Объектив от ОСК в качестве объектива для рефрактора

[GTA]

Многочисленные свидетельства о более темном фоне в рефракторе, все-таки, скорее всего, связаны с некорректным сравнением (при разных выходных зрачках). Действительно, рефрактор, как правило, имеет большее фокусное расстояние, чем близкий по апертуре рефлектор. Набор окуляров у ЛА ограничен.

У меня набор окуляров достаточно широкий - 4,6,9,10,15,25,32 мм + 2х барлоу. Но дело даже не в этом, мои оба телескопа - F/5, соотвественно один и тот же окуляр дает один и тот же выходной зрачек на обоих телескопах. Последние месяцы самыми ходовыми были 4 и 6 мм. И рефрактор побеждал по черноте неба в интегральном ощущении. Другое дело, что если рефлектор доработать и приблизить к идеальному, то может разница и сотрется. Но ведь я об этом и говорю - в реальной жизни мы имеем дело не с идеальными конструкциями, они существуют лишь в нашем уме как математические модели, а с вполне материальными телескопами, купленными в магазине, сделанными на заказ или самостоятельно. Это наша реальность и от нее и надо отталкиваться. И отвергать эмпирические результаты и опыт наблюдателей никак нельзя.

[Pluto]

2GTA:
У меня нет никаких оснований сомневаться в Ваших словах.

Несколько вопросов:
Что Вы подразумеваете по интегральными ощущениями, сравнение по памяти или что то иное.
При каких наблюдениях разница казалась Вам более заметной (Deep Sky или планеты)? Кажется ли Вам, что при наблюдениях в рефрактор, диски планет выглядят ярче (или наоборот тусклее), чем при тех же окулярах в рефлектор. Не казалось ли Вам, что при наблюдениях планеты имеют какую либо окраску (оттенок)?

[GTA]

Что Вы подразумеваете по интегральными ощущениями, сравнение по памяти или что то иное.

Да, по памяти и общее впечатление, без конкретных оценок в чем-либо. Поскольку не ставил себе такой задачи как количественная оценка фона при рядом стоящих телескопах. Понимаю, что столь аморфное свидетельсво "к делу не пришьешь", но когда читаю аналогичные оценки других наблюдателей, то для меня это воспринимается естественно

При каких наблюдениях разница казалась Вам более заметной (Deep Sky или планеты)?

При обзоре неба. В вашем варианте ответов можно сказать, что дип-скай.

Кажется ли Вам, что при наблюдениях в рефрактор, диски планет выглядят ярче (или наоборот тусклее), чем при тех же окулярах в рефлектор.

На этот вопрос сложно ответить, поскольку когда смотрел планеты с рефрактором, то ставил желтый фильтр (Сатурн, Юпитер) или оранжевый (Марс) - хроматизм душить. Тогда детали четче проступали. На F/5 рефракторе без фильтров на планеты - одно расстройство. На рефлекторе чаще смотрю без фильтров.

[Gandalf]

Уважаемые коллеги, очень здравая мысль – побряцать железками.  Идея с фотографиями хороша, но практически не осуществима в плане сравнения результатов, т.к. результат будет зависить не только от типа телескопа, но и еще от многих факторов: это и тип аппаратуры, способы обработки, атмосфера, монтировка, мастерство, везение и т.д. Можно попытаться снять миры, но и в этом случае равенство эксперимента соблюсти сложно, нужны одинаковые : миры, фотоаппаратура, техника съемки, расстояние, освещение и проч. Пока наши уважаемые теоретики не без успеха жонглируют цифрами (и моей зависти к их знаниям),  предлагаю всем заинтересованным практикам (и теоретикам тоже) провести одно простое практическое упражнение (пока погоды нет) и оценить светорассеяние реальных инструментов со всеми их физическими недостатками. Упражнение простое, проводится в 2 этапа. Этап первый: днем наводим трубу на яркий равномерный фон (стена, потолок, небо) и глядим в окулярный узел без окуляра. Глядим по центру, потом максимально смещая зрачек в бок от оптической оси, в разные стороны.
Этап второй: то же самое проводим ночью, подальше от Луны и планет после адаптации зрения к темноте. После этого максимально подробно и хладнокровно, не скромничая, описываем увиденное и делимся этой радостью со всеми жаждущими. Инструменты у всех разные, очень любопытно сравнить, насколько они окажутся практически  защищенными от засветки и светорассеяния. Если есть здравая критика (кроме тухлых яиц ), или идеи по усовершенствованию данного упражнения, то они всячески приветствуются.

