Почему красная указка не годится для звездоуказания

[sem2009]

Где-то читал, что красный цвет обладает одной интересной особенностью. Для него порог обнаружения света совпадает с порогом различения цвета!

Увы, на небе масса примеров красных туманностей, чей цвет визуально практически ни как не ощущается, при том, что сама туманность худо-бедно видна.

А Вы сами-то смотрели на этот луч в сильном тумане?  То-то и оно, что теряющаяся в тумане концовка луча - слегка желтовато-красноватая.

А вы пробовали проводить астрономические наблюдения в сильном тумане? 
Речь идет о ясной погоде и в качестве указки я белый фонарик использую довольно часто. Окрашивания луча по его длине нет (во всяком случае сравнимого с 30-кратным эффектом от потери чувствительности при переходе от зеленого к красному).

Я всего навсего указал Вам крайний случай - так все физики делают - проверяют решение при граничных условиях.

Я не физик, я инженер. 
Мы говорим о применимости лазерной указки в конкретных условиях, в которых различие эффективности красной указки и зеленой уже разительно отличается. При том что в этих же условиях нет практически обнаруживаемого окрашивания белого луча, то есть вклад релеевского рассеивания ничтожен.

Как и Солнце вблизи горизонта

Вы путаете направления источника и глаза.

И? Не вполне понял, к чему Вы это сказали. Ну, вгляните тогда из космоса - на Землю будет падать именно красный зайчик от Солнца в районах поверхности Земли вблизи ее лимба. А к нам-то, наблюдателям внизу - через бОльшую толщу атмосферы, сквозь слои, содержащие большие количества пыли, идет изначально белый свет - а доходит красный. Остальные цвета: а) многократно рассеиваются во всех направлениях и б) застревают в первую очередь в атмосфере.
Какие доказательства еще нужны, уж и не знаю... 

Вы мне про то, что существуют условия в которых хорошо видно молекулярное релеевское рассевание? Я это проходил, в курсе.
Какое отношение это имеет к рассматриваемому вопросу?

[Самодуров Владимир]

Как и Солнце вблизи горизонта

Вы путаете направления источника и глаза.

И? Не вполне понял, к чему Вы это сказали. Ну, вгляните тогда из космоса - на Землю будет падать именно красный зайчик от Солнца в районах поверхности Земли вблизи ее лимба. А к нам-то, наблюдателям внизу - через бОльшую толщу атмосферы, сквозь слои, содержащие большие количества пыли, идет изначально белый свет - а доходит красный. Остальные цвета: а) многократно рассеиваются во всех направлениях и б) застревают в первую очередь в атмосфере.
Какие доказательства еще нужны, уж и не знаю... 

Вы мне про то, что существуют условия в которых хорошо видно молекулярное релеевское рассевание? Я это проходил, в курсе.
Какое отношение это имеет к рассматриваемому вопросу?

Я ведь не про молекулярное рассеяние, точнее - здесь не оно роль играет.
Впрочем, ладно - наши позиции ясны, дальше мы уже по кругу пошли. Остановимся, если Вы не против. 

[sem2009]

Я ведь не про молекулярное рассеяние, точнее - здесь не оно роль играет.

А какое с существенной зависимостью от длины волны света играет?

[Самодуров Владимир]

Ну, и неугомонный Вы.  Я про пыль, а не про молекулы.
Все, больше Вам не отвечаю - а то детский сад будет, чесс слово. 

[Parfen]

Почитал вот эту умную статью и решил, что цветовая чувствительность глаза имеет основное значение в "парадоксе астрономических лазеров" 

Абзацы "Хроматические координаты Yxy" и "Особенности цветного зрения"
http://ru.wikipedia.org/wiki/Цветовая_модель

[ilya]

Я про пыль, а не про молекулы.

Так правильно Эрнест говорит: рассеяние на пыли не рэлеевское и не так сильно зависит от длины волны.

а то детский сад будет, чесс слово. 

Эт точно 

Вообще есть книга Хендрика ван де Хюлста "Рассеяние света малыми частицами".Там и про маленькие частицы, и про большие, и про теорию Ми, и про оптику дождевой капли и про облака...

[Александр Каплинский]

Пробежался по теме, развития которой не видел за сутки в оффлайне.
Я давно занимаюсь аэрозолями и имею некоторое отношение и к аэрозольной оптике. Так вот, если говорить о частицах в воздухе (жидких, твердых), то 1 мкм - обычно уже крупные частицы (если нет дымов или туманов), и в обычных условиях в аэрозоле преобладают частицы меньшего размера. Это давно известно, отсылаю интересующихся к книгам Райста "Аэрозоли" и Бримблкумба "Состав и химия атмосферы".

Вообще есть книга Хендрика ван де Хюлста "Рассеяние света малыми частицами".Там и про маленькие частицы, и про большие, и про теорию Ми, и про оптику дождевой капли и про облака...

