrastes sichtbar.

Für das Hubble-Weltraumteleskop setzte
man als Ziel einen Gesamtfehler unter Berücksichtigung von Micro-Ripple von Lambda/20 rms. Man erreichte nach Schroeder Lambda/21 rms Microripple. Das ist schon
noch relevant.

Soo eine Gurke! Lambda/21 rms das wären ja gerade mal echt Strehlzahl 0,91. Da muss man sich nicht wundern, dass die Betreiber dauernd irgendwelche Astro- Dias abkupfern und veröffentlichen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/laugh.gif" alt="" />

Das ist kein Wunder. Schließlich ist die Atmosphäre selbst
für uns Amateure meist der begrenzende Faktor, sofern
es um Teleskope >70-100 mm Öffnung

Das wäre echt ein Spaß wenn man dickere Amateurteleskope mit adaptiver Optik ausrüsten könnte.

Gruß Kurt

 

[Kurt]

Hallo Alois,
freut mich sehr, dass Du Dich in die Diskiusson einschaltet hast.

Wie breit dieses Streulicht und seine Intensität ist konnte ich noch nicht messen,
aber es ist auch im Streulicht der Spaltabbildung dabei.

Darin sehe ich kein besonderes Problem. Man muss nur das Licht Deiner Abbildung d. h. Spaltbild + Streulicht auf eine Fotozelle projizieren. Dann macht man zwei Messungen:
1. Intensität gesamt. Messwert A
2. Intensität Spalt mit einer Streifeblende (Draht) abgeblendet = Messwert B.

Der Quotient (A-B)/A wäre doch ein gut reproduzierbares Maß für den Streulichtanteil, sogar kalibrierfähig!

Meine Streulichtmessung arbeitet nach diesem Prinzip. Der Unterschied besteht im wesentlichen nur darin, dass ich das Airy- Disk einer Punktquelle ausblende. Das funktioniert wie das Katzenmachen.

Den Vorteil bei Deinem Aufbau sehe ich darin, dass man
1. bei einer Spaltabbildung mehr Gesamtuntensität zur Verfügung hat.
2. Durch die Variationsmöglichkeit der Dämgfung und Spaltgeometrie wahrscheinlich noch bessere Auflösung von Intensitätsunterschieden erreichen kann.

Der Vorteil meines Aufbaus (noch zu veröffentlichen) : mechanisch simpler, als Blende brauch ich nur einen dünnen Draht.

Vielleicht haben wir jetzt einige andere Tüftler genügend "heiss" gemacht und können uns bald über Praxisergebnisse unterhalten.

Gruß Kurt

 

[alois]

Hallo Kurt.

Zitat.
---------------------------------------------------------
Darin sehe ich kein besonderes Problem. Man muss nur das Licht Deiner Abbildung d. h. Spaltbild + Streulicht auf eine Fotozelle projizieren. Dann macht man zwei Messungen:
1. Intensität gesamt. Messwert A
2. Intensität Spalt mit einer Streifeblende (Draht) abgeblendet = Messwert B.
---------------------------------------------------------

Gute Idee, aber dafür halte ich deine Methode bei der du das erste Beugungsmaximum
abgedeckt hast, für die bessere Methode.
Oder ich müsste an stelle des Dichtestreifens eine Abdeckung machen die nur den Lichtspalt
abdeckt .
Bei diesen Bild ist ja auch ein Teil vom Streulicht abgedeckt und daher der Vergleich nur
annähernd machbar.

Aber um das Verhältnis. Lichtmenge mit der leuchtenden Kante und ohne ihr zu erfassen,
habe ich schon etwas vorbereitet.
Da man die Beugung an der Kante nicht ausschalten kann, kam ich auf die Idee sie im
Photoshop zu entfernen um die 2 Lichtmengen zu messen.
Vielleicht könntest du sie mir mit deiner Fotozelle messen und dann hätten wir das Verhältnis
Streulicht mit und ohne leuchtende Kante.
Ich habe das bei mir schon versucht. Ich habe die Bilder abgespeichert und dann auf dem
Bildschirm mit F 11 auf Diashow geschaltet damit ist der umgebende Bildschirmteil schwarz.
Dann habe ich im Zimmer das Licht ausgeschaltet und mit der Kamera die Belichtung gemessen.
Leider hat diese zu große Schritte um eine genaue Messung zu machen.
Da wäre ich froh wenn du diese Bilder auf deine Fotozelle projizieren und die Lichtmengen
messen könntest. Dann hätten wir schon einmal dieses Verhältnis zur Verfügung.
Hier die zwei Bilder. Eines bei der ich der Beugung ein Schnippchen geschlagen habe.
Soll aber nicht heißen das ich es am Fernrohr dann auch einmal kann. Ha ha ha !

Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtverhältnis a.JPG

Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtverheltnis ab.JPG

Viele Grüße

Alois

 

[Amateurastronom]

Hallo!

Frosty_Theo schrieb:

>In der obigen Diskussion wird aufgezeigt, dass die
>Beschichtung einen mindestens so grossen Einfluss auf die
>Glattheit hat wie die Feinpolitur.

Ja, das steht übrigens auch im Buch von J. Texereau.

>Zum Verhältnis Glattheit/Strehl würde ich einfach mal den
>folgenden Vergleich heran ziehen:
>
>Bei mir beträgt der Flächenanteil der Spinne zum Spiegel
>1:431.
>D.h. es werden theoretisch 0,2% des Lichtes "gestreut".
>
>Trotzdem sind die Spikes deutlich zu erkennen.

Das musste ich auch beobachten, als ich Phobos und Deimos
beobachten und aufnehmen wollte. Bernd Gährken war mit
einem ähnlichen Instrument aufgrund der empfindlicheren
Kamera erfolgreich. Ich hatte nur die Spikes von der
Spinne auf meinen Bildern.

 

[Amateurastronom]

Hallo Alois!

Alois schrieb:
>Ich glaube das ich mit meiner Spaltabbildung den Text von
>Amaterastronom zum Teil bestätigen oder unterstützen kann.
...
>Dadurch das man nicht mehr geblendet wird sieht man sehr
>gut wie weit das Streulicht über die Breite der Unschärfe
>die in diesen Fall sogar beugungsbegrenzt ist, hinaus geht.

Das deckt sich dann also mit den theoretischen Vorhersagen
aus dem Buch von Schroeder.

>Deshalb bin ich auch der Meinung das die Wirkung der Ripple
>von der Energie aus dem Hauptmaximum und 1. Nebenmaximum
>abzuziehen und weit hinaus zu verteilen ist.

Das Resultat entspricht dann den Berechnungen.

>Um die Strehldiskusion etwas zu glätten möchte ich sagen
>das der Strehlwert auch hier seinen Platz hat, weil es geht
>ja etwas Energie im Beugungsscheibchen verloren. Aber
>dieser Betrag ist so klein das er nur für Feintüftler eine
>Bedeutung hat.

Mehr wollte ich damit eigentlich auch nicht ausdrücken.
Natürlich kann man die Strehlangaben verwenden, nur sind
minimale Unterschiede kaum in der Praxis beobachtbar.

>Da das Interferogramm die Mikrorauheit nicht erfassen kann
>sollte man beide getrennt behandeln.

Ich habe heute versucht, herauszufinden, wie man das
beim Hubble-Weltraumteleskop bestimmt hat. Leider konnte
ich den grössten Teil der zitierten Literatur nicht
per Internet lesen. Das wäre sicherlich interessant.

 

[Amateurastronom]

Hallo Kurt!

Kurt schrieb:
>1. „33 Zyklen / Radius“ soll das heißen, dass dem halben
>Öffnungsdurchmesser der Optik im Mittel 33 „Berge und
>Täler“ Rauhigkeit angenommen werden?

25 Zyklen. Schroeder gab den Parameter l=0.04 an, wobei
er l, die sogenannte Korrelationslänge, als Mass für
die Struktur der Wellenfront einführte. In einer groben
Näherung ist die räumliche Periode der dominanten Struktur
dann 1/l Zyklen pro Durchmesser also 25 Zyklen pro
Durchmesser (ich hatte versehentlich Radius geschrieben,
weil er weiter oben im Text mit solchen Zahlen operierte).

>2. Ist das jetzt richtig wenn folgendes ableite: Bei
>lambda/50 RMS bis zum Bereich des 3. Beugungsringes sind
>nicht 90,4% sondern nur ca. 89,5% der gesamten Lichtenergie
>eingeschlossen? Dann wären weiter außen noch 100% - 89,5% =
>10,5% anstatt der theoretischen 100% - 90,4% = 9,6% der
>gesamten Lichtenergie vorhanden.

