Наивные вопросы про спектроскопию

[библиограф]

 

как бесщелевой с коллиматором.

Теперь ещё упростим схему и будем наблюдать дифракцию белого света через единственную
щель. Мы увидим примерно такой спектр.
Это тоже бесщелевой спектроскоп? Или, всё-таки, щелевой?

[voiserg]

На практике Вы на ОДНОЙ щели (без дифрешетки ) не сможете получить необходимого высокого разрешения.
От света звезды без телескопа не получите и минимально необходимой освещенности сенсора, а другие источники не дадут Вам такой высокой скорости относительно прибора (если не разбирать здесь опыты Айвса и Стилуэлла с "катодными пучками" - это отдельная НЕ астрономическая тема - но и там не обошлось одной щелью без дифрешетки и телескопа).
 
Теоретическое разрешение для скоростей порядка 10 км/с должно быть порядком не хуже 10000, то есть должна быть решетка с не менее чем 10000 щелями-штрихами.
 Подсчеты krussh говорят, что щелей-штрихов должно быть еще больше.
А когда речь идет не о построении картины в рамках общепринятой теории, а наоборот, о новом неизведанном доселе эффекте, то и этого будет маловато и  "субпиксельную точность" вряд ли кто-то признает достоверной.
Вы все это и сами хорошо знаете, поэтому не надо меня "дергать за здесь" .
Мне нужны если уж не соратники и единомышленники, то по крайней мере конструктивные оппоненты, а не гробовщики, заколачивающие гвозди как попало и куда попало.

[krussh]

Зависит ли проявление эффекта от угла между вектором собственного движения и направлением дисперсии?
Эффект зависит от абсолютной скорости объекта или от видимой угловой скорости объекта?
Сдвиг спектра пропорционален скорости, квадрату скорости или ...?
Пробовали проверить корреляцию между наблюдаемым эффектом и известными собственными движениями объектов?
Зависит ли эффект от высоты и азимута объекта?
Зависит ли эффект от времени года?

[Gleb1964]

Хотя рассмотрение эффекта аберрации света, выходит за рамки данной темы, но немного остановлюсь на этом.
У voiserg изначальная проблема идет от непонимания аберрации света, и это непонимание трансформировалось в идею о "тангенциальной дисперсии", якобы вызванной поперечной составляющей скоростей источника и приемника. Напомним (это для тех, кто неосведомлен), что аберрация света связана с конечной скоростью распространения света (волнового фронта) и вызывает смещение видимого положения источника при наличии поперечной составляющей движения между источником и приемником.
Представим, что в одной точке есть множество наблюдателей, двигающихся с разными поперечными скоростями по отношению к источнику, так вот, каждый наблюдатель будет видеть источник в разном направлении. Теперь представим, что мы смотрим на это со стороны - мы увидим, что у каждого наблюдателя телескоп направлен под разным углом, и все смотрят мимо звезды, кроме наблюдателя, который имеет такую же поперечную скорость относительно источника, как и мы.
Поскольку каждый наблюдатель направляет телескоп на звезду туда, где он ее видит, для каждого наблюдателя волновой фронт при этои строго перпендикулярен оси наблюдения, накаких "тангенциальных" эффектов в у наблюдателя нет, их можно надумывать только глядя со стороны и не понимая происходящего.
А при некорректно сделаном эксперименте вылезает куча вторичных эффектов, которые надо критически переосмысливать. Причем, когда есть смесь многочисленных источников ошибок, очень трудно выявить источник, потому что эффект варирования одного параметра забит ошибками от других.
Применение щелевого спектрометра уменьшает количество возможных источников ошибок, но нет такого четкой линии различия, когда спектрометр щелевой становиться безщелевым - просто постепенно развигая щель можно перейти от одного к другому, и становиться неясно, где проходит эта линия раздела.
По поводу "взаимодействия" света с щелью и другими оптическими компонентами скажу, что есть отражение, преломление, поглощение и рассеяние света.
Отраженный и преломленный свет может менять направление, иметь поляризационные эффекты (и даже всегда, наверняка, имеет такие), но в остальном прошедшие фотоны идентичны пришедшим на вход оптической системы. А вот рассеянный свет - это свет, провзаимодействовавший с веществом, он уже изменился, он представляет проблему и с ним надо бороться, потому что он вносит искажения. Но его процент невелик и применение щели, как правило, способствует его устранению.