А еще Борен и Хафмен - "Поглощение и рассеяние света малыми частицами" - классная книжка! Там и программы есть на Фортране, сам когда-то считал по ним, правда уже лет 20 прошло...
Теория Ми - да, здесь ей самое место. Но никто, по-моему, пока не сказал об индикатрисе рассеяния, а конкретно какую форму она имеет для красных и зеленых световых волн. А поскольку мы наблюдаем луч обычно сбоку или вдоль него, то главный вопрос - как соотносятся рассеяние под углами порядка 90⁰ и назад для этих двух длин волн. Плюс неодинаковая спектральная чувствительность глаза. Вкупе всё это и даёт то, что видим.
А для самой мелочи и молекул (рэлеевских частиц) - рассеяние пропорционально 4-й степени частоты. Этим, как известно, объясняется голубой цвет неба и красный - Солнца у горизонта или в дымной мгле. Разница в несколько раз в пользу зеленого света этим уже обеспечена.
Хорошо знаю одного большого спеца по этим вопросам, завтра-послезавтра позвоню ему и проконсультируюсь, а потом выложу его вердикт.
Ну а насчет зеленых или красных противотуманок... так ведь ГИБДД сразу же номера снимет!  Ко мне прицепились не так давно на трассе, чуть номера не сняли - видите ли, слегка розоватый цвет... Отбился от них, включив весь свой арсенал средств, но недавно взял да и поставил обычные бесцветные, которые оказались по всем параметрам куда лучше прежних - похоже китайских, теперь хоть и пучок света ровный, и обочины видно как полагается... 

[Самодуров Владимир]

Вообще есть книга Хендрика ван де Хюлста "Рассеяние света малыми частицами".Там и про маленькие частицы, и про большие, и про теорию Ми, и про оптику дождевой капли и про облака...

Да, знаю - http://astro-archive.prao.ru/books/showBook.php?idBook=185 Надо полистать хотя бы. Действительно, тут школьным курсом физики не обойдешься.   

Эта книга, http://astro-archive.prao.ru/books/showBook.php?idBook=186 , видимо, тоже как раз  к теме:

Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами
Автор: Дейрменджан Д.
Год издания: 1971
Описание:
Рассеяние света и радиоволн частицами разных размеров играет большую роль в атмосферной оптике (как Земли, так и других планет), а также в теории переноса, определяющего в конечном счете тепловой режим атмосферы.
В первой части книги американского ученого Д. Дейрменджана рассмотрена теоретическая задача о рассеянии электромагнитного излучения одной и многими сферическими частицами разных размеров. Вторая, основная часть книги состоит из таблиц численных результатов, полученных на электронных вычислительных машинах.
Книга хорошо дополняет выпущенную в русском переводе монографию Г. ваy де Хюлста «Рассеяние света малыми частицами» (ИЛ, 1961) и представит большой интерес для всех лиц, работающих в области радиолокации, метеорологии, физики атмосферы, астрофизики, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

...А для самой мелочи и молекул (рэлеевских частиц) - рассеяние пропорционально 4-й степени частоты. Этим, как известно, объясняется голубой цвет неба и красный - Солнца у горизонта или в дымной мгле. Разница в несколько раз в пользу зеленого света этим уже обеспечена.
Хорошо знаю одного большого спеца по этим вопросам, завтра-послезавтра позвоню ему и проконсультируюсь, а потом выложу его вердикт.

- давайте, я лично с удовольствием почитаю, ведь учиться никогда не поздно. 

[nickas]

Ребяты! Так как многие здесь телескопостроители, и помнят как Навашин советовал сортировать абразивы. Не напоминает ли пыль в атмосфере того же разделения по крупности. Мелкие частицы дольше держатся в атмосфере, и мне очень кажется, что частицы с размером длины волны зеленого луча и менее будут довольно долго плавать в атмосфере, тогда как более крупные довольно быстро выпадают в осадок. Скорее всего поэтому и зеленый луч лучше виден. А чтото я не встречал в продаже синих, достаточно мощных лазеров, тем более фиолетовых.

[Александр Каплинский]

Хорошо знаю одного большого спеца по этим вопросам, завтра-послезавтра позвоню ему и проконсультируюсь, а потом выложу его вердикт.

- давайте, я лично с удовольствием почитаю, ведь учиться никогда не поздно. 

Кстати, и алматинцы его наверняка знают - Владимир Евгеньевич Павлов, д.ф.-м.н., до 95-го года он работал в Астрофизическом институте в Алма-Ате, а потом перебрался в Барнаул. Мы с ним работали несколько лет в одной лаборатории. Его прекрасно знают в Институте оптики атмосферы СО РАН в Томске, мы там с ним в минувшем ноябре вместе были на ежегодной конференции "Аэрозоли Сибири"... Это всё как раз его профиль, так что давайте подождём, что он скажет.
А жена у него, кстати, астроном по специальности, работает сейчас в нашем планетарии, и мы с ней частенько ведем разговоры на астрономические темы...