Ja, bei Lambda/50 rms macht das wie gesagt noch
nicht viel aus. Aber bei ca. Lambda/20 rms wird langsam das
Streulicht zunehmend problematisch für kritische
Anwendungen.

>3. Kannst Du bitte den genauen Titel mit ISBN- Nr. und den
>ungefähren Preis nennen?

Ich hatte es vor Jahren mal in unserer Institutsbibliothek
gesehen und fand es besser als das Buch von Dietrich Korsch.
Da ich damit ab und zu etwas anfangen kann, habe ich es
damals gekauft.

Der Titel ist "Astronomical Optics" von Daniel J. Schroeder,
ISBN 0-12-629805-X (für die 1. Auflage als Hardcover).
Man findet es bei Amazon.com für $99.95:
http://www.amazon.com/exec/obidos/tg/detail/-/0126298106/ref=lpr_g_1/104-2769714-2275911?v=glance&s=books&n=507846
Amazon.de nimmt momentan EUR 92:
http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/0126298106/qid=1096246366/ref=sr_8_xs_ap_i1_xgl/028-4267706-4927711
Gebraucht und neu (als ältere Paperback-Version?) ist etwas preiswerter erhältlich ($ 37-39.99, Powells technical books http://www.powells.com ist ein renommierter Händler, wo
ich schon mal gekauft habe, doch ist das dort angebotene
Buch gebraucht):
http://www.amazon.com/gp/product/offer-listing/012629805X/ref=dp_primary-product-display_1//104-2769714-2275911?condition=all

>Das wollte ich auch gar nicht abstreiten. Die obigen von
>Uwe präsentierten Lyot- Fotos RMS- Werte liegen aber im
>Bereich von lambda/250 RMS für das „rauheste“ Bild und
>und erheblich kleiner als lambda/1000 RMS für das
>„schönste“, richtig?

Klar, nur kann scheinbar für eine grössere Optik
mit 2 Spiegeln ein wesentlich schlechtere Wert
erreicht werden, wie das Beispiel des Hubble-Teleskops
zeigt.

>Die Umrechnung von RMS in Strehlzahl S halte ich allgemein
>für sinnvoll, weil nach meiner Meinung S anschaulicher auf
>die Wirkung der Fehler schließen lässt: 1% Strehlverlust
>bedeutet doch, dass näherungsweise 1% der Lichtenergie
>nicht das tut was unter Idealbedingungen physikalisch
>vorgegebenen ist.

Natürlich, nur stört mich, dass so oft über in
der Praxis unwesentliche Strehl-Unterschiede
diskutiert wird.

>Hat man separat mehrere RMS- Werte, z. B. für
>Mikrorauhigkeit (R1), Rauhigkeit (R2) und Zonenfehler (R3)
>ermittelt, dann kann man daraus näherungsweise S gesamt
>berechnen. Noch informativer finde ich ebenfalls die
>effektive MTF- Darstellung.

Die bevorzuge ich, weil man dabei die Werte multiplizieren
kann und auch Detektoreigenschaften usw. berücksichtigen kann.

>Deh. = 0,891 = Strehhzahl aber bedingt durch Rauheit, so
>kann man daraus nach Umstellung der bekannten Strehlformel
>den zugehörigenen RMS- Wert berechnen:
>RMS = (-ln S )^0,5/2pi = 0,054
>Das ist rund 1/20 RMS wave.

Ja, das ist dann der Bereich, wo man Ärger durch Microripple
bekommt.

>Jetzt bist Du wieder dran. Wie sieht die entsprechende MTF-
>Kurve dazu aus? Nach Suiter ergibt sich für Microripple
>eine Minderung der Kontrastübertragung über den gesamten
>Bereich von ca. 5% mit einem merkwürdigen „Haken“ in
>Richtung perfekt bei ganz niedrigen Ortsfrequenzen.

Nach Schroeder wäre das der Verlauf für Ripple mittlerer
Frequenz. Für Microripple müsste nach Schröder die
Kurve insgesamt tiefer verlaufen.

>Niedrige Ortsfrequenz („fraction of maximum spatial
>frequency) , das ist gleichbedeutend mit großem
>Winkelabstand von Zentrum der Punktbildquelle. Ich schreibe
>das einigermaßen ausführlich, damit auch Mitleser ohne
>Spezialkenntnisse noch folgen können, worum es ungefähr
>geht.

Dann benutzt Suiter scheinbar andere Definitionen von
Microripple. Was für Literatur gibt er denn dazu an?
Offenbar bezeichnet er Zonenfehler an der Grenze
zu Ripple nach der Definition von Schroeder bereits
als Ripple und Ripple nach Def. von Schroeder
als Microripple.

>Soo eine Gurke! Lambda/21 rms das wären ja gerade mal echt
>Strehlzahl 0,91. Da muss man sich nicht wundern, dass die
>Betreiber dauernd irgendwelche Astro- Dias abkupfern und
>veröffentlichen

Zumal die Gurke viele Milliarden Dollar gekostet hat
und das teuerste Teleskop der Welt war <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/wink.gif" alt="" /> .

Du wirst lachen, aber die Lambda/21 rms galten sogar
für 633 nm. Für das UV rechnete man sogar mit einem
Strehl von 0.2-0.4 durch Microripple.

Insofern fand ich dieses Beispiel interessant,
da hier Microripple nach der Darstellung von
Schroeder relevant wird.
Es wäre mal interessant zu sehen, wie diese Genauigkeit
bestimmt wurde und diese Bestimmung mal an typischen
Amateurfernrohren (selbstgebaute und kommerzielle
Newton-Teleskope, kommerzielle SCTs usw.) zu
wiederholen, um festzustellen, in welchen Fällen
Microripple relevant werden kann.

Ich könnte mir gut vorstellen, dass bei einem Newton
mit selbstgeschliffenem Spiegel der Beitrag
vernachlässigbar ist, für kompliziertere kommerzielle
Optiken sich jedoch ähnlich wie beim HST z.T. störend
bemerkbar machen kann.

 

[Amateurastronom]

Hallo!

Amateurastronom schrieb:
>Du wirst lachen, aber die Lambda/21 rms galten sogar
>für 633 nm. Für das UV rechnete man sogar mit einem
>Strehl von 0.2-0.4 durch Microripple.

Ich habe mir das Kapitel 11.II über die Abbildungsfehler beim HST in dem genannten Buch nochmal genau durchgelesen,
da manches etwas missverständlich formuliert war
und ich sonst keine Literatur dazu ausser
http://www.journals.uchicago.edu/ApJ/journal/issues/ApJL/v492n2/975565/975565.web.pdf
bzw.
http://www.journals.uchicago.edu/ApJ/journal/issues/ApJL/v492n2/975565/975565.html
(darin steht auch was über Microripple des Hubble optical
tube assembly (OTA)) und
http://adsbit.harvard.edu/cgi-bin/nph-journal_query?volume=92&plate_select=NO&page=5&plate=&cover=&journal=PASP.&db_key=ALL
fand.

Den Inhalt dieses Kapitels 11.II kann man neben obiger Strehl-Vorhersage folgendermassen zusammenfassen:

Der bestimmte Fehler der Optik setzt sich zusammen aus
Aberrationen der Spiegel (T_f) und Ripple, welcher
aus der Wellenfront nach Abzug von Zonenfehlern ermittelt
wurde und den man durch so einen Verschlechterungsfaktor T_m darstellt, der bei hohen Frequenzen konstant ist, bei niedrigen Frequenzen auf 1 ansteigt.
Zusätzlich wurde durch Messungen an verschiedenen kleinen Flächen der Spiegel Microripple bestimmt und durch einen
mit der Frequenz konstanten Verschlechterungsfaktor (T_h
in Kap. 11.I) dargestellt.
Die gesamte kombinierte MTF ergibt sich als Produkt all dieser Faktoren (T_f*T_m*T_h), wobei der Anteil der Zonenfehler (mit <=5 Zyklen pro Radius) den grössten Anteil am Gesamtfehler der Wellenfront von ungefähr Lambda/21 rms bei 633 nm darstellt.
In einer Abbildung wird dann die Intensitätsverteilung
für Wellenlängen 1000 nm, 633 nm, 450 nm und 350 nm diskutiert.
Bei kurzen Wellenlängen verschlechtert sich
die PSF. Die Ringstruktur des Beugungsbildes, die im
IR und Sichtbaren erkennbar ist, verschwindet bei
den kürzesten Wellenlängen. Dies sei das Resultat
des Anteils der nicht-Zonenfehler an der MTF.
Man sieht zusätzlich, dass die Intensität im Hauptmaximum
(und 1. Nebenmaximum) abnimmt. Auch dies sei das
Ergebnis der mittel- und hochfrequenten Anteile
in der MTF.

