Прошу помочь советом

[Алекс-астро]

Добрый день, уважаемые форумчане, с наступающим праздником. В подарок получил неизвестное по параметрам зеркало, с отличным Au покрытием. Рабочий диаметр 212мм, фокусное расстояние, измеренное по методике 1/2F+1/2F=1/F, дало результат F=3240мм. Решил сделать Ньютон. Из-за очень большого фокусного расстояния, в оптическую схему добавил осевое отражающее зеркало диаметром 55мм, расположенное на расстоянии 2300мм от ГЗ, а диагональное зеркало (36ммх25мм), расположено на расстоянии 1780мм от ГЗ. По некоторым причинам решил сделать сборно-разборную вилочную рамную конструкцию длинной в сборе 2465мм (три части: 1025мм  (нержавейка-проф.труба)+970мм (алюминий-проф.труба)+480мм (тв. пор. дерева-брусок)). Изготовил, выполнил пробную сборку, выставил соосность зеркал, отъюстировал. Первые наблюдения показали довольно неприятный визуальный эффект. Окуляры 24мм, 15мм и 10мм дают размытое  ахроматичное изображение звезд (визуальное), которое, практически, невозможно четко отфокусировать (фокусер с ходом 150мм). Изображение звезд ставил в центр поля, для исключения дополнительных аберраций. При перемещении окуляра 15мм из дофокуса (примерно -30мм) через условный фокус (0мм) к послефокусу (+30мм) диаметр светового пятна изображение звезды меняется по диаметру примерно в два раза (меньший диаметр в положении условного фокуса 0мм). Почитал теорию - то, что получилось очень похоже на осевую продольную аберрацию, обусловленную не параболической формой главного зеркала. Но при отношении 1:15 для ГЗ такой эффект кажется маловероятным, если только это зеркало не эллиптическое. Подскажите, пожалуйста, есть ли какие-либо домашние способы контроля или измерения формы поверхности зеркала. Возможно кто-то подскажет какие еще могут быть причины подобной расфокусировки. Может быть дело совсем не в оптике?  Благодарю проявивших интерес к проблеме.

[Vladstar]

Зеркало с такими параметрами с огромным запасом может иметь сферическую форму. Проверьте из радиуса кривизны, изготовив примитивный теневой прибор.

[Грехов Михаил]

неизвестное по параметрам зеркало, с отличным Au покрытием.

Реальное злато? Земной аналог Джеймса Вебба?

фокусное расстояние, измеренное по методике 1/2F+1/2F=1/F

Какая-то странная методика. Измеряли то как? Для начала просто спроецировать им далекое изображение на бумажку и измерить расстояние от ГЗ до него.  Ньютон с такими параметрами - фокус более 3-х метров специфическая вещь.... Наблюдать то в такой как? Стоя на высокой стремянке на высоте 3 метра ради  212мм? Да и монтировка для оного - тот еще фрукт. Хорошо бы фокус был бы не более 1000мм. Непрактично.... и требует перешлифовки и переполировки на меньший фокус и замену злата на алюминий. Зачем вам все наблюдать в желтизне?

Фото бы еще всей этой конструкции в студию....  интересно поглазеть на вилку с длиной под 2.5 метра.... и трубищу.

Слишком большое количество переотражающих элементов может снижать суммарную точность. Добавлять экранирование. Откуда плоские зеркала - вторичка и третичка? Они с какой точностью сделаны?   

 

[mikeef]

Золотое покрытие - не большой я специалист, но, почти уверен, что это для ИК-диапазонных затей. Если так, то поверхность для видимой части спектра может быть с достаточными огрехами, чтобы все визуальное испортить. Ну, и да, Михаил прав - три метра для Ньютона с апертурой 200 мм - это сродни мазохизму  

[библиограф]

Почитал теорию - то, что получилось очень похоже на осевую продольную аберрацию, обусловленную не параболической формой главного зеркала. Но при отношении 1:15 для ГЗ такой эффект кажется маловероятным, если только это зеркало не эллиптическое.