[Darth Maul]

По поводу цветности и мощности вот данные с одного сайтика:

Цвета: Зеленый, голубой, красный, желтый, фиолетовый (ИК и УФ лазеры)

Выходная мощность: 5mW, 15mW, 35mW, 55mW, 75mW, 95mW, 125mW …..  500mW

[Самодуров Владимир]

По поводу цветности и мощности вот данные с одного сайтика:

Цвета: Зеленый, голубой, красный, желтый, фиолетовый (ИК и УФ лазеры)

А что насчет конкретных длин волн - нет там? А то мы все всё "красный" да "зеленый", пора бы уже к цифоркам поближе, раз такой спор разгорелся.

[ilya]

Кстати,вопрос специалисту: для аэрозолей и пылинок в приземных слоях используются комбинации модельных индикатрисс или можно приближенно рассматривать какую то простую?

[Darth Maul]

А что насчет конкретных длин волн - нет там? А то мы все всё "красный" да "зеленый", пора бы уже к цифоркам поближе, раз такой спор разгорелся.

ИК 808nm
Красный 650
Желтый 594
Зеленый 532
Синий 473
Фиолетовый 405

[Самодуров Владимир]

Спасибо!

[recarrion]

На прошлом астрофесте со мной приезжал Aleks71 и привозил с обой самодельный красный лазер из DVD резака бешеной мощности, по-моему больше 500мВт. На расстоянии пакеты прожигает. Так когда я свой зелёный 20 мВт включал, его красный луч даже виден не был.

[4D]

К вопросу о разности мощностей зелёного и красного лазеров.

На лабораторных по оптике на втором курсе было достаточно много красных лазеров. Делая одну лабораторную, я ради интереса отключил красный лазер и посветил зелёным. И осциллограф выдал мне такой же сигнал, как и от красного. Я конечно понимаю, что у того фотоэлемента тоже может быть своя кривая спектральной чувствительности, но по крайней мере в первом приближении мощность этих лазеров оказалась одинаковой. Мой зелёный лазер — пятимилливаттный. В аудитории достаточно темно (потому как нужно разглядывать спектры и т. п.), так вот мой зелёный лазер давал хорошо заметный луч, а красный был едва видим, и то, если только смотреть вдоль него.

[Aquarius]

Вы с этими лазерами поосторожнее будьте!
Я ношу фотохромные очки (хамелеоны) , так вот, в поездке на затмение, играясь таким вот зелёным лазером, случайно коснулся лучом одного стекла, так у меня на нём навсегда осталась отметина - тонкая белёсая полоска. Сейчас привык, а по началу мешала сильно.

[Александр Каплинский]

Ну так вот, значит. Передаю мнение специалиста, к которому, как оказалось, я вчера был весьма близок.
В данном случае преобладает молекулярное рассеяние света, ответственное, скажем, за голубой цвет неба. Его эффективность зависит от частоты в 4-й степени, поэтому, возведя отношение длин волн красного и зеленого света (650 нм/530 нм) в 4-ю степень, получим 2,26 - таков перевес в пользу зеленого света уже только за счет его более короткой длины волны.
Далее. Все замечали, что небо вблизи Солнца белесое, а в стороне от него голубое. Это связано с индикатрисой молекулярного рассеяния, которая, будучи, очевидно, симметричной относительно оси светового луча, вытянута вдоль него в отношении 2:1 (вот, смотрю на неё в книжке Е.И.Бутикова "Оптика" 1986 года издания). А индикатриса аэрозольного рассеяния вытянута еще сильнее, в чем можно легко убедиться, глядя, например, на пучки света фар автомобилей в тумане или дыму сбоку или вдоль них. Но эффективность аэрозольного рассеяния зависит от частоты слабее - от нулевой до первой степени. Поэтому в обычных условиях наблюдений вне города, где концентрация аэрозолей невелика, зеленый луч виден под большими углами гораздо лучше красного той же интенсивности. Прибавим сюда еще и спектральную чувствительность глаза, большую как раз для зеленого света.
А вот если покурить в лазерный пучок, как это делали Шандрик и другие курильщики  на последнем  Сибастро, то уж в этом случае аэрозольное рассеяние за счет высокой концентрации частиц "забивает" молекулярное. Что и требовалось, говоря научно, для визуализации пучка.
Вот примерно так. Понятно, это всё слова, их бы формулами снабдить, да только шрифтов и соответствующего редактора на форуме нет...

[recarrion]

Что и требовалось доказать! Рассеивание за счёт длины волны + спектральная чуствительность глаза делают зелёный лазер очень заметным даже при меньшей мощности.