Schroeder vergleicht dann u.a. das nach aussen gestreute
Licht durch einen Vergleich der durchschnittlichen PSF
bei einem Radius von 1 Bogensekunde mit der theoretischen
Intensität im Idealfall in einem logarithmischen Plot
log <i> gegen die Wellenlänge. Man erkennt, wie bei
kürzeren Wellenlängen die Abweichung immer grösser wird,
um im UV auf fast eine Zehnerpotenz (ca. 2/3 Einheiten im log. Maßstab) anzusteigen.
Das erklärt er als überwiegendes Resultat der mittel-
und hochfrequenten Faktoren (T_m und T_h) in der MTF,
welche wie in Kap. 11.I beschrieben Energie von
der inneren Region der Beugungsscheibe zu den Flanken
verteilen.

Insofern spielt das schon eine gewisse Rolle und es
wäre mal interessant, die gleiche Untersuchung an
Amateurfernrohren zu machen, deren Auflösung usw. immerhin
je nach Grösse auch häufiger oder seltener gegenüber
dem Seeing dominiert.

 

[Mario_II]

Die ewige Falle Phasenkontrast ...

Hi Alois,

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Hier noch das Bild vom Lyottest aus dem diese Lichtspaltabbildung kommt.
Man sieht auch die leuchtenden Ränder dessen Streulicht auch noch den Kontrast
und den Strehl vermindern.
Wie breit dieses Streulicht und seine Intensität ist konnte ich noch nicht messen,
aber es ist auch im Streulicht der Spaltabbildung dabei.
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Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtverhältnis%20a.JPG


Mit dieser Argumentation habe ich ein paar Probleme, Alois.

Meiner Meinung nach hat der lkeuchtenden Rand mit dem Streulicht des Spiegels wenig zu tun,
darüber sollten wir noch mal in Ruhe nachdenken.

Aber es ist in jedem Fall ein interessanter Aufhänger mal generell etwas zum Thema "Phasenkontrast
und mögliche Fallstricke" was zu sagen.

Dein Abdeckstreifen im Brennpunkt ist ein eindimensionaler Fourierfilter, der - richtig, so
funktioniert der Lyot Test - den gewünschten Phasenkontrast herbeiführt, allerdings auch
einige neue Bildartefakte einführt, die mit der vermessenen Oberfläche nix zu tun haben.

Diese "Halo" links und rechts am Spiegel ist eines davon: Die Tatsache, daß Du über die Mitte
des Fourierraumes einfach den zentralen Teil mit einer Streifenblende "scharf" abblendest, führt
zu neuen Beugungsartefakten am Bild des Spiegels. Da die Blende ein Streifen ist und nicht etwa
ein runder schwarzer Punkt, haben die neuen Beugungserscheinungen keine Radialsymmetrie,
sondern eine Vorzugsrichtung.

Das hat zur Folge, daß scharfe Kannten in rechts-links Richtung "Ringe" zeigen.
Drehst Du deinen Streifen um 90°, dann ist der leuchtende Rand nicht rechts-links,
sondern oben-unten, drehst Du den Spiegel, tut sich nix, probier's ruhig aus.

Das könnte man sofort abstellen, wenn man dem Abdeckstreifen keine "scharfe schwarze Kannte"
verpaßt, sondern einen allmählichen Durchlässigkeitsabfall. Der Effekt verschwindet dann
fast ganz, obwohl Du jetzt mehr statt weniger Streulicht durchläßt.

Den Effekt der Vorzugsrichtung ist übrigens auch der Grund, warum fast alle gröberen
"Mikrostrukturen" und "Canyons" auf deinem Bild tendenziell von oben nach unten laufen.
In Wirklichkeit verlaufen sie vermutlich eher radial nach außen, aber dein Lyot-Test mit
Streifen erzeugt seinen Phasenkontrast nicht isotrop, sondern mit einer Vorzugsrichtung.
Drehst Du also den Spiegel, dann bleibt der "oben-unten-Canyion-Effekt" bestehen, wenn die
Dinger tatsächlich so auf dem Spiegel wären, müßten sie sich selbstverständlich mitdrehen.

Das sieht man auch an den schönen Schallplattenrillen, wie trügerisch der Lyot-Test mit
einem Streifen sein kann:
Wenn Du genau hinschaust, dann siehst Du die "Schallplattenrillen" bei 12Uhr und bei 6Uhr unterbrochen.
Selbstverständlich sind sie das keineswegs - kleine Drehung am Spiegel und Du wirst sehen, sie
sind wunderschön kreisrund, ohne Unterbrechung. Man sieht's erst nicht, weil die menschliche Wahrnehmung
bei so wundervoll symmetrischen Sachen "Fehlstellen" fix interpoliert.

Sollten einige Kratzer übrigens exakt in rechts-links Richtung über den gesammten Spiegel verlaufen
(zugegebenermaßen sehr unwahrscheinlich), dann sind sie durch den Lyot-Test komplett unsichtbar.

Weiterhin ist ein grundsätzliches Problem, das dein Fourierfilter (der Abdeckstreifen des Lyot-Tests)
mit gegebener Breite bestimmte Frequenzen verschieden scharf hervortreten läßt.

Was will ich damit sagen: Obwohl die "Canyons" tiefer (=d.h. Kontrastreicher) aussehen als
die "Schallplatenrillen", müssen sie mit Nichten die größeren Oberflächenabweichungen sein.
Paßt man die Streifenbreite des Lyot-Tests entspechend an, dann sind die Schallplattenrillen
kontrastreicher als die "Canyons".

Als Beispiel verbrate ich mal die Bilder, die der Uwe verlinkt hat:

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Politur mit Pech & Ceriumoxid, Spiegel Nr. 2 / 1
Breite der Störungen: durchschnittlich 0,5 mm
Amplitude: XXX Angstrom
(Wenige tiefere Furchen durch zu trockene Politur, 13 Angstrom tief)

Link zur Grafik: http://www.astrosurf.com/tests/articles/defauts/pl2dd.jpg

Retouche mit Gummi, Spiegel Nr. 2 / 3
Breite der Störungen: 0,7 bis 1 mm
Amplitude: XXX Angstrom
(Isolierte Furchen mit Textur der verwendeten Polierseide, Breite 0,2 mm, Tiefe 1,3 Angstrom)

Link zur Grafik: http://www.astrosurf.com/tests/articles/defauts/pl2e.jpg

Na, welcher Oberflächenfehler hatte doch gleich die größere Amplitude?
Tja, der untere (9 Angstrom gegen 3).
Aber es geht auch andersherum:

Lokale Retouche mit Finger, Spiegel Nr. 2 / 5
Breite der Störungen: 0,4 bis 0,7 mm
Amplitude: 3,7 Angstrom

Link zur Grafik: http://www.astrosurf.com/tests/articles/defauts/pl2f.jpg


Politur mit Pech & rouge, Spiegel Nr. 3
Breite der Störungen: 0,2 bis 0,5 mm
Amplituden: die größere (Pseudoperiode von 1,6 mm): 2 Angstrom; die kleineren: nicht mehr als 1 Angstrom

Link zur Grafik: http://www.astrosurf.com/tests/articles/defauts/pl2gd.jpg

In dem Fall ist die Lateralausdehnung gleich, also stimmt die Relation tiefer = kontrastreicher im
Phasenkontrast.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Deshalb ist auch der Versuch den Lyot Test quantifizieren zu wollen, extrem schwierig und über eine
Bandbreite von verschiedenartig geformten Fehlern/Fehlermustern schlicht aussichtslos:
Höhen und Tiefen verschiedener lateraler Ausdehnung, aber gleicher Tiefe werden mit verschieden
starkem Kontrast abgebildet, je nach gewählter Streifenbreite.

Um zu eichen, bräuchte man erstens kleine Platten mit verschieden tiefen Mikroripple und
zweitens dann diesen Satz mit verschiedenen Rippledichten (10, 20, 30 scratches/cm).
Und selbst diese Testtafel ist dann nur für parallele oder amorphe Oberflächendefekte gültig, für eher kreisrunde
oder strahlenförmige Oberflächenfehler, wie in Alois Beispiel zu besichtigen, nützt sie nichts.

Aber auch die qualitative Nutzung des Lyot-Tests scheint mir ein ziemlich trickreiches Unterfangen.