[Ernest]

Имелось в виду, что основным источником засветки поверхности вторичного зеркала (а не поля зрения окуляра) является все-таки рассеяние от главного

А зачем нам засветка вторичного зеркала сама по себе? Интересно попадание рассеяного света в поле зрения.

Если в вашем рисунке убрать диафрагмы в трубе, то так и получится.

Если убрать диафрагмы, то придется учитывать довольно сильное влияние скользящего отражения от стенок трубы (от стенки на главное зеркало и во вторичное). Мой опыт показывает, что хотя-бы одна диафрагма (прямо перед гл. зеркалом) должна быть. Далее надо иметь ввиду, что при глубокоматовом чернении рассеивание падающего света близко к Ламбертову (то есть равномерно во все стороны, а не только по закону зеркального отражения) и световой поток отбрасываемый в сторону вторичного зеркала будет мало зависить от конфигурации стенок (что с диафрагмами, что без).

Изображенная Вами схема источников засветки в трубе Ньютона мне хорошо знакома.

Поэтому я так долго ее и не приводил - но Ваши высказывания прямо противоречат ей.

Так, например, рассеяние главного и вторичного зеркала дает совершенно ничтожный вклад в засветку поля зрения - сотые доли процента. При этом не учитывались переотражения от трубы, и полагалось, что рассеяние на зеркальной поверхности происходит равномерно по полусфере.

А вот это неверно в принципе. Закон рассеивания на дефектах зеркального покрытия очень далек от Ламбертова. То есть диаграмма рассеивания имеет существенный максимум и он направлен в сторону отраженного луча. Так-что можете смело считать все рассеивание на главном зеркале попадающим в поле зрения - это приближение не точно, но лучше Вашего.

источник засветки – равномерный фон в пределах удвоенного апертурного угла

Надеюсь Вы имели ввиду наличие хотя-бы звезд в этом угле - следует брать среднюю яркость ночного неба, а не межзвездного фона (типа 21 зв. величины с кв. секунды).

на вторичное попадает полезный свет с учетом коэф. отражения + доля рассеянного, которая рассчитывается как соотношение площадей полусферы рассеяния главного и проекции на эту сферу площади вторичного зеркала. Затем производится аналогичный расчет для вторичного зеркала и полевой диафрагмы окуляра.

Поэтому я и привел рисунок. Вы просто не учитываете вклад ни от простивоположной стенки трубы (зона В на моем рисунке), ни от деталей крепления вторичного зеркала.

При этом, кстати, получается, что вклад рассеяния вторичного зеркала (в пределах этой схемы) значительно меньше главного, хотя бы потому, что на него попадает значительно меньше паразитного света.

Его вклад почти такой-же как и у главного зеркала - рассеивание полезного сигнала (того, что попадает в поле). Апертура засветки меньше, но больше апертура захвата опасного рассеивания (угол под которым поле зрения видно от поверхности зеркала), а закон рассеивания полезного сигнала такое-же.

В связи со всем этим, интересен вопрос – а насколько, собственно, рассеянный свет должен увеличивать фон, чтобы это было заметно глазу. По некоторым данным, глаз замечает разницу в яркости для слабоосвещенных объектов при изменении яркости на 3-5%.

Нам интересно не впечатление от яркости фона (абсолютное значение), а возможность увидеть слабый (предельный) дип-скай на фоне засветки (относительное значение - влияние на проницание). Или обнаружение слабого светила влизи яркого (Мимаса около Сатурна, спутника Марса или слабого компонента двойной звезды).

Многочисленные свидетельства о более темном фоне в рефракторе, все-таки, скорее всего, связаны с некорректным сравнением (при разных выходных зрачках).

Некорректность сравнения возможна и даже весьма вероятна, но стоит-ли на этом основании говорить, что существенной (для проинцания) разницы в яркости фона (при равных увеличениях) нет вообще?

>>Кто из нас не находил при больших увеличениях Юпитер или Сатурн по повышению яркости фона по мере приближения оси телескопа к правильному направлению?

