Способ избавления от дифракции

[mega018]

Здравствуйте!
Недавно у меня возникла идея относительно нового способа крепления диагонального (вторичного) зеркала в телескопах-рефлекторах системы Ньютона.
Как известно, существуют зеркала, которые пропускают свет только в одном направлении, а в другом - отражают его. Если использовать данные зеркала в телескопостроении, то возможно практически полностью избавить телескопы этого типа от явления экранировки света (дифракции). Кроме того, для крепления вторичного зеркала можно использовать прозрачные материалы (стекло и прочее), которые по жесткости крепления не уступают металлическим растяжкам.
Если все выше сказанное объединить, то, по моему мнению, явление дифракции исчезнет, и качество (яркость) изображения у зеркальных телескопов будет лучше, чем у линзовых. Одним словом, мы получим идеальный инструмент, который объединяет все преимущества зеркальных и линзовых телескопов.
Я хотел бы узнать Вашу точку зрения на мою идею.

С уважением,
Новиков Вячеслав
E-mail: arenda2@list.ru

[Максим Гераськин]

Я хотел бы узнать Вашу точку зрения на мою идею.

Детский сад, вторая четверть

[Ernest]

Нет зеркал, которые отражают с "лица" и пропускают с "изнанки".
Обычно зеркальное покрытие частью отражает, частью поглащает, частью пропускает. Соотношения частей не зависят от того с какой стороны падает свет.
Обычный трюк с подсматриванием из-за частично пропускающего зеркала строится на том, что подсматривающие находятся в притененной комнате и с точки зрения наблюдаемого не видны поскольку яркость его собственного отражения много больше того, что пропускает зеркало со стороны подсматривающих.

[mega018]

Уважаемый Максим Гераськин!
Не могли бы Вы объяснить свою точку зрения?

С уважением,
Новиков В.

[mega018]

Здравствуйте!
Спасибо, Ernest, за исчерпывающий ответ. Тема снимается с повестки дня.
Следовательно, Вы правы, Максим, моя идея - детский сад

С уважением,
Новиков В.

[edward]

возможно практически полностью избавить телескопы этого типа от явления экранировки света (дифракции).

Строго говоря, экранирование и дифракция - это не одно и то же. Можно говорить о явлении "дифракции на экране".
По сути это есть "залезание" света в геометрическую тень экрана, обусловленное его(света) волновой природой.    

[drv]

Как известно, существуют зеркала, которые пропускают свет только в одном направлении, а в другом - отражают его.

Есть у меня подозрение, что существование подобного устройства означало бы нарушение второго начала термодинамики.

[mega018]

Я ошибся в том, что существуют зеркала, которые с одной стороны пропускают лучи, а с другой - отражают их. Я изучил материалы по этому поводу, и понял, что я сказал глупость.

Недавно американские и японские ученые создали так называемый плащ-невидимку. На передней части покрывала располагается множество светоизлучающих устройств, которые испускают точно такие же лучи, какие падают на объект сзади. Взглянув на замаскированный объект, можно увидеть, что расположено за ним. Возможно, данное изобретение можно использовать для того, чтобы существенно уменьшить явление дифракции. Но сразу возникает вопрос как разместить светоизлучающие датчики на зеркальной поверности, ведь датчики будут экранировать (закрывать) зеркало.

И еще у меня есть один вопрос. Почему не используются прозрачные материалы (стекло и пр.) в качестве растяжек для крепления вторичных зеркал? Ведь это должно позволить существенно уменьшить явление дифракции и повысить яркость изображения. Или я в чем-то не прав?

С уважением,
Новиков В.

[Ernest]

Почему не используются прозрачные материалы (стекло и пр.) в качестве растяжек для крепления вторичных зеркал?

Почему не используются? К примеру менисковые системы и возникли первоначально из подобного посыла - разместить вторичное зеркало на плоско-параллельной пластине закрывающей входной зрачек и служащей конструктивным элементом для крепления без растяжек вторичного зеркала. Дальнейшее развитие идеи привели Максутова к мысли использовать этот элемент для коррекции сферической главного зеркала - т.е. что и привело его форму к менискообразной. До сих пор почти все Мак-и  используют мениск для крепления вторичного зеркала и лишены растяжек. Аналогично - Шмидт-Кассегрены крепят вторичку на коррекционной платинке. Волосов-Ньютоны (двухлинзовый афокальный корректор на входе) используют тот же принцип крепления вторички. Есть вариант косого (45град) расположения алюминированной пластины в солнечном варианте Ньютона. Однако известны и случаи реализации первоначальной идеи Максутова, когда плоскопараллельная пластина ставится на передний торец трубы исключительно для безрастяжного крепления вторички Ньютона или Кассегрена. На мой взгляд это не очень рационально - стоимость изготовления такой пластины не многим меньше коррекционного мениска, да и грязь и пыль на ней оседают не меньше, чем на мениске. Короче - лишний элемент со всеми проблемами.

[mega018]

Спасибо за ответ, Ernest

С уважением,
Новиков В.

[Максим Гераськин]

И еще у меня есть один вопрос. Почему не используются прозрачные материалы (стекло и пр.) в качестве растяжек для крепления вторичных зеркал? Ведь это должно позволить существенно уменьшить явление дифракции и повысить яркость изображения. Или я в чем-то не прав?

Если речь идет о, допустим, стелкянном кресте, на котором крепится вторичное зеркало, то смысла в этом нет, ибо дифракция будет иметь место на границах сред стекло-воздух.