Schauen wir uns noch einmal Alois Bild an:

Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtverhältnis%20a.JPG

Ohne eine Oberflächenmessung mit einer anderen Methode, z.B. Normanski-Mikroskop habe ich als
seriöser Optiktester zunächst mal keinen Anhaltspunkt zu sagen, ob die "Canyons" nun tiefer sind als
die "Schallplattenrillen".

Und nun die große Preisfrage:

Habe ich jetzt zwei Spiegel und einer zeigt kontrastreichere Schallplattenrillen und der andere
kontrastreichere "Canyons", welcher ist denn dann der Bessere?

Aber selbst wenn die Oberfläche eines Spiegels ziemlich glatt erscheint, woher weiß ich denn, das
der eventuell vorhandene Oberflächenfehler bei der gewählten Streifenbreite einen schönen Kontrast erzeugt?
Vielleicht habe ich eine flächigen ausgewaschenen Fehler, für den die gewählte Streifenbreite eher ungünstig
ist?

Mein eigener Parabolpiegel ist z.B. so ein Fall (Bild wird nachgereicht).

Der hat eine kleine kreisrunde Schleifrinne auf ca halbem Radius.
Die kleine kreisrunde Schleifrinne ist im Phasenkontrast zart sichtbar, aber nicht so richtig "dramatisch".
Ist die Rinne nun schlimm oder nicht?
Nicht so einfach zu sagen ...
Na ja, trotzdem ist sie immerhin groß genug, um im Interferogramm noch mit bloßem Auge als kleiner Zacken in den Streifen
sichtbar zu sein.

Trotzdem hat der Spiegel über 0,95 Strehl und zeigt das auch am Himmel, also so what.

Der einzige wirkliche Weg den Lyot-Test qualitativ nutzbar zu machen, ist tatsächlich dokumentierte
Oberflächenfehler einer typischen Fertigungsmethode bei vorgegebener Streifenbreite gegenüberzustellen.

Eben genau das, was Texerau in seinem Artikel begonnen hat, nur halt systematischer.
Damit kann man dann immernoch nicht quatifizieren, hat aber einen wesentlich besseren Vergleichsmaßstab
für eine qualitative Oberflächenbeurteilung als jetzt.

Aber das ist eine ziemliche Arbeit so einen Katalog zu basteln und nur die wenigsten können über z.B. ein
Normanski-Mikroskop gegenprüfen.

Beliebige Oberflächenfehler (Medium-Ripple, small scale roughness, Rinnen, etc) ohne gut dokumentierten Vergleichskatalog
anzugehen ist meiner Meinung nach eine ziemliches Ratespiel, ohne allzugroßen objektiven Erkenntnisgewinn.

Bis denne,
Mario



@Uwe:
Dir und deiner merklich erleichterten Frau auch von mir herzlichen Glückwunsch !!!

 

[Kurt]

Hallo Amateurastronom,
vielen Dank für Deine höchst interessanten und informativen Recherchen. Ich sehe schon, da kommt Arbeit auf mich zu. Natürlich werde ich mir das Schroeder- Buch beschaffen und daraus zwischendurch zur „Erholung“ etwas anlesen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/wink.gif" alt="" />

...Zumal die Gurke viele Milliarden Dollar gekostet hat
und das teuerste Teleskop der Welt war.

Du wirst lachen, aber die Lambda/21 rms galten sogar
für 633 nm. Für das UV rechnete man sogar mit einem
Strehl von 0.2-0.4 durch Microripple. Insofern fand ich dieses Beispiel interessant...

Genau das finde ich auch bemerkenswert. Da haben die Burschen doch tatsächlich Microripple gemessen und u. a. zu Strehl verrechnet ....Wenn das mal Mr. IMPOSSIBLE und Herr Stanzer lesen werden. Jedenfalls ist klar, das Hubble hat tatsächlich keine sooo glatte Oberfläche wie "Telescopia" zu Beginn der Diskussion meinte:

Strehl sagt hauptsächlich etwas über die Form der Wellenfront, nicht über die Beschaffenheit der Oberfläche.
Zum Beispiel hatte der Hubble-Spiegel eine extrem glatte Oberfläche, aber taugte die Form ganz und gar nicht.

Das mit der Form hat man ja nachträglich per „Spezialmonokel“ hingekriegt. Das war dann wohl die teuerste Brille der Welt <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" />

Na ja, für 4 Milliarden$ hätten se etwas mehr Ehrgeiz beim Polieren zeigen können. So wäre doch eine besonders glatte Oberfläche gerade für UV echt effizient, weil das Ding außerhalb der Atmosphäre so richtig im Vacuum- UV arbeiten könnte. Für bodennaher Stanstandorte macht ja die Atmosphäre unter 300 nm dicht.

>RMS = (-ln S )^0,5/2pi = 0,054
>Das ist rund 1/20 RMS wave.

Ja, das ist dann der Bereich, wo man Ärger durch Microripple bekommt.

Wenn es tatsächlich nicht schlimmer ist, dann wären Teleskope mit echten Strehl >0,9 incl. deutlich weniger Rauhigkeit als 1/20 RMS wave schon tauglich für Sirius B, Phobos und Deimos o ä. Derartige Beobachtung sind wahrscheinlich auch gar nicht das Ziel der überwiedgenden Anzahl aller Amateure. Ich persönlich finde es schon interessant. Echt Strehl heißt natürlich über alle Flächen gemessen. Wenn das mit der Messung nicht in einem Arbeitgang geht dann geht es sicher so wie Alois schon angesprochen hatte :

...Da das Interferogramm die Mikrorauheit nicht erfassen kann sollte man beide getrennt behandeln.
Zuerst gilt der Strehl aus dem Interferogramm und von dem können dann die
Feintüftler die notwendigen Abzüge machen und ihr endgültiges Ergebnis berechnen.
Ja es ist schwer zu Beschreiben das 1% Strehl aus der Mikrorauheit eine ganz andere
Wirkung hat als 1% Strehl aus der Flächengenauigkeit.

Ich hoffe, Deine Recherchen und die Ausführungen von Alois haben dazu beigetragen zumindest ungefähr eine Vorstellung zu vermitteln wie weit sich die Wirkung von 1 % Strehl aus Mikrorauhigkeit und 1% aus Flächengenauigkeit unterscheiden. Nach den bisherigen Ausführungen macht das garantiert nichts wundersam furchtbares an der MTF. Das wären gerade mal lambda/63 RMS wave Rauhigkeit.

Schroeder vergleicht dann u.a. das nach aussen gestreute
Licht durch einen Vergleich der durchschnittlichen PSF
bei einem Radius von 1 Bogensekunde mit der theoretischen
Intensität im Idealfall in einem logarithmischen Plot
log <i> gegen die Wellenlänge. Man erkennt, wie bei
kürzeren Wellenlängen die Abweichung immer grösser wird,
um im UV auf fast eine Zehnerpotenz (ca. 2/3 Einheiten im log. Maßstab) anzusteigen.
Das erklärt er als überwiegendes Resultat der mittel-
Schroeder vergleicht dann u.a. das nach aussen gestreute
Licht durch einen Vergleich der durchschnittlichen PSF
bei einem Radius von 1 Bogensekunde mit der theoretischen
Intensität im Idealfall in einem logarithmischen Plot
log <i> gegen die Wellenlänge. Man erkennt, wie bei
kürzeren Wellenlängen die Abweichung immer grösser wird,
um im UV auf fast eine Zehnerpotenz (ca. 2/3 Einheiten im log. Maßstab) anzusteigen.
Das erklärt er als überwiegendes Resultat der mittel-
und hochfrequenten Faktoren (T_m und T_h) in der MTF,
welche wie in Kap. 11.I beschrieben Energie von
der inneren Region der Beugungsscheibe zu den Flanken
verteilen.

Insofern spielt das schon eine gewisse Rolle und es
wäre mal interessant, die gleiche Untersuchung an
Amateurfernrohren zu machen, deren Auflösung usw. immerhin
je nach Grösse auch häufiger oder seltener gegenüber
dem Seeing dominiert.

UV muss man ja nicht gerade anstreben. Wenn ich das richtig verstanden habe, verbreitert Mikrorauhigkeit das Beugungsscheibchen und verteilt das Streulicht mit stetig fallender Intensität rotationssymmetrisch um das Zentrum. Wo könnte es dabei ein Messproblem geben, wenn man sich auf praxisrelevante Messung der Intensitätsverhältnisse mit/ohne Mikrorauhigkeit beschränkt?

Für Selbstschleifer stellt sich das Problem so dar:
1. Die Makrostruktur kann man mit Foucault und/oder Bath- I-Meter mehr als hinreichend genau messen.