Тут еще надо подумать, чем вызвана большая часть этого повышения фона – рассеянием в телескопе или в атмосфере. Даже слабая дымка способна значительно увеличить светящийся ореол вокруг Луны и планет.

Возможно. У меня довольно ограниченный опыт наблюдения в рефрактор. Есть только небольшая 80 мм труба для походных условий - как мне кажется в ней этот эффект (засветка поля при приближении к яркому светилу) выражен в меньшей степени чем в моих зеркальных инструментах. Впрочем слишком уж велика разница в диаметрах.

[SergeyG]

Хочу сделать уточнение, касающееся подхода к расчету засветки фона.

Цитата Pluto
“Так, например, рассеяние главного и вторичного зеркала дает совершенно ничтожный вклад в засветку поля зрения - сотые доли процента. При этом не учитывались переотражения от трубы, и полагалось, что рассеяние на зеркальной поверхности происходит равномерно по полусфере.”

 Предположение о равномерном рассеянии, описываемым полусферой, некорректно. Чуть ранее об этом уже писал Николай Ступишин, читайте, пожалуйста, внимательнее:
“Согласитесь, что функция углового рассеяния точки с учетом реального рельефа поверхности сложная и широкая. Есть характерный размер спада в 2..е...10 раз и широкие хвосты в область больших углов. Так что света, который попадет на диагоналку, а там угол конуса, собираемого ей, приблизительно равен относительному отверстию (для 1:6, около 10 град) Вам хватит, чтобы поле любого окуляра засветить”

Подробнее о рассеянии на зеркалах написано, например, на www.schmitt-ind.com/pdf/scatter1.pdf, там же приводятся типичные угловые зависимости для зеркал (BSDF - Bidirectional Scatter Distribution Function) и описываются способы их измерения.

[Pluto]

2Ernest:
>>А вот это неверно в принципе. Закон рассеивания на дефектах зеркального покрытия очень далек от Ламбертова. То есть диаграмма рассеивания имеет существенный максимум и он направлен в сторону отраженного луча. Так-что можете смело считать все рассеивание на главном зеркале попадающим в поле зрения - это приближение не точно, но лучше Вашего.

Не понял! Следет ли это понимать так, что весь свет из удвоенного апертурного угла рассеивается на главном зеркале и попадает на вторичное? Или речь идет о некоторых локальных дефектах слоя (царапины)?

Все таки какая доля рассеяного света попападает в поле зрения окуляра? Есть ли у Вас на этот счет соображения?

[SergeyG]

Я подумал, что будет уместно проиллюстрировать вопрос о рассеянии на зеркале. Ниже приведена картинка с функцией BRDF (Bidirectional Reflection Distribution Function) для некоторых зеркал (взято из www.schmitt-ind.com/pdf/scatter1.pdf). График представляет собой зависимость интенсивности рассеяния от угла отражения. Точка Х=0 указывает направление зеркального отражения. Вертикальная ось – интенсивность отраженного света в логарифмическом масштабе. Можно видеть, что практически все рассеивание (как и было неоднократно указано ранее) концентрируется в пределах плюс-минус 5 градусов от направления зеркального отражения. Как следствие мы имеем то, что 95+% рассеяния главного зеркала идет на вторичное, а оттуда – прямо в окуляр. Диафрагмы фокусера малоэффективны  для борьбы с этим рассеянием.

[Pluto]

Замечательная картинка. Очень много проясняет. Центральный пик соответствует самому отраженному лучу, далее наблюдается очень крутой спад интенсивности (напомню, масштаб по оси Y- логарифмический, и на угле в 5град интенсивность снижается в десятки тысяч раз!) и далее, мы видим почти равномерное распределение интенсивности. Степень “крутизны”, естественно, зависит от качества поверхности зеркала. Думаю, что 95% процентов энергии рассеяного  света содержится в ЗНАЧИТЕЛЬНО меньшем угле, чем 5 град.
Все это хорошо согласуется с реальными наблюдениями. Действительно, если посмотреть на ту же звезду 7m, то вряд ли вы заметите фон от нее на расстоянии уже 10мин (если вообще его заметите). А уж если она лежит за пределами поля зрения, то говорить о ее влиянии на яркость фона смешно. Так что, какое то заметное влияние могут оказывать звезды попадающие непосредственно в поле зрения (ну если это не Сириус и не Вега).
То, что весь рассеяный свет от неполевых источников попадает на вторичное зеркало, конечно не верно, хотя бы потому, что прямые лучи от них не попадают на вторичное зеркало. Кстати, это подтверждает цитата Ernesta, в теме “Крахоборство или стоить попробовать”:

>>Рассеивание отраженных лучей зеркалом составляет порядка 0.5%, стало быть только эта часть идет на повышение яркости фона (точнее та его ничтожная часть, которая попадает на вторичное зеркало).