Если зеркало позолоченное и длиннофокусное, то весьма вероятно, что оно от оптического
резонатора ИК-лазера, в инфракрасном диапазоне золото отражает лучше, чем алюминий! 
Если длина волны 10 микрон,  как, к примеру, у лазера на углекислом газе, то требования к точности формы поверхности весьма нестрогие, несколько микрон!
Естественно, поверхность этого зеркала может и не быть сферической или  параболической,
а вообще какой-нибудь сложной формы, если при этом допуски укладывались в технические требования, то всё в порядке! Но в видимом диапазоне оно годится лишь как зеркало для бритья; я сам таким пользуюсь, очень элегантно!
http://www.youtube.com/watch?v=DjvF-wqNuVE#
А если это был газоразрядный молекулярный лазер, например, на парах синильной кислоты,
то у него длина волны - 337 микрон , вообще, уже радиоволновый, а не оптический диапазон!
Соответственно, и требования к точности отражающей поверхности
Попробуйте использовать это зеркало в телескопе Гершеля, вообще исключив плоские зеркала
Этим вы сразу обнаружите источник аберраций!
Пример конструкции длиннофокусного рефлектора:
http://www.ruruobservatory.org.nz/php/teleLongNewt.php

[Алекс-астро]

Еще раз добрый вечер. Спасибо за ответы и советы. Пояснения для Грехова Михаила про измерение фокусного расстояния. Маломощную лампочку накаливания, скажем от авто, располагаем в плоскости белого экрана (лист бумаги или картона) и размещаем все параллельно плоскости зеркала на произвольном расстоянии. Перемещая экран с горящей лампочкой на двойное фокусное расстояние обнаруживаем на экране четкое изображение накаленной спирали лампочки по размерам равное размеру самой спирали. Многократные измерения показали очень высокую точность - миллиметры, тогда как измерение по изображению солнца в фокусе дает погрешность сантиметры (так получалось у меня). По поводу удобства/неудобства наблюдений - при угле места 45 град, высота окуляра над основанием вилки составляет 1430мм. При выставлении вилки по полярной оси добавится еще 180мм. Не так все плохо, хотя согласен для зеркала 200мм получился тот еще монстрик... Приношу извинения за темноватые фото, не стал ждать светлого времени суток для фото сессии. Когда зеркало мне дарили, обмолвились, что оно от какого-то мощного лазера... Поэтому, интуитивно предполагал, что оно может и не подойти по каким-то параметрам. Что бы не делать пустую работу, запроектировал сборную рамную  конструкцию телескопа с перспективой на Ньютон 14" с фокусом 90"...110", предполагая удалить последнюю (деревянную) ступень конструкции... Скорее всего, Вы, библиограф, правы, что это зеркало для визуальных наблюдений не обладает достаточной точностью сферичности/параболичности. А жаль, зеркало не только аккуратно сделано, оно еще и просто красивое. Когда его берешь в руки испытываешь некое эстетическое удовольствие... Поэтому, сразу отказываться от него обидно, придется освоить теневой метод испытаний и проверить форму его отражающей поверхности. Может быть продольные осевые аберрации обусловлены еще какими-то причинами. Кстати, поясните, пожалуйста, теневой метод имеет ли достаточную для практики точность исследований сферичности/параболичности поверхности зеркала?  Может быть нужно что-то более сложное?  Благодарю всех за ответы и советы. Еще раз с праздником и ясных всем ночей.

[Грехов Михаил]

Перемещая экран с горящей лампочкой на двойное фокусное расстояние обнаруживаем на экране четкое изображение накаленной спирали лампочки по размерам равное размеру самой спирали.