2. Ripple bis ca 1- 2 mm Ausdehnung sieht man ebenfalls mit Foucault. Die Erkennbarkeitsschwelle liegt nach Deinen Abschätzungen bei lambda/200 ptv wenn ich mich nicht irre. Sieht man nix, kann man das was an evtl. kleineren "Bückelschen" noch da ist getrost vergessen.

3. Mikrorauhigkeit liegt bei schonender Politur im Bereich von.... ich habs wieder vergessen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/blush.gif" alt="" /> , weil irrelevant.

Gruß Kurt

 

[Mario_II]

Moin,

> Wenn es tatsächlich nicht schlimmer ist, dann wären Teleskope mit echten Strehl >0,9 incl. deutlich weniger
> Rauhigkeit als 1/20 RMS wave schon tauglich für Sirius B, Phobos und Deimos o ä. Derartige Beobachtung sind
> wahrscheinlich auch gar nicht das Ziel der überwiedgenden Anzahl aller Amateure.

Dem waere noch etwas zu sagen, Kurt:
Irgendwie schwingt mir da in der Debatte ja auch der Klang: Da geht etwas unwiederbringlich ein Stueck
Himmel verloren, dass man nimmer, nimmer wiederfindet (schnief ...).

Phobos und Deimos im Streulich fuer immer verschwunden ... seufz.

Da wird den Leuten einfach unnoetig Angst gemacht.

Da will ich mal Folgendes zu bedenken geben:
Fuer jedes Teleskop mit gegebener Guete findet man irgendwo ein Beispiel, wo dann einfach Feierabend ist.
Jedes Rohr hat nun mal seine seine Grenze.

Die finale Grenze fuer jedes Rohr ist die MTF einer perfekten Oberflaeche mit unobstruierter runder Oeffnung.

Bei ebem Teleskop mit z.B. guter Parabel kommt man bis auf 90-95% an diese Leistung heran (Obstruktion
mal ausgeklammert).

Mit der Mikrorauheit schiebt man da im einstelligen Prozentbereich leicht herum und feilscht an der
letzten stelle des Strehls.

Wenn es sich an DER dann tatasaechlich ueber "sehen oder nicht sehen" entscheidet,
dann haette ich einen Alternativvorschlag:

Man leihe sich von einem Kumpel ein Teleskop vergleichbarer Guete mit nur EINEM Zoll
mehr Oeffnung und der Effekt der Mikrorauheit ist 5-10x ueberkompensiert.

Dann schaut man sich's halt entspannt an.

Mario

 

[Kurt]

Hallo Mario,

Dem waere noch etwas zu sagen, Kurt:
Irgendwie schwingt mir da in der Debatte ja auch der Klang: Da geht etwas unwiederbringlich ein Stueck
Himmel verloren, dass man nimmer, nimmer wiederfindet (schnief ...).

Das Problem sehe ich ganz wo anders: Wenn Du als Physiker so etwas sagst, können die wenigsten nachvollziehen wie sicher diese Aussage ist. Das gilt ebenso für

Mit der Mikrorauheit schiebt man da im einstelligen Prozentbereich leicht herum und feilscht an der
letzten stelle des Strehls.

Wenn es sich an DER dann tatasaechlich ueber "sehen oder nicht sehen" entscheidet,
dann haette ich einen Alternativvorschlag:

Man leihe sich von einem Kumpel ein Teleskop vergleichbarer Guete mit nur EINEM Zoll
mehr Oeffnung und der Effekt der Mikrorauheit ist 5-10x ueberkompensiert.

Dann schaut man sich's halt entspannt an.

Wenn Amateurastronom (für mich offensichtlich auch Naturwissenschaftler) und Du ausführlich in der Fachliteratur recherchieren und Fakten auf den Tisch legen, können einige damit rechnen oder zumindest wie ich es hier versucht habe mit recherischen Abschätzungen das Verständnis zu erleichtern. Ich warte immer darauf, dass jemand auf Fehler solcher Anbschätzungen oder womöglich deren Sinnlosigkeit hinweist und ich hab keine Probleme damit mich ggf. zu korrigieren. Für mich ist das die Art mir meine Lernfähigkeit zu erhalten.

Eure Aktivitäten erleichtern mir ungemein den Wert von Versuchen und Messungen für meine eigene Beobachtungspraxis besser einzuschätzen. Ich hab das Gefühl, dass die meisten Leser im Detail weder den physilkalischen Erläuterunge noch meinen praktischen Anwendungen ganz folgen können. Eigener Irrtum wäre mir hier recht.

Mir fällt noch ein Witz ein:
Unterschied zwischen Physiker, Psychologe, Theologe und Ingenier.

Der Physiker sucht eine schwarze Katze in einem dunklen Raum.

Der Psychologe sucht selbige Katze, die gar nicht drinnen ist.

Der Theologe findet die Katz trotzdem.

Der Ingenieur macht zuerst das Licht an <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/tongue.gif" alt="" />.

Gruß Kurt

 

[frosty_theo]

hallo an alle Physiker und Nichtphysiker,

Ich denke, Udo hat hier eine konkrete Frage zu seinem Spiegel gestellt und die Antworten sollten sich auf die Lösung dieser Frage hin bewegen.

Ich habe da mal eine Knobelaufgabe an die Theoretiker:

Ich würde gerne das Beispiel mit dem Doppelstern Sirius aufgreifen.
Die Helligkeiten betragen -1,46m und 8,5m, der Abstand ist derzeit 6,3".

Für meinen 18" Spiegel (von der Grösse ähnlich Udo'S) errechne ich, daß sich der 2. Stern ungefähr beim 26. Beugungsring befindet.

Die Intensitätsverteilung für die ideale Öffnung berechnet sich aus einer Besselfunktion 1. Ordnung.
Für die Beugungsmaxima habe ich aber in meinem alten Bergmann-Schaefer eine Näherung gefunden:

I ~ I0 * 4/((1+2(n-1))*pi)^2

Dies ergibt für den 26. Beugungsring ein Verhältnis zum 0. Maximum von 1,6 * 10^-4.

D.h. Sirius A wäre rein beugungsmässig im Abstand von 6,3" schon ca. 14mag dunkler.
Der Helligkeitsunterschied der Sterne beträgt aber nur 10mag.
Somit sollte eine Trennung mit einer Optik dieser Grösse überhaupt kein Problem sein!

So ist es aber nicht - und 1 Zoll Öffnung mehr bringt auch nichts!

Es gibt halt noch die Einflüsse des Seeings und der Lichtstreuung.

Das Seeing entspricht einer Gauss'schen Glockenkurve und nimmt daher exponentiell ab.

Die Helligkeiten der Beugungsringe nehmen nach obiger Formel quadratisch ab.

Da stellt sich für mich die Frage, mit welcher Funktion die Streuung (z.B. mangels Glattheit der Spiegeloberfläche) abnimmt?

In der Praxis spielen natürlich noch die Streuungseffekte in der Athmosphäre eine Rolle.

clear skies

Wolfgang

 

[alois]

Re: Die ewige Falle Phasenkontrast ...

Hallo Mario !

Zitat

Meiner Meinung nach hat der leuchtende Rand mit dem Streulicht des Spiegels wenig zu tun,
darüber sollten wir noch mal in Ruhe nachdenken.
--------------------------------------------------------------------------------------------------

Natürlich hat das mit dem Streulicht des Spiegels nichts zu tun.
Dieser Hinweis gilt nur für das Bild mit dem Dichtestreifen das in diesen
Streulicht nicht nur die Wirkung der Mikrorauheit alleine vorhanden ist.
Ich glaube das alles was ich vom Brennpunkt aus sehe seine Wirkung hat.
Da sehe ich aber auch diesen Ring der sogar sehr hell ist und wahrscheinlich fast so
viel Lichtmenge hat als die von der Fläche kommt.
Damit will ich nur sagen das die Wirkung des Streulichts von der Mikrorauheit sogar noch kleiner ist,
als bisher angenommen.
Deshalb finde ich auch deinen nachfolgenden Satz gut.

"Da wird den Leuten einfach unnötig Angst gemacht."

Aber es ist in jedem Fall ein interessanter Aufhänger mal generell etwas zum Thema Phasenkontrast
und mögliche Fallstricke" was zu sagen.