Собственно, приведенная картинка свидетельствует о том, что неяркими внеполевыми источниками (звездами) можно пренебречь. Звезды, попадающие в поле зрения, создают заметную засветку лишь в непосоедственной близости от себя. Причем. даже в непосредственной близости она невелика, ведь мы уверенно различаем  дифракционные кольца, интенсивность которых значительно меньше центрального максимума. Судя по всему, вопрос, почему наблюдатели отмечают разницу в яркости фона в рефрактор и рефлектор при наблюдении темного неба и Deep Sky, рассеянием объяснить нельзя.

Теперь обратимся к практике. Возьмем М33 с низкой поверхностной яркостью, которую многие начинающие часто даже не могут отделить от фона. Как Вы думаете, если в поле зрения попадет звезда 7m, это сильно повлияет на видимость туманности (при малых увеличениях). Полагаю, что это влияние останется практически незаметным, ну разве только в непосредственной близости от звезды. А если звезда вне поля зрения?

Интересно, кто нибудь рассчитывал, на сколько яркость фона туманности М33 с поверхностной яркостью 14.2m превышает яркость фона ночного неба (например 22m). Посчитайте - удивитесь! И заодно прикиньте, на сколько должна возрасти яркость фона от рассеяния, чтобы она сравнялась с яркостью М33. И где взять столько рассеяного света, если нет ярких внеполевых источников (планет, Луны, фонарей и т.п.).


Цитата Ernest:
>> Или обнаружение слабого светила влизи яркого (Мимаса около Сатурна, спутника Марса или слабого компонента двойной звезды).

 Согласен! Тут губительную роль играют растяжки рефлектора. Хотя, с другой стороны, тут помогает обратная аподизация, когда достигается сверхразрешение путем СУЖЕНИЯ центрального максимума за счет увеличения энергии в дифракционных кольцах. Такое перераспределение происходит в телескопах со значительным центральным экранированием. (а вовсе не уплощение и расширение, как утверждал VD).

[Pluto]

Вот попалась на глаза интересная картинка. Прошу воспринимать ее не как аргумент, а как иллюстрацию к субъективности глаза при оценке освещенности.
Неправда ли, трудно поверить, что яркость клеток А и B РАВНЫ!
Механизм иллюзии прост. Глаз видит клетку B в тени, однако зная, что на этом месте должна быть быть белая клетка, мозг дает команду считать ее более светлой по сравнению с A.
Учитывая, что многие наблюдатели с детства знают, что фон в рефракторе темнее, можно только догадываться о том, какую команду от мозга они получают, проводя сравнения (тем более всегда по памяти, а не непосредственное).   :)Фотометр так не обманешь.

[SergeyG]

Для лучшего контроля ходя дискуссии предлагаю подвести очередные промежуточные итоги по вопросу о рассеянии и фоне неба.

Совместными усилиями участников дискуссии было показано:
1)   Линзовый обьектив рассеивает в несколько раз меньше зеркала
2)   Практически все рассеяние от зеркала сконцентрировано вдоль луча отражения, а значит беспрепятственно поступает в фокусер рефлектора
3)   Конструкция рефлектора  допускает попадание прямых паразитных лучей в область фокусера рефлектора

Считаете ли Вы, уважаемый Pluto, что Ваш предыдущий вывод: “..утверждения о более темном фоне неба в рефракторе – тоже миф.” должен быть пересмотрен?


Цитата Pluto:
“аподизация, когда достигается сверхразрешение путем СУЖЕНИЯ центрального максимума за счет увеличения энергии в дифракционных кольцах. Такое перераспределение происходит в телескопах со значительным центральным экранированием. (а вовсе не уплощение и расширение, как утверждал VD).”

