Проницающее увеличение

[Lex1]

Куда теоретически деваются звезды при увеличениях, отличающихся от прониающего?

Звёзды точечные объекты и пока они остаются такими, увеличение на них не влияет. Фон неба протяжённый объект, с ростом увеличения он растягивается и его поверхностная яркость уменьшается.  Соответственно, на 0.7D (где ещё не влияют дифракционные эффекты), звёзды будет лучше видны из-за более тёмного фона неба.

[Vavanzer]

Это то да. Еще фактор абераций глаза, чем больше зрачок тем больше косяков. И снова у нас паритет.
Разве только фон растягивается.
Но опять же он растягивается вплоть до 1.4 d.
Или тут фактор того что при меньшем чем 1.4 d еще и дифракционные кольца в общую "точку" сваливпются?

[Lex1]

Да, на 1D и выше уже видна неточечность звезды.

[ekvi]

видна неточечность звезды

то есть муар, образованный дифкольцами звёзд, - он, как вуаль, понижает контраст.

[ysdanko]

Звёзды точечные объекты и пока они остаются такими, увеличение на них не влияет.

Вот это утверждение мне не совсем понятно. Изображение звезды всегда имеет хоть и малые но вполне реальные размеры. И если мы поставим даже самый слабый окуляр он уже действует и увеличивает видимый размер звездочки...Точка, как известно, это чисто математическая абстракция, к реальности не имеющая никакого отношения.

[Vavanzer]

Звёзды точечные объекты и пока они остаются такими, увеличение на них не влияет.

Вот это утверждение мне не совсем понятно. Изображение звезды всегда имеет хоть и малые но вполне реальные размеры. И если мы поставим даже самый слабый окуляр он уже действует и увеличивает видимый размер звездочки...Точка, как известно, это чисто математическая абстракция, к реальности не имеющая никакого отношения.

Тут есть один момент. У глаза тоже есть предел разрешения. И если обьектив или окуляр рисуют меньше чем дифкартинка глаза, глаз выдаст "точку" которую способен выдать.

 Я так понимаю, что 1.4 d это увеличение при котором диск Эри равен разрешению глаза , т.е 1". Кольца уже туда не входят. А это от 16% собраного света от звезды.
Плюс косяки атмосферы. Значит чтоб в зачет щел свет от колец, нужно чтоб было меньше чем 1.4d.

[ekvi]

Муар - это "вуаль", сотканная из полосок света и узлов на их пересечении. Когда увеличение большое и видны дифкольца, то становятся видными и эти узлы = псевдозвёзды. В лаборатории это видно хорошо, но при численной имитации ещё лучше. На илл. - тест по звёздному полю.
Ясно, что из-за этой вуали становятся невидны настоящие слабые звёзды и туманности.

[Vavanzer]

Муар - это "вуаль", сотканная из полосок света и узлов на их пересечении. Когда увеличение большое и видны дифкольца, то становятся видными и эти узлы = псевдозвёзды. В лаборатории это видно хорошо, но при численной имитации ещё лучше. На илл. - тест по звёздному полю.
Ясно, что из-за этой вуали становятся невидны настоящие слабые звёзды и туманности.

Например в каких случаях? Судя по тому как звезды разнесены между собой, вряд ли этот эффект часто встречается. Разве только у двойных замечал, в тч оптических на расстоянии близком к дифракционному...
А взять те же шаровики. Сколько там "псевдозвезд" можно увидеть? Есть ли они на скимках Хабла?

Энергии в дифракционных дисках не так уж и много чтоб сильно этот эффект проявился.

[ekvi]

взять те же шаровики. Сколько там "псевдозвезд" можно увидеть?

Там они сольются в сплошное месиво.
Думал, достаточно подать мысль...