[voiserg]

Хотя рассмотрение эффекта аберрации света, выходит за рамки данной темы, но немного остановлюсь на этом.
У voiserg изначальная проблема идет от непонимания аберрации света...

В Вашем замечанении есть резон.
За настойчивый интерес к явлению аберрации света меня забанили как раз четыре года назад
Аберрация звезд (от Брэдли...)
Аберрация звезд (от Брэдли...)

За прошедшее с тех пор время разработал метод наблюдения аберрации в приполярной области и благополучно ее наблюдал больше года, от сих
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=39330.msg495294#msg495294
до сих
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=39330.msg542115#msg542115

Затем были еще наблюдения аберрации в приполярной зоне через телескопы с водой (по следам наблюдений Эйри)
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=42759.0
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=42080.msg556606#msg556606

Так что замечания Глеба резонные, но относятся не ко мне, а к тем, кто аберрацию НЕ наблюдал.

В этой же спектро-теме ситуация вообще иная, потому что я изначально пишу о явлении которое я уже наблюдаю, и не потому, что открыл его случайно и по незнанию, а потому, что "охотился" за ним долго - и теоретически и практически.

Кстати, эта охота началась тоже несколько лет назад со знакомства с работой Ангстрема
""О новом определении длины волн света, а также о методе оптического определения поступательного движения Солнечной системы" (1865)."
Эту работу я пытался обсуждать на Астрополисе,
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=41787.0
 но никто из корифеев так и не осмелился написать, в чем был не прав Ангстрем.
Я нашел, что Ангстрем не мог получить заявленный им эффект по многим причинам, но главное - он наблюдал спектр Солнца, относительно  которого Земля совершает периодическое центрально-орбитальное движение, и спектрометр у Ангстрема был щелевой, хотя в остальном - кроме щели с коллиматором - я повторил его схему.
Эффекты у нас не одинаковые.
Ангстрем опирался на эфирную теорию, по которой он надеялся получить "аберрационный" спектро-эффект даже в щелевом спектрометре при наблюдении Солнца - насколько это ему (не)удалось можете решать сами.
Я же эфир не употребляю и  наблюдаю эффект, отличающийся от ожиданий Ангстрема.

[voiserg]

Зависит ли проявление эффекта от угла между вектором собственного движения и направлением дисперсии?
Эффект зависит от абсолютной скорости объекта или от видимой угловой скорости объекта?
Сдвиг спектра пропорционален скорости, квадрату скорости или ...?
Пробовали проверить корреляцию между наблюдаемым эффектом и известными собственными движениями объектов?
Зависит ли эффект от высоты и азимута объекта?
Зависит ли эффект от времени года?

Наблюдений еще не много, поэтому могу ответить только "в первом приближении".

- Зависит ли проявление эффекта от угла между вектором собственного движения и направлением дисперсии?
Да, зависит, и об этом я уже писал.
Тангенциального эффекта нет, если относительное движение направлено параллельно штрихам решетки (перпендикулярно растянутости спектра - не называю это дисперсией по указанной выше причине, чтобы не путать с дисперсионными призменными спектроскопами).

- Эффект зависит от абсолютной скорости объекта или от видимой угловой скорости объекта?
Эффект зависит от скорости прибра наблюдения (наблюдателя) относительно поля источника света, кинематически связанного с источником
 V12=V1-V2

- Сдвиг спектра пропорционален скорости, квадрату скорости или ...?
Полагаю, эффект первого порядка по скорости.

- Пробовали проверить корреляцию между наблюдаемым эффектом и известными собственными движениями объектов?
Да, пробовал, поэтому начал с Арктура, который с самым большим собственным движением из всех ярких звезд.
Но на конец августа и сентябрь, когда Арктур заходил еще не очень низко, его собственная скорость была направлена как раз почти вдоль штрихов решетки, поэтому эффект не проявился  (не говоря уже про "буйный спектроскопический характер" Арктура и недоработки системы ведения). Попробую еще раз в новом году, когда Арктур будет на востоке двигаться поперек штрихов решетки.