Ну вот.... можно вместо лампочки взять яркий светодиод... и таким образом как бы расположить его в плоскости экрана (по сути дела прикрепив его к оному) а потом находясь в радиусе кривизны ГЗ попросту разделить его на два, покуда фокус в 2 раза меньше, чем радиус.

А так - конечно надо перешилифовывать, переполировывать заново.... иметь уже алюминиевое покрытие. И обычную диагоналку без всякого промзеркала диаметром 55мм. Так все получится куда компактнее и легче.

Теневой метод (в чистом виде) хорош для сферических зеркал.... точность вполне себе. Потом для параболических - умеренной светосилы - это позонная проверка по Милье-Лакруа. А вот для весьма светосильных зеркал - все ухудшается. И надо бы уже эталон - идеально плоское зеркало. И тут и парабола лучше контролируется и в связи с двойным отражением точность еще выше.

Наблюдения из окна -ней айс. Поскольку дом не остывший, то теплый воздух выходя через окно формирует мощную турбуленцию и звезда "пляшет" и никогда вы не получите хороший дифракционный диск. Инструмент не термостабилизирован. Посему только улица и еще там его с часик поотстаивать. Потом заносить как-то укутав.     

[Lex1]

Решётку ронки не пробовали? На потенциально больших ошибках она может быть понятней.

[Алекс-астро]

Михаил, мне кажется светодиод для определения фокусного расстояния не очень подойдет. Почти все светодиоды имеют линзы для обеспечения нужной диаграммы излучения. Эта линза исказит истинное положение точки излучения (как линза Барлоу+). Появится систематическая погрешность, особенно у светодиодов высокой яркости, у которых большой диаметр. По поводу наблюдений из теплого помещения. На свой старенький рефрактор я в холодную погоду одеваю метровый тубус из пеноизола, который не позволяет теплому вертикальному потоку воздуха пересекать зону наблюдений. Этот тубус как-бы прорезает теплый воздушный поток, потому что первые пол метра находятся в помещении (одет на телескоп), а дальние пол метра торчат из оконного проема уже на улице. Хватает на пять - десять минут непрерывных наблюдений, поэтому предварительную настройку на объект выполняю без тубуса (он легко съемный). Внимательно изучил Сикорука по теневым методам испытаний зеркала. Возникло несколько вопросов. Поясните, пожалуйста, если облучение зеркала происходит с расстояния 6,5  метров (в моем случае) через отверстие в фольге с диаметром 0.2 мм, то освещенность зеркала будет явно недостаточной для визуальных наблюдений теневой картины с расстояния 6.5 метров. Можно ли что-то изменить для улучшения условий наблюдения? Прочитал, что в некоторых случаях, при недостаточной яркости картинки) приходится использовать дополнительную оптику, типа маленькой подзорной трубы, - получается, что нужно создавать достаточно сложную оптическую систему. Ее ведь тоже надо отъюстировать и протестировать... Может быть есть возможность воспользоваться уже имеющимся у кого-нибудь теневым измерителем? Посоветуйте как быть. Готов даже отвезти свои зеркала в какую-нибудь серьезную оптическую лабораторию для испытаний и контроля поверхностей. Может и в этом кто-то мне подскажет куда можно обратиться. Заранее благодарен.

[Грехов Михаил]

Михаил, мне кажется светодиод для определения фокусного расстояния не очень подойдет. Почти все светодиоды имеют линзы для обеспечения нужной диаграммы излучения. Эта линза исказит истинное положение точки излучения (как линза Барлоу+). Появится систематическая погрешность, особенно у светодиодов высокой яркости, у которых большой диаметр. По поводу

Это не так.... светодиоды высокой яркости - даже если они полукруглые, то там ошибка будет несколько мм буквально. А есть и такие светодиоды, которые просто с люминофором. В общем при проектировании телескопа ошибка в 5мм совершенно несущественна и выберется фокусером. Нет смысла измерять точнее. И светодиода вполне достаточно.

