Газовый рефрактор

[Олег.]

Предлагаю новый рефрактор на основе газовых линз.
Может за ними ьудущее?
См. вложение.

[Дядя Лёша]

   Уважаемый Сам! Представляете ли Вы разницу в давлении, которое будет внутри Вашей линзы и в космическом пространстве? Как сохранить форму линзы при условии, что она её часть будет освещена, а другая находиться в тени? Каким образом Вы собираетесь это компенсировать?

[Олег Чекалин]

У Фиделя Горбунова по его рассказзам, хранится подборка похожих писем с "открытиями" в отдел любительского телескопостроения ВАГО.Прикольно было бы отдельную тему завести. Не называя имен авторов "открытий" конечно.
Олег.

[Ernest]

Некоторое рациональное зерно в этом наивном прожекте, возможно, все-же есть. Пневматические линзы (в отличие от жидкостных) любопытны тем, что значительно более изотропны, быстро и довольно легко могут менять свои кривизны, имеют малую разность показателя преломления с окр. средой, то есть не столь чувствительны к ошибкам "изготовления". Возможная область применения - коррекционная и адаптивная оптика. Совсем не обязательно космическая.

[Дядя Лёша]

Возможная область применения - коррекционная и адаптивная оптика. Совсем не обязательно космическая.

  Эрнест! В том-то и дело, что автор сообщения предлагал именно орбитальный прибор на основе газового объектива ( см. ссылку).

[Mihail Sedyh]

Класс. Берем кольцо диаметром скажем 1м, клеим на одну сторону астросолар, на другую - прозрачную, надуваем слегка - получаем сферическое зеркало весом пару кг. (Ну может насчет сферического погорячился, но накрайняк задиафраграмировать можно).
Кто пробовать будет?
ЗЫ Ветровые нагрузки разумеется недопустимы....

[Платонов Вячеслав]

Опыты с подобными устройствами уже были. Только делали не линзу, а параболическое зеркало. Брали вакуумную камеру, вырезали в ней круглую дырку. Снаружи прижимали  отражающую пластину и откачивали из камеры воздух.Теоретически поверхность такого зеркала парабола. Есть такая задача в Вузовском курсе матфизики.  Изменяя давление в камере можно изменять  фокусное расстояние зеркала.

Из той же матфизики. Поверхность раздутой линзы, если ее края жестско закреплены тоже должна быть парабола.
Газов с большим коэффициентом преломления (хотя бы 1,01 ) нет. Коэффициент преломления пропорционален концентрации частиц в преломляющей среде. Разница в концентрациях частиц в газе и твердом теле три порядка. Поэтому газовые линзы должны быть очень толстыми. 
     

[Andreichk]

Где-то тут я уже читал про надувные телескопы

[bibliograf]

 В этой ветке форума уже обсуждались вакуумные-надувные телескопы.
В антенной технике миллиметровых волн недавно придуманы и реализованы антенны в виде
надувных структур специальной формы, наполненные газом, сильно(по сравнению с воздухом)
преломляющим радиоволны. А еще запатентован дирижабль в виде надувной летающей тарелки,
нижняя часть из прозрачной, а верхняя из металлизированной пленки; в ее  фокусе находится
ИК-приемник. Такой дирижабль предназначен для высокочувствительного поиска источников
теплового излучения - идея очень изящная!
А platonov неправ - парабола получится, если пленка провисает под действием силы тяжести -
т.н. "задача о цепной линии"; если пленка формируется вакуумом - получится поверхность,
форма которой зависит от свойств пленки.
Про надувные космические рефлекторы:
http://www.lgarde.com/people/papers/harddev.html
http://www.arc.unm.edu/~jtang/OSA_paper.htm

[Олег.]

   Уважаемый Сам! Представляете ли Вы разницу в давлении, которое будет внутри Вашей линзы и в космическом пространстве? Как сохранить форму линзы при условии, что она её часть будет освещена, а другая находиться в тени? Каким образом Вы собираетесь это компенсировать?

Никто пока с подобным не экспериментировал.
Подходящих газов никто не искал, скорее всего их предстоит создать.
Форму линзы можно сохранить:
а) пассивно- разного рода бленды, и.т.д.
Б) активно - устройства конвекции - вентиляторы и.т.д.

[Олег Чекалин]

Сам, Вы глубоко ошибаетесь, экспериментов со всякого рода пленочной оптикой ученые провели уже предостаточно. Почитать можно в книге "Оптические телескопы будущего"
 http://www.edurss.ru/cgi-bin/db.pl?cp=&page=Book&id=31577&lang=Ru&blang=ru&list=88
Олег.

[bibliograf]

 Как это понимать -"предстоит создать"  подходящий газ?
Пример Сам'а - превосходный образец инерции изобретательского мышления - он,
несомненно, видел обычные линзы, но, очевидно, никогда в детстве не играл
с прозрачными стеклянными шариками - а ведь это тоже линза!
В 1962 году американцы запустили спутник "Эхо" - надувной шар из металлизирванной
пленки диаметром 30 метров - он использовался в качестве пассивного отражателя
для УКВ связи. Рассмотрим 100 метровый шар из прозрачной пленки, надутый газом, в качестве
оптической линзы. Оценка показывает что фокусное расстояние такой линзы будет
меняться от 25км до немногим менее 1000 км(если наполнить гелием). Для наполнения
линзы можно применить только гелий и водород - все прочие газы при космическом холоде
просто замерзнут! Как применить 100 метровую линзу с фокусным растоянием сотни км?