---------------------------------------------------------------------------------------------------
Zitat

Dein Abdeckstreifen im Brennpunkt ist ein eindimensionaler Fourierfilter, der - richtig, so
funktioniert der Lyot Test - den gewünschten Phasenkontrast herbeiführt, allerdings auch
einige neue Bildartefakte einführt, die mit der vermessenen Oberfläche nix zu tun haben.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

Mit eindimensional bin ich nicht ganz einverstanden, weil der Streifen hat eine Länge und eine Breite.
Aber es ist richtig das die Richtung wo der Streifen schmal ist die stärkeren Strukturen zeigt
und die andere Richtung schwächere.
Das stimmt auch mit meiner Untersuchung mit den verschiedenen Streifenbreiten überein.
Sicher wäre ein Kreis der ideale Versuch.
Wie du weißt, kann ich meinen Lichtspalt verändern und da werde ich den selben Versuch einmal
mit verschieden großen Quadraten machen.
Es sind zwar keine Kreise aber immerhin etwas in der Richtung.
Um die Wirkung der Streifenbreite zu zeigen, noch einmal diese 2 Bilder

Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Lichtverhältnis a.JPG


Link zur Grafik: http://members.vol.at/alois.ortner/Streifen 0,5 mm.JPG

Die Diagonalen Schleifen sind nicht von der Oberfläche, sondern nur von der
ungleichen Ausleuchtung.

Warum die Strukturen bei verschiedenen Streifenbreiten anders gezeigt werden,
daran werde ich noch arbeiten um den Zusammenhang zu finden.
Vielleicht kann man dadurch eine Quantifizierungsmöglichkeit finden.

Viele Grüße
Alois

 

[Mario_II]

Hallo Wolfgang,

> Das Seeing entspricht einer Gauss'schen Glockenkurve und nimmt daher exponentiell ab.

Das stimmt für die Fotografie schon vollkommen, aber für die visuelle Betrachtung nur sehr
eingeschränkt. Bei schlechtem Seeing sehe ich leider keine dicke Gaussglocke, sondern
ein zerrupftes asymmetrisches Beugungsbild. Aber richtig, im zeitlichen Mittel
auf einem Foto wird das dann gaussförmig.

> Die Helligkeiten der Beugungsringe nehmen nach obiger Formel quadratisch ab.
>
> Da stellt sich für mich die Frage, mit welcher Funktion die
> Streuung (z.B. mangels Glattheit der Spiegeloberfläche) abnimmt?

Bleiben wir bei "Mikroripple": Wenn man sie als winzige zufällig geneigte
Flächen modelliert (gaussverteilt), dann resultieren sie in einer
gleichmäßigen Aufhellung des Bildhintergrunds, der überhaupt nicht abfällt.

Deshalb setzten sie auch den Kontrast auf der gesammten MTF-Kurve herab.

> Die Intensitätsverteilung für die ideale Öffnung berechnet sich aus einer Besselfunktion 1. Ordnung.
> Für die Beugungsmaxima habe ich aber in meinem alten Bergmann-Schaefer eine Näherung gefunden:
>
> I ~ I0 * 4/((1+2(n-1))*pi)^2
>
> Dies ergibt für den 26. Beugungsring ein Verhältnis zum 0. Maximum von 1,6 * 10^-4.
> D.h. Sirius A wäre rein beugungsmässig im Abstand von 6,3" schon ca. 14mag dunkler.

Den Bessel habe ich jetzt auf die Schnelle nicht nachgeschlagen, aber auf den ersten Blick
bin ich etwas verwirrt: Wenn dein I0 6250-mal heller ist als der Beugungsring am Ort vom
kleinen Sirius, dann macht das ~11,5mag Unterschied nicht 14mag, oder täusche ich mich da?
Aber trotzdem solltest Du Sirius B von der Optik her theoretisch erwischen.

> Es gibt halt noch die Einflüsse des Seeings und der Lichtstreuung.
> In der Praxis spielen natürlich noch die Streuungseffekte in der Atmosphäre eine Rolle.

Aber vollkommen, da bin ich ja ganz deiner Meinung: Obwohl mit einem 18" Rohr entdeckt,
gibt Burnham (Band 1, S. 395) Sirius B nur bei bester/ruhigster Atmosphäre als
beobachtbar an, egal an welchem Rohr. Wenn das Wetter mitspielt, dann ist Sirius B
von ihm mit 24", 18",(24" abgeblendet) 12" (auch; dann noch als deutlich sichtbar
beschrieben), 9" (sehr schwierig) und 10" (anderes Telekop, damit aber regelmäßig bei
sehr gutem Wetter geknackt).
Über sehen oder nicht sehen hat mit ALL diesen Öffnungen, wenn man die Seite mal so
durchliest, NUR das Seeing entschieden und die Tatsache, daß man vorher besser die
Position nachschlägt und die Fangspiegelspinne entsprechend ausrichten muß, sonst
säuft er in der Tat in der Beugungsfigur der Spinne ab.

> So ist es aber nicht - und 1 Zoll Öffnung mehr bringt auch nichts!

Da hast Du vollkommen Recht.

Ich habe mich da, so glaube ich, sehr unklar ausgedrückt.
Ich versuche es mal andersherum:
Man kann über Streulicht so viel philosophieren wie man will, aber es entscheidet nicht
wirklich über sehen oder nichtsehen. Nimmt man ein Zoll mehr, dann ist ein eventueller
Streulichteffekt mehr als wettgemacht und wenn man's damit dann auch nicht sieht,
dann war's eben nicht das böse Streulicht.

Sirius ist da ein gutes Beispiel, weil da sieht man in der Praxis, wenn man in der Nähe
so einer Flamme beobachtet, was einem tatsächlich Sirius B verpatzt:
Mit 24", 18", 12", 10", 9" immernoch nur das Seeing, obwohl die MTF-Kurven dieser
Optiken Meilen auseinander liegen sollten.

Gruß,
Mario

 

[Kurt]

Hi Mario,

Bleiben wir bei "Mikroripple": Wenn man sie als winzige zufällig geneigte
Flächen modelliert (gaussverteilt), dann resultieren sie in einer
gleichmäßigen Aufhellung des Bildhintergrunds, der überhaupt nicht abfällt.

Dabei versagt mein Vorstellungsvermögen. Wenn ich einen relativ kleinen Bruchteil des Lichtstromes einer Fast- Punktabbildung annähernd gleichmäßig über eine große Fläche verteile, dann geht doch die Flächenhelligkeit gegen null. Oder anders gefragt, wenn die Mikroripple besonders fein sind dann tun se nix mehr? Oder denke ich hier falsch?

Noch eine andere Frage zu Sirius B. Hat den schon jemand in unseren Breiten gesehen, wenn ja warum <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/blush.gif" alt="" />

Gruß Kurt

 

[Amateurastronom]

Hallo!

Kurt schrieb:
>vielen Dank für Deine höchst interessanten und informativen
>Recherchen. Ich sehe schon, da kommt Arbeit auf mich zu.
>Natürlich werde ich mir das Schroeder- Buch beschaffen und
>daraus zwischendurch zur „Erholung“ etwas anlesen

Wie gesagt handelt es sich um ein Standardwerk der
Theorie professioneller Astronomischer Optik,
das sehr oft zitiert wird. Manches ist auch für
Amateure interessant.

Die Angaben habe ich wie gesagt aus der 1. Auflage
zitiert. In der 2. Auflage wurde zumindest die Gliederung
von Kap. 11 offenbar etwas geändert.

>Jedenfalls ist klar, das Hubble hat tatsächlich keine sooo
>glatte Oberfläche wie "Telescopia" zu Beginn der Diskussion
>meinte:

Das hat in einigen Artikeln auch für Unmut und Kritik gesorgt. Nach einem neueren Artikel hat man angeblich 25 A Microripple an den Oberflächen gemessen - ein Vielfaches der erreichbaren Werte nach Texereau für kleinere Spiegel.

>Das mit der Form hat man ja nachträglich per
>„Spezialmonokel“ hingekriegt. Das war dann wohl die
>teuerste Brille der Welt

Durch diese Mega-Panne wurden dann alle anderen Fehlerangaben erstmal zu rein akademischen Problemen...

Mit sowas hätte man allerdings der Prpbleme mit
anderen Grossteleskopen (etwa dem ähnlich schlimmen
Zonenfehler beim Palomar-5m-Spiegel) fast rechnen müssen.

>Na ja, für 4 Milliarden$ hätten se etwas mehr Ehrgeiz beim
>Polieren zeigen können. So wäre doch eine besonders glatte
>Oberfläche gerade für UV echt effizient, weil das Ding
>außerhalb der Atmosphäre so richtig im Vacuum- UV arbeiten
>könnte. Für bodennaher Stanstandorte macht ja die
>Atmosphäre unter 300 nm dicht.