Перешел на восток - установил повторяющуюся несимметричность ветвей спектра у Альдебарана и Бетельгейзе (собственное движение их небольшое, но допускаю проявление орбитальной скорости Земли). От Капеллы устойчивых результатов не получил, потому что она другого класса  и дублет от нее хуже получается.

Перешел на Полярную, но с ведением там свои проблемы, а со спектром от Полярной дела еще хуже - дублет натрия отчетливо проявляется только при очень чистом небе, а погода существенно испортилась (три недели неба нет). За те две недели, что удалось понаблюдать в сентябре-октябре, эффект есть, но слишком часто переделывал прибор, чтобы делать четкие количественные оценки.

- Зависит ли эффект от высоты и азимута объекта?
Зависит ли эффект от времени года?

Изучаю.

[ysdanko]

Пробовали проверить корреляцию между наблюдаемым эффектом и известными собственными движениями объектов?
Да, пробовал, поэтому начал с Арктура, который с самым большим собственным движением из всех ярких звезд.

А как быть, когда движения наблюдаемого объекта нет, а эффект есть? 
Например как на картинке или вот на этом видеоролике?
https://youtu.be/WfG4c6bon7s

[ysdanko]

Особенно интересно если картинку зафиксировать. То есть остановить решетку в определенном положении. Исходный объект и то что получилось имеют совершенно разную структуру. В первом случае круги с "бахромой, во втором шестеренки.
Возможно то же самое происходит и с вашим "эффектом", когда при изменении положения телескопа изменяется  положение решетки (изменение юстировки, хлипкость конструкции).

[krussh]

то есть для спектральной двойной звезды это будут две синусоиды со сдвигом по фазе на пи/2?
и каким скоростям соответствует измеренный эффект?

[ysdanko]

то есть для спектральной двойной звезды это будут две синусоиды со сдвигом по фазе на пи/2?
и каким скоростям соответствует измеренный эффект?

Так там же все известно. И никаких "тангенциальных Эффектов" не наблюдают.
II и IV на рисунке. 

[voiserg]

И никаких "тангенциальных Эффектов" не наблюдают.

На щелевых спектрометрах этого не наблюдают по указанным мной выше причинам.
И на существовавших бесщелевых тоже - разрешения не хватает или "афокальный корректор" мешает.
Я пока тоже не наблюдаю - до спектрально двойных еще не добрался.
Допускаю, что та пляска линий, которую наблюдал в спектре Арктура, связана с его двойственностью.
Но настаивать не буду - я ведь не видел его щелевых спектров в то же самое время.
Уговаривать вас делать со мной это открытие уже надоело.
Не хотите - не надо.
Сам справлюсь, или другие помощники найдутся - круглолицые, а я глаза прищурю для компании.

[Михаил Марычев]

пока тоже не наблюдаю

из всего написанного на последних нескольких страницах темы мне так и не стало понятно, наблюдали ли Вы описываемый Вами эффект или нет? Если наблюдали, то как Вы фиксировали результаты? Чёткое описание прибора, методики измерений и полученных результатов - это необходимые условия того, чтобы Вам смогли ответить по существу и оценить достоверность Ваших результатов. Кроме того, эти вещи необходимы и для возможного воспроизведения опыта независимыми экспериментаторами.

[Eddy_Em]

Что за "тангенциальный эффект" уже несколько страниц мусолят?

[Михаил Марычев]

Что за "тангенциальный эффект" уже несколько страниц мусолят?

Для большинства в этой ветке это пока загадка  . Дружно пытаемся понять, о чем говорит voiserg, задаём наводящие вопросы...

[ysdanko]

И на существовавших бесщелевых тоже - разрешения не хватает или "афокальный корректор" мешает.

Афокальный корректор не обязательно должен быть из стекла. Существуют полностью зеркальные схемы. Например на основе системы Мерсена.