На свой старенький рефрактор я в холодную погоду одеваю метровый тубус из пеноизола, который не позволяет теплому вертикальному потоку воздуха пересекать зону наблюдений. Этот тубус как-бы прорезает теплый воздушный поток, потому что первые пол метра находятся в помещении (одет на телескоп), а дальние пол метра торчат из оконного проема уже на улице. Хватает на пять - десять минут непрерывных наблюдений, поэтому предварительную настройку на объект выполняю без тубуса (он легко съемный)

Этого недостаточно. Телескоп тоже нагрет и как там струит еще неизвестно. Сама крыша дома тоже более теплая - это запросто. Такой тип наблюдения не катит. У меня даже с лоджии - тоже её проветривать не менее часа и более-менее наблюдения возможны в теплое время, когда отопления выключат и внутри домов будет более менее прохладно... даже соседние крыши с вентиляциями и то парят.

[mikeef]

Ваша насущная задача сейчас - это оценить, что вам попалось в руки - зеркало для ИК и более длинных волн - где допуски таковы, что зеркало для видимого света совершенно неприменимо или что зеркало более-менее. Вот тут, поверьте, хватит ножа Фуко в самом его грубой реализации, как у Сикорука. А рассуждать о совершенстве - можно долго. И ни в какую лабораторию зеркало нести не нужно - легко справитесь сами, потом будет, что вспомнить и удовольствие получите от процесса

[библиограф]

 То, что это зеркало для ИК - вне всякого сомнения, поскольку золотое покрытие.
Я уже предлагал простейший способ проверки - собрать чикинскую доску три метра и
посмотреть, как будет работать вогнутое зеркало без дополнительных  плоских зеркал, в схеме
Гершеля.
Возможно, дело как раз, в плоских зеркалах плохого качества!

[ysdanko]

Когда зеркало мне дарили, обмолвились, что оно от какого-то мощного лазера...

Если зеркало от лазера, то покрытие скорей всего хорошо отражает только в узкой спектральной области (покрытие селективное). Во всем видимом диапазоне покрытие может отражать не значительный процент падающего света. Поэтому лучше было бы такое зеркало перепокрыть алюминием.

[Алекс-астро]

Спасибо всем за советы. Решил сделать чикинскую доску с Гершелем. Большие сложности возникли с окулярным узлом. Юстировочные элементы даются с трудом. Пожелайте успешного преодоления сложностей...

[библиограф]

Если зеркало от лазера, то покрытие скорей всего хорошо отражает только в узкой спектральной области (покрытие селективное)

Просто вы  видели только зеркала от маленьких гелий-неоновых лазеров - там, действительно,
применяют зеркала с многослойным диэлектрическим покрытием.
Гелий-неоновый лазер может генерировать в ИК-диапазоне,  3.39 и 1.15 микрона.
Чтобы получить генерацию на 632.8 нм, необходимо селективное покрытие,
с коэффициентом отражения на этой длине волны лучше 98-99%.
В видимом диапазоне такое отражение можно получить только с многослойными диэлектрическими
зеркалами, а в ИК многие металлы - медь, серебро, золото, отражают более 98% света, поэтому
сложные в изготовлении многослойные зеркала в ИК просто не нужны.
Кроме того, у мощных лазеров важна устойчивость покрытия: при мощности несколько киловатт на
см^2, диэлектрическое зеркало просто испарится, даже медные позолоченные зеркала требуют
водяного охлаждения.
     

[ysdanko]

Просто вы  видели только зеркала от маленьких гелий-неоновых лазеров - там, действительно,
применяют зеркала с многослойным диэлектрическим покрытием.

Ага. Просто не подумал, что это зеркало может быть от СО₂ лазера. Там действительно используются либо медь либо золото, а для выхода излучения зеркала с центральным отверстием. По молодости запускал газоразрядный углекислотный  лазер. Непрерывная мощность 10кВатт. 