VD сказал следующее:
“У рефлектора (особенно с большим ц.э.)  профиль PSF  заметно более пологий и растянутый и не такой высокий.”
Извините, уважаемый Pluto, но Ваша фраза –результат недопонимания поскольку существует разница между максимумом функции и ее полным профилем. Изображение состоит не только из максимума. Сужение максимума, естественно, ведет к увеличению разрешения, и уважаемый ЛЛ уже приводил примеры практического использования искусственной аподизации. Однако рост разрешения сопровождается делокализацией PSF (аналогия с ухудшением отношения сигнал/шум), а значит и меньшей устойчивостью к атмосферной турбулентности.

[Pluto]

Уважаемый SergeyG,  Вы хотите выдать желаемое за действительное. Просто то, что кажется убедительным для Вас (в данной дискуссии), для меня таковым не является.
 
>> 1)   Линзовый обьектив рассеивает в несколько раз меньше зеркала

Так во сколько же? И может ли глаз наблюдателя заметить эту разницу?

>> Практически все рассеяние от зеркала сконцентрировано вдоль луча отражения, а значит беспрепятственно поступает в фокусер рефлектора

Да не все, а только от полевых источников. Вы понимаете разницу между апертурным углом и полем зрения? А стенки трубы кто засвечивает, отражение от окуляра?

>> Конструкция рефлектора  допускает попадание прямых паразитных лучей в область фокусера рефлектора

Что такое “прямые паразитные лучи”? Если прямо от фона неба или от фонарей, то не допускает.

>> Однако рост разрешения сопровождается делокализацией PSF (аналогия с ухудшением отношения сигнал/шум), а значит и меньшей устойчивостью к атмосферной турбулентности.

Не понял этой фразы. Особенно переход к меньшей устойчивости. К тому же речь идет не о “искусственной” аподизации, а об обратной аподизации – это разные вещи.

P.S. Вам интересней выяснить истину или “завалить” оппонента?

[GTA]

Учитывая, что многие наблюдатели с детства знают, что фон в рефракторе темнее,

А кто не знают - с ними как быть?
Я вырос по сути на том, что тут называли "рефлекторной религией". Мой первый телескоп был рефлектор. Второй естественно тоже. Рефрактор стал третьим, причем случайно. Просто стечение обстоятельств - нужно было быстро взять что-то очень легкое (чтоб в самолет в ручную кладь), недорогое и не совсем с мизерной апертурой (>=70mm). МАКов в наличие не было (только 102мм - тяжеловат), поэтому был взят рефрактор бывший на распродаже.
Все сравнения и впечатления пришли позже. В результате чего "религия" была, нет не брошена, но немножко пересмотрена Поскольку четвертый - тоже рефлектор.  

И где взять столько рассеяного света, если нет ярких внеполевых источников (планет, Луны, фонарей и т.п.).

А если есть? Понимаете в чем дело. Меня, как рядового ЛА, потребителя по сути, интересует не столько как себя ведет идеальный рефлектор где-то в идеальном месте типа Кавказа или Маунт-Вилсон, а вполне конкретный агрегат из магазина на вполне конкретной поляне где я наблюдаю

[Pluto]

2GTA:
>> А кто не знают - с ними как быть?

Не знаю.

>> А если есть? Понимаете в чем дело. Меня, как рядового ЛА, потребителя по сути, интересует не столько как себя ведет идеальный рефлектор где-то в идеальном месте типа Кавказа или Маунт-Вилсон, а вполне конкретный агрегат из магазина на вполне конкретной поляне где я наблюдаю

Очень Вас понимаю. Если есть сильные внешние источники света, нужно принять дополнительные меры по защите трубы рефлектора (и рефрактора тоже). В Звездочете была опубликована неплохая статья Розивики на этот счет, если нужно могу выслать скан (118Кб). По своему опыту могу сказать, что помогает дополнительная бленда на трубу и тщательное диафрагмирование окуляра, а больше всего темная накидка на наблюдателя, для исключения попадания света фонарей непосредственно в глаза.

[Diskus]

Спасибо, Pluto , за накидку и бленду. Наконец- то посыпались дельные советы, которых мы ,начинающие ЛА , уже давно  заждались.
 

[Pluto]

>>Спасибо, Pluto , за накидку и бленду. Наконец- то посыпались дельные советы, которых мы ,начинающие ЛА , уже давно  заждались.