"использована вогнутая дифракционная решетка с радиусом кривизны 500 мм и размерами заштрихованной части 50 X 55 мм. Штрихи нанесены на алюминиевом слое, покрывающем стеклянную подложку. Число штрихов 1200 на 1 мм, форма штрихов выбрана так, что обеспечивается максимальная концентрация света около 2600 Å. Дисперсия спектрографа - 32 Å/мм, а угловой масштаб в фокальной плоскости камеры спектрографа равен 2,5 Å на 1 мм. При точности слежения за звездой порядка одной угловой минуты спектральное разрешение такого спектрографа составляет около 5Å (в области 2600Å)." (С)
http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/salyut-na-orbite/02.html

[voiserg]

Я уже несколько раз написал, что для выявления тангенциального эффекта не должно быть преобразований плоского фронта волн света звезды до попадания на дифрешетку (насколько это позволяют условия атмосферы, не зависящие от схем).
Поэтому дифрешетка должна быть  плоская, в самом начале схемы - в апертуре телескопа.
Вы же норовите это условие "трансформировать" и подсунуть ДРУГИЕ схемы, на которых эффект не проявляется по указанным мной причинам.
Все подробности тоже описал достаточно информативно.
Не видит и не понимает тот, кто не хочет видеть и понимать.
Очевидно потому, что получаемый мной результат не вкладывается в ваш "горизонт событий".
Я с этим ничего не могу поделать, сколько бы ни писал.
На месте с вами топтаться не хочу, пойду дальше опять один (как один уже дошел до жизни такой).


ЗЫ

Если вы кефирщину пытаетесь развести, то вряд ли найдете здесь единомышленников.

Обвинения в эфиромании тоже уже обсуждались.
Вы с официально принятой теорией стоите гораздо ближе к эфирным основам , чем я.

С какого перепуга... ?

Когда соберете такую схему, как у меня - бесщелевую, бесколлиматорную, с плоской дифрешеткой в апертуре телескопа и с нужным высоким разрешением - тогда и будете возражать, если не получите описанного мной эффекта.
А до тех пор читайте внимательно уже написанное и не путайте апертуру с фокусом.

[Eddy_Em]

voiserg, что за мифический "тангенциальный эффект"?
Если вы кефирщину пытаетесь развести, то вряд ли найдете здесь единомышленников.

не должно быть преобразований плоского фронта волн света звезды до попадания на дифрешетку

Это что — городить километровую дифрешетку, чтобы хоть сколько-нибудь света собрать?
С какого перепуга в фокусе телескопа фронт будет плоским без коллиматора?

дифрешетка должна быть  плоская, в самом начале схемы - в апертуре телескопа

Смысл? Бесщелевые спектрографы, конечно, делали таким образом. Только во входную апертуру вставляли большую призму, а не дифрешетку. Потому что как вы свет будете собирать, чтобы разделить источники (это если предположить, что такую решетку вам изготовят)? Делать километровую трубу-коллиматор?

[Михаил Марычев]

При наличии тангенциальной скорости источника (относительно прибора-приемника) спектры в бесщелевом спектрометре с дифрешеткой в апертуре смещаются несимметрично - если в правом спектре смещение в красную сторону, то в левом спектре - в синюю (и наоборот).
Угловое расстояние между "одноименными" линиями спектра при этом не изменяется (если отсутствует радиальная компонента скорости  соответствующий доплеровский сдвиг).

Во-первых, само по себе смещение полоски спектра вместе со всеми его особенностями (в т.ч. спектральными линиями) по матрице фотоприёмника ещё не говорит об изменении длин волн наблюдаемых спектральных линий. Во-вторых, смещение по сравнению с чем? какова была начальная ситуация?
Если всё-таки утверждаете, что у Вас для какой-то характерной линии в спектре первого порядка идёт смещение в красную сторону (увеличение длины волны), и для этой же линии в спектре -1 порядка смещение в синюю область (уменьшение длины волны), то тогда получается, что одно и то же излучение, соответствующее этой линии, имеет в рамках одного прибора две разные длины волны? объясняйте.

[ysdanko]

При наличии тангенциальной скорости источника (относительно прибора-приемника) спектры в бесщелевом спектрометре с дифрешеткой в апертуре смещаются несимметрично - если в правом спектре смещение в красную сторону, то в левом спектре - в синюю (и наоборот).