[ekvi]

Подскажите, пожалуйста, есть ли какие-либо домашние способы контроля или измерения формы поверхности зеркала.

Первое, что необходимо (и доступно!) - сделать простейший теневой прибор: Ф или ширина источника света ~ 0.02 мм, и с его помощью исследовать форму поверхности своего зеркала по книге Навашина. Скорее всего, как уже Вас предупредили, зеркало имеет несферическую форму, и его придётся переполировать.
И ещё. Если одно из Ваших зеркал покрыто с тыльной стороны (свет отражается внутри стекла), то оно является линзой Манжена и не пригодно для астрономических целей.

[Алекс-астро]

Доброго вечера всем. Сделал простейшего Гершеля. Результат испытания зеркала тот-же, что и в телескопе - нет резкой фокусировки удаленных объектов и звезд. Понял, что необходимо провести теневые испытания. Самым сложным оказалось найти затемненное сухое помещение с длиной 7 метров. Сделал теневой прибор по Сикоруку.  Немного потренировавшись получил следующий два варианта теневых картинок. Первый вариант: на двойном фокусном расстоянии от зеркала устанавливаю иск. звезду и экран с диафрагмой 7мм, затененной справа до половины вертикальным ножом; зрачок глаза приближаю к ножу на расстояние 10мм; при этом изображение иск. звезды занимает лишь часть апертуры зеркала (примерно 1/3...1/4 диаметра) - остальная часть зеркала темная; фокальное, предфокальное и зафокальное изображение теневой картинки на рис 1, 2,3. Фотки сделал, но на них все тонкие элементы смазаны из-за недостатка разрешения фотокамеры, поэтому привожу рисунки. Второй вариант:  чуть ближе чем на двойном фокусном расстоянии от зеркала устанавливаю иск. звезду, а экран с диафрагмой 7мм, затененной справа до половины вертикальным ножом устанавливаю на таком расстоянии, что бы в зрачок глаза (на расстоянии 10мм от ножа) зеркало было бы полностью освещено изображением иск. звезды. Рисунки в следующем посте из-за ограничений на сообщения

[Алекс-астро]

Итак, повторю условия получения второго варианта теневых картинок. Чуть ближе чем на двойном фокусном расстоянии от зеркала устанавливаю иск. звезду, а экран с диафрагмой 7мм, затененной справа до половины вертикальным ножом устанавливаю на таком расстоянии, что бы в зрачок глаза (как и в первом опыте, на расстоянии 10мм от ножа) зеркало было бы полностью освещено изображением иск. звезды. Картинки при этом имеют довольно странный вид - рис. 4,5,6 (фокальное положение, предфокальное и зафокальное, соответственно).
Если ориентироваться на первую серию картинок, зеркало супер грубо обработано для видимого участка  р/волн и имеет кольцевые глубокие канавы. Если ориентироваться на вторую серию картинок, то зеркало имеет хаотично расположенные кратеры и холмы. Однако, я впервые пользовался теневым прибором и скорее всего что-то сделал не так как нужно. У кого есть опыт в теневых испытаниях, подскажите, пожалуйста, где мои ошибки и как их исправить. Благодарю всех за ответы.

[ekvi]

подскажите, пожалуйста, где мои ошибки и как их исправить

Вы ж пока не касались поверхности своего зеркала?
Как я полировал бы это ИК-зеркало, для которого главное - чистота? После шлифовки поставил бы на сукно и полировал как можно дольше на больших оборотах. При этом от радиуса останутся одни воспоминания, а на поверхности зеркала образуются кольцевые канавки, типа стиральная доска, и шагрень. Ваши наблюдения подтверждают сказанное.
Для полноты картины "проедтесь" теневиком вдоль оси, перемещая одновременно и ИЗ, и нож, чтобы увидеть, когда края зеркала заливаются светом. Так Вы определите и радиус кривизны на краю зеркала, и насколько испорчена его кривизна.