Пожалуйста, только не надо было ждать, а посмотреть на форуме соответствующую тему. Этот вопрос уже обсуждался.

[GTA]

могу выслать скан (118Кб).

Спасибо, с удовольствием почитаю. Кину е-мейл на приват.

По своему опыту могу сказать, что помогает дополнительная бленда на трубу и тщательное диафрагмирование окуляра, а больше всего темная накидка на наблюдателя, для исключения попадания света фонарей непосредственно в глаза.

Роль накидки у меня выполняет просторный капюшон - довольно неплохо закрывает от боковых источников, без него была бы вообще беда. Над блендой тоже думаю. Как правильно задиафрагмировать окуляр пока не знаю, надюсь в статье об этом есть.

[XRUNDEL]

Учитывая, что многие наблюдатели с детства знают, что фон в рефракторе темнее, можно только догадываться о том, какую команду от мозга они получают, проводя сравнения (тем более всегда по памяти, а не непосредственное).   :)Фотометр так не обманешь.

Лично я сначала обратил на это внимание, когда смотрел в 152мм Такахаши и сравнивал со своим 203мм Meade. Еще я подумал, что у меня в рефлекторе фронтальное стекло запотело, но оказалось, что оно чистое. Еще я обратил внимание, что лучики (кольца, разводы или как вы их хотите называть) значительно меньше в Такахаши. Т.е. звёзды видятся более концентрированными точками, по сравнению с "размазнёй" в рефлекторе. Подтверждение о том, что фон неба темнее в рефракторе я узнал месяца два спустя. Так что детство у меня какое-то нестандартное было, по-видимому.  

[Pluto]

Подводя итог последним “достижениям” в области изучения диаграмм рассеяния, можно сказать следующее:
Рассеяние света в зеркалах (линзах), при отсутствии ярких внеполевых источников света приводит, прежде всего к появлению ореолов вокруг ярких звезд и планет, причем яркость ореолов быстро спадает при удалении от источника. Поэтому, если при наблюдении слабых звездных полей и Deep Sky, глаз не фиксирует заметных ореолов вокруг звезд, то ни а какой заметной разнице общего фона, тем более не может быть речи.

Ну, а далее можно написать общеизвестные вещи:
При наблюдениии ярких звезд и планет, рассеяние уверенно заметно, причем у рефлекторов оно усугубляется наличием лучей от растяжек. У ахроматов, к фону рассеяния (возможно меньшему, чем у рефлекторов) добавляется фон хроматизма, яркость которого также зависит от яркости источника. Тут, скорее всего, приемущество будет у АПО.

[Ernest]

Собственно, приведенная картинка свидетельствует о том, что неяркими внеполевыми источниками (звездами) можно пренебречь.

Меня Pluto "достал" и я вечером сделал количественную оценку засветки фона рефлектора. Выкладки громоздки и сами по себе не интересны, а вот результат несколько обескураживает. При максимальных увеличениях (именно тогда, когда мы достигает наиболее "черного" фона) на небольших Ньютонах с классической трубой (с апертурой типа 200-250) фон неба вдали от звезд в пессимистическом варианте усиливается примерно на 10% из-за рассеивания на главном и вторичном зеркале (было принято 1% рассеивание) и еще на 3-4% из-за рассеивания на деталях трубы. То есть в сумме фон неба "между звезд" становится более ярким максимум на 15%, что, как мне кажется, совершенно не актуально при наблюдениях дип-скаев вдали от ярких светил в безлунную ночь. Понятно, что при Луне наблюдать слабые туманные объекты почти безсмысленно. Так что в части дип-скаев рефлектор по черноте фона следует считать реабилитированным, вероятно следует отдать должное Pluto за его настойчивые нежелание поддаваться столь сильному прессингу с обеих сторон.

Звезды, попадающие в поле зрения, создают заметную засветку лишь в непосоедственной близости от себя.

От себя добавлю, что остаточный хроматизм ахроматов и даже полуапохроматов создает ореолы вокруг звезд не меньшей, если не большей интенсивности.

Интересно, кто нибудь рассчитывал, на сколько яркость фона туманности М33 с поверхностной яркостью 14.2m превышает яркость фона ночного неба (например 22m).

Тут Pluto маху дал - для М33 14.2m с квадратной минуты, а 22m - фон неба с квадратной секунды!