Наблюдение одновременно спектра первого и минус первого порядка противоречит вашему утверждению о необходимости иметь прибор высокого разрешения.

Когда соберете такую схему, как у меня - бесщелевую, бесколлиматорную, с плоской дифрешеткой в апертуре телескопа и с нужным высоким разрешением

==================================================

При наличии тангенциальной скорости источника (относительно прибора-приемника) спектры в бесщелевом спектрометре с дифрешеткой в апертуре смещаются несимметрично - если в правом спектре смещение в красную сторону, то в левом спектре - в синюю (и наоборот).
Угловое расстояние между "одноименными" линиями спектра при этом не изменяется (если отсутствует радиальная компонента скорости  соответствующий доплеровский сдвиг).

Относительно чего измерялось это смещение? Если относительно нулевого порядка, то как вы к нему "привязывались" ?. И как фиксировалось возможное смещение в плоскости приемной матрицы самого нулевого порядка?
Возможно за сам "эффект" вы принимаете смещение положения максимумов первого и минус первого порядков, связанное с изменением эффективного периода решетки, которое возможно из за изменения угла падения света на решетку (например из -за недостаточно точного ведения телескопа, или из-за изменения положения самой решетки в процессе изменения углового положения инструмента (разъюстировка из-за недостаточной жесткости конструкции)

[voiserg]

Наблюдение одновременно спектра первого и минус первого порядка противоречит вашему утверждению о необходимости иметь прибор высокого разрешения.

В ваших схемах - противоречит, а в моей - не противоречит

Бесщелевой апертурный спектроскопический комплекс - БАССК
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=43091.msg562993#msg562993

 IMG1299A.jpg (58.87 КБ, 640x480 - просмотрено 38 раз.)

 Схема БАССК.jpg (34.06 КБ, 461x319 - просмотрено 45 раз.)

Я думал, что однократного размещения ссылки с описанием и фото будет достаточно для внимательных читателей - но похоже, что на каждой странице нужно повторять все, написанное на предыдущих, с другой стороны давая повод для обвинений в навязчивой саморекламе и кросспостинге.
Вы этого хотите ? - Я не хочу, но приходится

Во-вторых, смещение по сравнению с чем? какова была начальная ситуация?

Относительно чего измерялось это смещение? Если относительно нулевого порядка, то как вы к нему "привязывались" ?. И как фиксировалось возможное смещение в плоскости приемной матрицы самого нулевого порядка?

Уже объяснял - повторю

Цитата: krussh от 10.10.2017 [09:18:16]

Мне сложно понять что именно на Вашем изображении. Смущает, что нулевой порядок не на оси дисперсии.

Нулевой порядок не на оси дисперсии потому, что получен он в телескопе и на кадре не от дифрешетки, а от зеркальца, установленного ПЕРЕД дифрешеткой - как раз для того, чтобы наблюдать изображение звезды рядом с отслеживаемой линией спектра и вести нужный отсчет для изменений по Доплеру.
Консрукцию своего спектроскопа подробнее описал на Астрополисе
http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=43091.msg562993#msg562993

На другие вопросы и замечания тоже уже отвечал, но приходится здесь делать ретро-сборник:
 вот на это:

то тогда получается, что одно и то же излучение, соответствующее этой линии, имеет в рамках одного прибора две разные длины волны? объясняйте.

уже три раза отвечал

Эти сдвиги не связаны с изменением частоты света (как в эффекте Доплера).

Чтобы не тянуть интригу, поясню на простейшем примере формулы угла нормальной дисперсии
Sin(a)=L/h
L - длина волны
h - период решетки.
В эффекте доплера угол дисперсии изменяется из-за изменения эффективной (наблюдаемой) длины волны.
А в чистом тангенциальном эффекте угол дисперсии изменяется из-за изменения эффективного периода решетки.

А я и  не писал, что изменяется спектральный состав света.
Я писал, что тангенциальный эффект не связан с изменением часты (частот), он связан с изменением эффективного периода решетки при тангенциальном движении относительно источника с его полем, в котором распространяется его свет.

А вы по кругу ходите - с полузакрытыми глазами - вместо того чтобы внимательно ознакомиться или самим сделать такой же прибор и в него посмотреть.