[Gleb1964]

Позвольте, позвольте.. Проницание для звезд это способность детектировать точечные источники, а не протяженные. В этой теме изначально идет речь о влиянии увеличения на проницание. Детектировать источник означает, что на детекторе (на глазном дне) сигнал от источника превысил порог детекции, определяемый суммарными шумами на детекторе. Вместе со светом от звезды на детектор попадает протяженный фон. Дополнительные шумы фона повышают порог детектирования, т.е. снижают проницание. У детектора есть определенное разрешение, размер пиксела. Пиксел собирает фон пропорционально размеру телесного угла в проекции на небо. При росте увеличения, проекция телесного угла пиксела уменьшается, уменьшается собираемый фон и шум фона. Пока телесный угол пиксела приемника больше размера изображения звезды, с ростом увеличения получается выигрыш проницания. Размер изображения звезды определяется аберрациями оптики и качеством атмосферного тракта, а в идеальном случае, дифракцией на входной апертуре телескопа. В идеальных условиях наилучшее проницание будет достигнуто тогда, когда угловой размер пиксела приемника примерно сравняется с размером диска Эри.
Откуда берется фон, это другое дело. Фон дает рассеяние света в атмосфере, рассеяние на дефектах оптики и от стенок трубы, диафрагм, от переотражения бликов, от дифракции света и т.д.
А для протяженных объектов совсем другая история.   

[ekvi]

Но участники от детекторов перешли к глазу:

Тут есть один момент. У глаза тоже есть предел разрешения. И если обьектив или окуляр ...

- "от полупроводников к проводникам в целом ..."

[Gleb1964]

В лаборатории это видно хорошо, но при численной имитации ещё лучше.

это если численное моделирование сделано корректно.
Вот поле 5х5 точечных источников, изображение смоделировано в Zemax для случая когерентного и некогерентного света источников. Я постарался сделать пиксельное разрешение близкое к Вашей картинке. Когерентное освещение будет, если в лаборатории подсветить поле отверстий когерентным светом от лазера. Тогда свет от разных источников интерферирует между собой, в зависимости от разности фаз может быть конструктивная и деструктивная интерференция, когда амплитуды либо складываются, либо взаимно вычитаются. А приемник видит интенсивности, т.е. квадрат амплитуды. На поле когерентных источников видны всякие пятна и разрывы дифракционных колец.
На небе разные источники всегда некогерентны. В случае поля некогерентных источников, а это соответствует классическим звездам, просто складываются интенсивности. Вокруг источников есть неразрывные дифракционные кольца, которые просто накладываются друг на друга, но никогда не интерферируют друг с другом и не уничтожаются.
Вот сравните два случая:



и Вашу симуляцию. Мне кажется, что Ваша картинка больше напоминает когерентные источники, что неправомерно для звезд.

[Vavanzer]

взять те же шаровики. Сколько там "псевдозвезд" можно увидеть?

Там они сольются в сплошное месиво.
Думал, достаточно подать мысль...

По ним другая фишка описывается. То что видно и на фото получается - не отдельные звезды, а кластеры. В тч и на фотках Хаббла такое есть.
Это когда несколько звезд расположены на одной линии с разбегом менее чем разрешающая способность телескопа.Их видно как одну звезду.

[Vavanzer]

У детектора есть определенное разрешение, размер пиксела. Пиксел собирает фон пропорционально размеру телесного угла в проекции на небо. При росте увеличения, проекция телесного угла пиксела уменьшается, уменьшается собираемый фон и шум фона. Пока телесный угол пиксела приемника больше размера изображения звезды, с ростом увеличения получается выигрыш проницания.

Глаз устроен чуть по другому, там и проводка от сенсоров прямо спереди идет и сами сенсоры как попало и вперемешку. В условиях низкой освещенности цветные колбочки не работают. А они в перемешку с палочками.
Итоговое изображение определяется дифракционной картиной хрусталика, которую он может создать с учетом всех его косяков.
Ее размер, как я понял, больше чем размер "пиксела"

[ysdanko]

В идеальных условиях наилучшее проницание будет достигнуто тогда, когда угловой размер пиксела приемника примерно сравняется с размером диска Эри.

С размером "пикселя" засада... Физиология зрения такова, что этот размер зависит от освещенности сетчатки. Чем она меньше тем больше светочувствительных рецепторов начинает участвовать в процессе единичного акта детектирования...Из-за этого кстати и падение разрешающей способности ночного зрения по сравнению с дневным, даже не смотря на то что ночью апертура (диаметр зрачка глаза) больше, чем днем.

[Vavanzer]

Там еще косяки хрусталика. Чем больше открыт тем больше абераций, всяких там сферичек и астигматизмов.
Главное загнать изображение звезды внутрь предела разрешающей способности конкретного глаза. Вместе с диф. кольцами. Это примерно 2 диаметра диска Эри.