Das war scheinbar eine Art von Shareholder-Value-Politur <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/confused.gif" alt="" /> . Die CCDs der WFPC hatten damals übrigens auch
1-2 defekte Spalten und jede Menge Staub auf jedem CCD.

>Wenn es tatsächlich nicht schlimmer ist, dann wären
>Teleskope mit echten Strehl >0,9 incl. deutlich weniger
>Rauhigkeit als 1/20 RMS wave schon tauglich für Sirius B,
>Phobos und Deimos o ä. Derartige Beobachtung sind
>wahrscheinlich auch gar nicht das Ziel der überwiedgenden
>Anzahl aller Amateure. Ich persönlich finde es schon
>interessant. Echt Strehl heißt natürlich über alle Flächen
>gemessen.

Sirius B werde ich mir demnächst mal wieder vornehmen.
Jupitermond Amalthea wäre übrigens ein ähnliches Problem.

Wenn man mal von ca. Lambda/50 rms Ripple in
der Wellenfront ausgeht und grob 1% des Lichts gestreut
würde und sich dieses Licht auf ca. 100
Airy-Scheibendurchmesser (also vielleicht 1-2 mm) in
der Bildebene verteilt, dann käme man in die Gegend der rel.
Intensität von Deimos (von ca. 10^-6).

>UV muss man ja nicht gerade anstreben.

UV habe ich zwar auch noch nicht genutzt, aber es gibt
neue hochinteressante Amateuraufnahmen von Venus bei
ca. 350 nm im UV mit Wolken:
http://home.arcor.de/mariow1/venus03-04/venus2004-09-18a.jpg

>Wenn ich das richtig verstanden habe, verbreitert
>Mikrorauhigkeit das Beugungsscheibchen und verteilt das
>Streulicht mit stetig fallender Intensität
>rotationssymmetrisch um das Zentrum.
>Wo könnte es dabei ein Messproblem geben, wenn man sich auf
>praxisrelevante Messung der Intensitätsverhältnisse
>mit/ohne Mikrorauhigkeit beschränkt?

Ein Problem könnte sein, dass die gestreute Intensität
sehr schwach wird, da sie sich auf grosse Flächen verteilt,
und deshalb einen empfindlichen Detektor erfordert.
Da wird eine Fotodiode nicht mehr reichen und man
braucht evtl. einen Photomultiplier oder eine empfindliche
CCD-Kamera. Dann bräuchte man auch einen absolut lichtdichten Kasten für die Messungen oder müsste in einer
Dunkelkammer arbeiten und außerhalb die Resultate beobachten.

>3. Mikrorauhigkeit liegt bei schonender Politur im Bereich
>von.... ich habs wieder vergessen , weil irrelevant.

In der Regel ist sie bei Handpolitur auf Pech als Trägermaterial mit Polierrot, Zirkoniumoxid oder CeO2 nicht so wichtig, aber ich habe in einer Zeitschrift mal Foucaultgramme von Spiegeln gesehen, die mit weissem "Pech" (offenbar ein PAH-freies Harz als Ersatzstoff) poliert wurden. Die sahen schrecklich aus.

 

[Amateurastronom]

Hallo!

Mario_II schrieb:
>Irgendwie schwingt mir da in der Debatte ja auch der Klang:
>Da geht etwas unwiederbringlich ein Stueck
>Himmel verloren, dass man nimmer, nimmer wiederfindet
>(schnief ...).
>
>Phobos und Deimos im Streulich fuer immer verschwunden ...
>seufz.
>
>Da wird den Leuten einfach unnoetig Angst gemacht.

Ich glaube nicht, dass Jean Texereau mit dieser
von mir zitierten Bemerkung den Lesern seines Buches
(Erstauflage 1949) Angst machen wollte.

Er wollte nur auf den Qualitätsunterschied zwischen einer
maschinellen Schnellpolitur einer Optik, die bei
typischen Grössen eines kleinen Amateurspiegels nach seinen
Worten in im Extremfall in 3 Minuten abgeschlossen sein kann
und einer Präzisionspolitur hinweisen, die Zeit von vielen Stunden in Anspruch nimmt.

Und natürlich macht sich so ein Qualitätsmangel zwangsläufig
irgendwo bemerkbar, denn sonst könnte man sich die Mühe
gleich sparen, grösseren Aufwand zu treiben.

Irgendwas geht bei anderen Qualitätsproblemen schließlich
auch verloren.
Bei Aberrationen wie sphärischer Aberration leidet der
Kontrast je nach Stärke mehr oder minder.
Im Falle von konstruktiv bedingten Abbildungsfehlern
wie Koma hat man Einbussen an Schärfe am Bildrand,
was etwa Aufnahmen von Sternfeldern verderben kann.
Bei Standard-Spiegelschichten und schlechten Vergütungen
verliert man bei komplexen Systemen Licht und so
Grenzgrösse.
Das muss man schon als Qualitätsunterschied bei
sonst gleichen technischen Daten hinnehmen.

 

[Amateurastronom]

Re: Die ewige Falle Phasenkontrast ...

Hallo Alois!

>Da sehe ich aber auch diesen Ring der sogar sehr hell ist
>und wahrscheinlich fast so viel Lichtmenge hat als die von
>der Fläche kommt.

Dieser Rayleigh diffraction ring tritt aber in dieser
Form nur beim Test im Krümmungsmittelpunkt auf.
Bei Beobachtungen am Himmel hat man das normale Beugungsmuster.

 

[alois]

Re: Die ewige Falle Phasenkontrast ...

Hallo Ammateurastronom .

Auch Nachtaktiv !!

Zitat
Dieser Rayleigh diffraction ring tritt aber in dieser
Form nur beim Test im Krümmungsmittelpunkt auf.
Bei Beobachtungen am Himmel hat man das normale Beugungsmuster.
-------------------------------------------------------------------------------------

Da vermag ich es noch nicht zu zustimmen.
Weil beim nicht abgedeckten Spalt sieht man den Rand ja auch nicht,
weil meines erachtens der Helligkeitsunterschied zu groß ist.
Aber beim abgedeckten Spalt wo beide Helligkeiten fast gleich sind,
ist er sichtbar.
Ich werde das mal am Sirius probieren, ich glaube der ist hell genug.
Ob da die Mikrorauheit auch noch sichtbar wird, bin ich gespannt.

Hast du eine Begründung warum das nur beim Test im Krümmungsmittelpunkt
erscheint. Meine Aufnahmen sind in autokollimation im Fokus gemacht worden,
das ja dem doppelten Wert der Beobachtung gleich kommt.
Ich glaube eher, das hat noch niemand gründlich untersucht und daher ist
diesbezüglich auch noch nicht viel bekannt.

Spannende Grüße
Alois

 

[UweK]

Hallo Kurt
Ich hab letzten Herbst/Winter mehrmals an Sirius B versucht.
Leider kein Erfolg. Ich kannte die genaue position aber auch nicht, wußte nur das er ca 6" entfernt ist.
Verwendet wurde ein 300mm Dobson.
In allen Nächten war das Seeing nicht schlecht, Sterne mit 2" liesen sich noch gut trennen.
Laut den Artikel "Dem Seeing ein Schnippchen schlagen" in SuW 10/2004, zeigt sich bei einem Optik Durchmesser der dem r0 wert entspricht gerade noch ein geschlossener erster Beugungsring im Fokus, was ca 30% Strehl entspricht.
Bei meinen Beobachtungen waren Seeing bedingt keine Beugungsringe sichtbar. Also muß ich ein Gesamtstrehl von deutlich unter 30% gehabt haben.
Die Umgebung von Sirius war weiträumig stark aufgehellt, viel weiter als 6". Kann bei so großen Entfernungen das Seeing überhaupt noch zum aufhellen des Hintergrundes beitragen?
Es bügelt sicher die weit entfernten Beugungsringe platt,
aber verteilt es noch nennenswert Licht aus dem Beugungsscheibchen bis in 6-10" Entfernung? Kann ich mir nicht vorstellen. Ist nicht die Aufhellung des Hintergrundes an der Position von Sirius B in ersterlinie hervorgerufen durch Streulicht + Beugungsringe der Optik, die dann vom seeing "geglättet" werden? Perfektes Seeing würde natürlich eine viel höhere Intensität von Sirius B ergeben und würde dessen Erkennung erheblich erleichtern. Der Hintergrund in 6" Entfernung würde aber doch nicht dunkler,oder hab ich hier einen Denkfehler? Um den Hintergrund dunkler zu machen müßte die Optik weniger Licht in die Beugungsringe und ins Streulicht verteilen. Ein perfekter Apo gibt rund 84 % von Licht ins Beugungsscheibchen und 14% fliesen in die Ringe.
Ein sehr gutes SC mit über 90% Strehl gibt laut Test SuW4/2000 nur rund 55% vom Licht ins Beugungsscheibchen und der Rest von 45% verteilt sich auserhalb. Das ist 3mal soviel Licht das den hintergrund aufhellt.
Nehmen wir mal ein perfektes 300mm Teleskop ohne Obstruktion
und ein gutes 300mm Dobson mit vieleicht 85% Strehl und
25% Obstruktion zum vergleich.
Bei Durchschnittsseeing zeigen beide vieleicht nur ca 20% Gesamtstrehl. Trotzdem müßte das 1.Teleskop den Hintergrund
viel dunkler halten und die Erkennbarkeit von Sirius B erheblich erleichtern.
Gruß Uwe

 

[Amateurastronom]

Re: Die ewige Falle Phasenkontrast ...