[Дрюша]

Продолжая тему с доведением оной до абсурда
А почему - газовые? Имхо, лучше тогда уж сразу - гравитационные.
Гравитация одинаково действует на все участки спектра. Всилу принципа эквивалентности Эйнштейна. Стало быть, это будет абсолютный супергиперапохромат. По определению. Далее. Если сделать сферически-симметричный источник гравитационного поля с таким распределением масс, что он сводит параллельный пучок света в точку (сие нетрудно вычислить аналитически), то это он будет делать одинаково во всех направлениях. То есть, это будет абсолютный апланат и анастигмат с полезным полем зрения 360 градусов.

Из чего его делать? Наверное, лучше из "тёмной материи", коей во Вселенной больше чем достаточно (примерно в 10 раз больше чем "обычной"). Частицы этой материи (предположительно, суперсимметричные и зеркально-симметричные партнёры наших "обычных" частиц) никак не взаимодействуют с нашей "обычной" метерией (которая на самом деле именно и есть "необычная", ибо она на самом деле в меньшинстве) кроме как через гравитацию. Посему не вносят никаких искажений. Нужно взять сферически симметричное облако таких частиц с некоторым распределением температуры по радиусу, которое обеспечит нужное нам распределение плотностей. Только и всего.

Кстати, самая далёкая галактика во Вселенной открыта именно с помощью "гравитационного телескопа". А объективом для него служит другая галактика, которая находится поближе (наверное, она линзовидная). Но она не совсем из тёмной материи (а по крайней мере на 10% из "светлой", как, впрочем, и почти любая другая галактика).

[bibliograf]

Опыты с желатиновой псевдолинзой Роберта Вуда:
http://sputnik.mto.ru/Seans/Kvant/1981/02/index_n.htm

[Stepa]

Gravitational lens has no focusing property

[Дрюша]

Gravitational lens has no focusing property

Это почему же? Что в Природе нет таких естественных образований? Допускаю. Но в дикой Природе много чего нет. Нет там параболических зеркал, нет банальных ахроматических (а тем паче - апохроматических) линзовых систем... Но никто не мешает сделать их искусственно. Можете взять карандашик с бумажкой, и аналитически прикинуть, каково должно быть распределение тяготеющих масс (по условиям задачи, абсолютно прозрачных, не преломляющих свет как оптически плотное вещество, а только гравитирующих). Это распределение предполагается сферически симметричным. То есть, плотность зависит только от радиуса (расстояния от центра). Интуиция подсказывает, что такое распределение в принципе должно быть (как функция от R). Но в Природе может быть неоткуда взяться таким объектам, которые имеют такое расппределение плотностей. Но это уже совсем другая история.

[sasa40]

Поверхность, вдоль которой провиснет стекляшка, образующая газовую линзу не парабола, а гиперболический косинус вращения, издалека на параболу похожий.  Только парабола описывается алгебраическим уравнением, а гиперкосинус - трансцендентным.  И уравнение цепной линии
тоже.  При разложении в ряд Тейлора их первые
члены с четными степенями весьма похожи.
И вообще, чтобы гиперлинза была сферической или параболической нужно стекляшку сделать с изменяющейся толщиной и заново решить уравнение цепной линии. Можно подобрать такую
зависимость ее толщины от радиуса, что сферическая аберрация конкретно устремится к нулю!  Круто? Возможно!  А газ внутри надо заменить на жидкость - у нее коэфф прелом больше.

[bibliograf]

 Жидкостные апохроматические объективы на этом форуме уже обсуждались -
у Vladima такой объектив есть живьем. В качестве жидкости в нем используется
перфтортриалкиламин - он в медицине применяется как кровезаменитель.
У этой жидкости очень маленькая дисперсия - такая же как у флюорита и фторфос-
фатных стекол типа ОК - поэтому в комбинации с обычными стеклами можно
построить апохроматический объектив! Цена фторированной жидкости на порядок
меньше чем у стекол ОК и, тем более, флюорита - в 80-е годы жидкостные объективы
всерьез изучались.
Деформацию плоскопараллельной пластинки для получения асферических поверхностей
высших порядков применял еще в 30-е годы Барнхард Шмидт для изготовления своих
корректоров - позднее появились и другие модификации вакуумного метода - например,
плоскопараллельная заготовка опирается не только на края вакуумной камеры, но и
поддеживается кольцеобразным выступом дна камеры - получаются два независимо
вакуумируемых объема - таким образом, центральная и внешняя кольцеобразная зона
нагружаются по-разному.

[sasa40]

О, как все серьезно.  И как результаты у жидких линз?
Нашлось им применение?

[bibliograf]

 Результаты очень скромные. Коэффициент преломления жидкости очень сильно зависит
от температуры, кроме того, при малейшей неравномерности температуры в линзе возникнут
конвекционные потоки - они будут действовать как свили в стекле. Значит, линзу надо
термостатировать с точностью до десятой градуса! Впрочем, избавится от конвекционных
потоков можно было бы, загустив заполняющую линзу жидкость - типа стекловидного тела
в глазу. Я не слышал чтобы такое делали.