Итого получаем половину разрешающего, или 0.7D.
И еще чтоб окуляр точку рисовал.

[ekvi]

Мне кажется, что Ваша картинка больше напоминает когерентные источники, что неправомерно для звезд.

Глеб! Мы с Вами уже обсуждали этот вопрос. РОС считает дифракцию на 1й волне, т.е. когерентно. Ваши замечания рассматривалсь и были приняты.
Что касается звёзд ... Думаю, тут Вы напрасно лишаете звезды "права" на интерференцию. Что значит "сложение интенсивностей"? А разве  фазы аннулируются атмосферой?
Вспоминается ещё замечание Дрюши, что звёзды излучают не на одной волне, а в некотором диапазоне, поэтому и надо-де считать интерференцию (и дифракцию) на всех длинах волн. Но это же надо сделать код, хотя бы для 3-4 линий спектра, на картинке для фокуса хитро сложить цвета, чтобы обеспечить натуральность впечатления ... - больше мне нечем заняться?! Что-то за 13 лет желающих реализовать этот замысел не родилось; зато критики не переводятся ...

[Vavanzer]

Я видал подобное сложение волн на определенных двойных, у которых кольца встречались и накладывались. Получалась полоска между ними повышенной интенсивности. Но она выглядела как дифракционный артефакт.
У звезд с разной яркостью эффект толком не выражен.

[Gleb1964]

Глеб! Мы с Вами уже обсуждали этот вопрос.

Владимир Ильич, конечно, обсуждали. Я поэтому и стараюсь часто не повторятся. В данном случае, просто, было время, не поленился сравнить результат с Zemax. Заодно и выложил для сравнения.
О когерентности. Есть пространственная когерентность и временная. Звезды, как точечные источники, обладают пространственной когерентностью, но не обладают временной. Их излучение состоит из множества случайных актов излучения различных атомов, разных длин волн и случайной фазы. Длина когертности это время когерентности умноженное на скорость света, или расстояние, проходимое светом пока фаза не сбивается случайным образом. На большем расстоянии, чем длина когерентности, волна уже не может интерферировать даже сама с собой. А два разных тепловых источника некогерентны даже изначально и не могут давать интерференцию.

тут Вы напрасно лишаете звезды "права" на интерференцию

Что такое возможность интерферировать? Интерференция это возможность образования стоячей волны, когда на времени интегрирования детектором можно обнаружить эти стоячие волны. Белый свет от звезды, нефильтрованный, имеет длину когерентности порядка микрона. Посмотрите кольца Ньютона в обычном дневном свете - они исчезают через несколько колец.
И еще, когда две разных электромагнитных волны накладываются друг на друга, то они складываются по принципу суперпозиции, но это не интерференция(!). Интерференция, как я уже упомянул выше, это образование стоячей волны, причем на достаточно протяженном времени, хотя бы в течении экспозиции приемника. Две случайных волны, складываясь, образуют, конечно, случайные биения на очень коротких промежутках времени, менее 10^-9..10^-10с, но это не называется интерференцией.

[Gleb1964]

С размером "пикселя" засада... Физиология зрения такова, что этот размер зависит от освещенности сетчатки. Чем она меньше тем больше светочувствительных рецепторов начинает участвовать в процессе единичного акта детектирования...Из-за этого кстати и падение разрешающей способности ночного зрения по сравнению с дневным, даже не смотря на то что ночью апертура (диаметр зрачка глаза) больше, чем днем.

Мне кажется, что когда речь идет о проницании, о предельной звездной величине, то о каком дневном зрении и "колбочках" может идти речь? Само собой разумеется, что речь идет о ночном зрении - scotopic vision, обеспечиваемом палочками.
Еще я не понял, что за "засада" с размером пиксела. Постараюсь сформулировать по другому.
Начиная с какого-то увеличения мы начнем видеть звезду как протяженный источник света, с этого момента, с ростом увеличения, ее изображение будет ослаблятся пропорционально фону, так же, как у пространственно-протяженных источников. А начнем мы видеть звезду как протяженный источник, потому что ее размер затронет разные рецепторы на глазном дне. А тот предельный размер звезды, пока мы ее оцениваем, как точечный источник, можно считать нашим эффективным размером пиксела на глазном дне.