Hallo Alois!

Alois schrieb:
>Da vermag ich es noch nicht zu zustimmen.
>Weil beim nicht abgedeckten Spalt sieht man den Rand ja
>auch nicht, weil meines erachtens der
>Helligkeitsunterschied zu groß ist.
>Aber beim abgedeckten Spalt wo beide Helligkeiten fast
>gleich sind, ist er sichtbar.

Er ist bekanntlich auch im Foucault-Test zu sehen und
dürfte deshalb auch zu sehen sein, wenn man mit der Pupille
des Auges (oder anderer Empfänger) als Messerschneide einen
Foucault-Test macht (das mache ich oft schon mal, um grob
nach Fehlern Ausschau zu halten).

Der Rayleigh-Ring entsteht nach der Theorie tatsächlich
erst in dem Moment, wo man in der Ebene der Messerschneide
eine Blende einsetzt.

>Ich werde das mal am Sirius probieren, ich glaube der ist
>hell genug. Ob da die Mikrorauheit auch noch sichtbar wird,
>bin ich gespannt.

Das sollte möglich sein. Die Vega ist auch ziemlich
hell.

>Hast du eine Begründung warum das nur beim Test im
>Krümmungsmittelpunkt erscheint. Meine Aufnahmen sind in
>autokollimation im Fokus gemacht worden, das ja dem
>doppelten Wert der Beobachtung gleich kommt.

Der Ring tritt nach Berechnungen beim Test
beispielsweise auf, wenn beim Foucault-Test eine
Hälfte der Airy-Scheibe von der Messerschneide "blockiert"
wird. Dann bekommt man rechnerisch einen logarithmischen
Anstieg der Lichtintensität am Rand des Spiegels.

Er entsteht insofern erst "künstlich" während des Tests,
genau wie Nebenmaxima bei der Beugung an einer Scheibe
erst entstehen, wenn die Scheibe eingesetzt ist.

Damit habe ich mich kürzlich rechnerisch herumgeärgert,
denn der Ring ist bei einem realen Detektor nur schwer
realistisch zu parametrisieren.

>Ich glaube eher, das hat noch niemand gründlich untersucht
>und daher ist diesbezüglich auch noch nicht viel bekannt.

Als erster untersucht hat das Lord Rayleigh 1917. Leider
komme ich heute an seinen Artikel schlecht ran. Interessant
und etwas ungewöhnlich finde ich jedoch, dass theoretisch
die Lichtintensität des Rings am Rand unendlich gross werden
würde, wenn der Detektor all dieses gestreute Licht
auffangen würde. Damit haben sich schon mehrere Autoren
(zuletzt 1970 und 2001) beschäftigt.

 

[Kurt]

UweK schrieb:

Es bügelt sicher die weit entfernten Beugungsringe platt,
aber verteilt es noch nennenswert Licht aus dem Beugungsscheibchen bis in 6-10" Entfernung? Kann ich mir nicht vorstellen.

Hi Uwe,

Doch, das kann ich mir sehr gut vorstellen und zwar aus folgenden Gründen :
1. Vom Strehl- Begriff her wie in dem obigen SuW- Artikel auf S. 16 dargestellt. Man sieht, dass die Verteilung bei Störung durch seeing nach außen hin keine scharfe Grenze hat. Nach dem was wir hier bisher von unseren Wissenschaftlern Mario und Amateurastronom gehört haben, wird evtl. vorhandene Mikrorauhigkeit für eine noch breitere Verteilung des Lichtes außerhalb des BS sorgen. Das geht naturgemäß alles auf Kosten der Intensität des zentralen Beugungsscheibchens.

2. Das Streulicht der Atmosphäre um Sirius herum ist in der Wirkung ähnlich wie Mikrorauhigkeit und bei relativ niedrigen Kulminationshöhe höchstwahrscheinlich erheblich. Nach Erfahrungen bei Planetenbeobachtung hat man öfters bei dunstigen Himmel gutes seeing, aber eben die Störung durch Streulicht. Dieses zerstört wohl auf dem hellen Planetenscheibchen noch nicht so viel Kontrast ist aber tödlich für lichtschwache Objekte in unmittelbarer Nähe. Durch meine Versuche zur Messung der Wirkung von Rauhigkeit.

3. Durch eigene Versuche zur Messung der Wirkung von Rauhigkeit. Mittelprächtige Rauhigkeit ("mediun scale roughness" bei Suiter) wirkt optisch sehr ähnlich wie seeing- Störungen in mittelgroßen Teleskopen. Die macht nicht nur die Ringe aussen platt sondern bringt zusäztlich Licht dorthin.

4. Das eigentliche Zielobjekt Sirius B leidet natürlich genau so unter diesen Störungen. Es ist dann eben kein annähernd punktförmiges Objekt mehr sondern ein kleiner „Kleks“ mit verminderter Oberflächenhelligkeit. Sein Kontrast zu bereits aufgehellten Umgebung wird damit sicher deutlich unter 1 abfallen. Es gibt dazu vergleichbare Beobachtungserfahrungen, z. B. die Sichtung des Zentralsternes in Ringnebel in der Leier. Das gelingt nur bei bestem seeing und hoher Vergrößerung. Durch die hohe Vergr. kann man die scheinbare Oberflächenhelligkeit des vorgelagerten Nebels reduzieren. Das hilft aber nur, wenn gleichzeitig gutes seeing herrscht.

5. Erschwerend kommt hinzu: Man schafft es nicht einen 300mm- Dobson so nachzuführen, dass das Objekt immer genau in Bildmitte ruhig steht. Bei einigen Bogenminuten außerhalb der Bildmitte macht die Koma den Strehl platt und damit auch die Kontrastübertragung.

In Anbetracht dieser Schwierigkeiten hab ich mich bisher noch nicht an Sirius B versucht. Das soll nicht heißen es sei völlig aussichtslos in unseren Breiten.

Gruß Kurt

 

[Mario_II]

Hallo,

> [...]
>
> Er wollte nur auf den Qualitätsunterschied zwischen einer
> maschinellen Schnellpolitur einer Optik, die bei
> typischen Gr
>
> [...]
>
> Bei Aberrationen wie sphärischer Aberration leidet der
> Kontrast je nach Stärke mehr oder minder.
> [...]
>
> hichten und schlechten Vergütungen
> verliert man bei komplexen Systemen Licht und so
> Grenzgrösse.
> Das muss man schon als Qualitätsunterschied bei
> sonst gleichen technischen Daten hinnehmen.

Dem kann ich sicher nur zustimmen und im Grunde glaube ich,
sind wir uns auch mehr oder weniger einig und feilen hier nur
noch an den Nuancen.

Mir geht's (und das hast Du ja auch mitgekriegt) eigentlich
von Anfang an eher darum die Größe des Fehlers mal in Relation
zu anderen Fehlergrößen zu stellen.

Und da is' eben ganz klar Seeing > Parabel > Microripple&Co
angesagt.

Da wiedersprechen sich weder Texerau noch Suiter noch wir uns hier.

Du weißt so gut wie ich, wenn man mal OSLO oder Zemax anschmeißt
und sich die MTF bei einem F/5 Parabol ein halbes Grad abseits der
Achse anschaut, dann ist Microripple&Co dagegen ein Klacks.

Aber das wird den Leuten in der Form leider nicht mitgegeben
und das war irgendwo für mich der Grund hier überhaupt einzusteigen.

Damit lass' ich 's jetzt aber erst mal gut sein,

Gruß,
Mario


PS:
Kannst Du dir wenigstens den Vornamen abringen
(im Notfall einen erfinden), denn es ist wirklich doof
keine vernünftige Anrede für dich parat zu haben.