[Ernest]

Максим, я думаю, что прежде всего стеклянные растяжки немного неудобны в смысле своей хрупкости. Ну а если тем не мее представить себе такое чудо, то проблемы с дифракционными явлениями не ограничатся только дифракцией на границе стекло/воздух. Пусть даже и прозрачные, стеклянные растяжки будут вносить существенную задержку в волновой фронт и соотв. сильные искажения в дифр. картину изображения звезды - не многим меньшую, чем от непрозрачных растяжек такой-же толщины.

[Дрюша]

Раз пошла такая пьянка...

Моя идея, как прбедить дифракцию. Ну, не абсолютно, а раза в полтора - два.
Так вот, трубу телескопа-рефлектора надо выточить из цельного куска оптического стекла. Лучше - из алмаза (абсолютной чистоты, разумеется). В крайнем случае, трубу можно заполнить специальным прозрачным оптическим маслом (масло используется в микроскопах, а так же заливается между линзами некоторых апохроматов). Или глицерином... Короче, у чего там ещё показатель преломления достаточно большой?

Идея состоит в том, что в среде с большим показателем преломления при той же частоте (вдоль оси времени) лямбда свела получается короче. Соответственно, все дифракционные эффекты берутся из этой лямбды. Если из-за показателя преломления лямбда будет, ну, скажем, вдвое короче, то разрешалка вдвое лучше. На той же апертуре.

Заднюю поверхность стеклянной (алмазной) трубы надо сошлифовать в хорошую параболу (требования к точности в n раз выше, чем обычно, где n - показатель преломления трубы), и можно покрыть алюминием. Или серебром. А лучше - натрием (а ещё лучше - литием). Коэффициент отражения ~99%. Отражающая поверхность внутренняя. Не пылится. Снаружи её можно защитить как угодно. Будет вечная, даже если из натрия.

Вторичное плоское диагональное "зеркало" можно не делать, а просто выфрезеровать в сплошном куске стекла. Получится поверхность полного внутреннего отражения, на которую никогда не садится пыль (потому как в толще стекла или алмаза она не летает). Кстати, никаких растяжек при этом не надо.

Ах, да, а на выходе из трубы поверхность можно сделать сферической. Пусть работает как первая (полевая) линза окуляра (Рамсден, Кёлльнер). Короче, минимум поверхностей - максимум светопропускания. Но это уже - мелочи.

[Алексей Юдин]

Эта "ваша идея" давно описана в классике и иногда используется. Правда, не для минимизации дифракции, а для повышения светосилы. И мы получаем не максимум светопропускания, а максимум поглощения и "подарок" в виде хроматизма увеличения при сколь-нибудь заметных полях. И САМОЕ ПРИКОЛЬНОЕ - зто то, что дифракция не уменьшится по отношению к обычному телескопу с тем же экранированием, равно как и вид входного зрачка - сколько нафрезеруешь диагоналку (как- я даже не спрашиваю   ),  столько она и заслонит.

[Максим Гераськин]

Пусть даже и прозрачные, стеклянные растяжки будут вносить существенную задержку в волновой фронт

Как то сумлеваюсь я, что такого рода задержка даст эффект на некогеррентном источнике.

[Ernest]

И САМОЕ ПРИКОЛЬНОЕ - зто то, что дифракция не уменьшится по отношению к обычному телескопу с тем же экранированием

Думаю, дрюша думал, что в сплошном телескопе уменьшится не эффект от экранирования, а дифракционные явления на апертуре. То есть сплошной телескоп как бы дает выигрыш в угловом разрешении. Увы, и тут он ошибался.

А ты, Максим, перечитай учебники! Или уж верь на слово. Любая деформация волнового фронта в пределах апертуры приводит к разрушению идеальной ФРТ.

[Дрюша]

Да я-то, как раз, прикольнуться хотел. Понятно, что эффект будет только в том случае, если не только самому вместе с телескопом залезть в ванну с прозрачным маслом, но и заполнить этим маслом всё пространство до наблюдаемой звезды. Если наоборот, то примерно так работают микроскопы с маслянной иммерсией. Там маслом заполнено пространство до наблюдаемого объекта.

[Ясь]

А я предлагаю сделать вторичное зеркало менискового телескопа (напыленное на мениск) не с резкой, а с плавной границей. И границу апертуры тоже сделать плавно затемняющейся. Что это даст? А даст это, я так думаю, уменьшение числа дифракционных максимумов, вернее быстрый их спад по мере роста порядка. Правда и потери света возрастут, да и эффективная апертура, наверное, уменьшится. Как думаете?

[Ernest]

Если функцию пропускания по апертуре сделать плавноспадающей к краям (лучше всего по гауссоиде), то получим эффект аподизации. Функция рассеивания точки (дифракция звезды) кардинально преобразится. Вместо диска Эри с колечками будет одиночный максимум с плавно спадающими крыльями (если аподизация по Гауссу, то и на картинке изображения звезды будет гауссоида). Тут только два "но". Первое - апподизацию точно по Гауссу не сделать. Эта кривая бесконечна на 2D плоскости, а апертура все-же должна быть ограничена. Поэтому от колец совсем не избавиться - они будут тем сильнее проявляться, чем на более высоком уровне мы оборвем гауссоиду аподизации. Второе - проистекает из первого. Чтобы как можно точнее сделать аподизацию по Гауссу надо на как можно низком уровне ее оборвать и соотв. получить совсем небольшой диаметр апертуры на уровне 1/2 пропускани от максимума. Что приводит к слишком широкой ФРТ - теряем разрешение по сравнению с неаподизированной апертрурой.

[Ясь]

А если функция пропускания будет падать быстрее, чем по Гауссу? Не найдем ли мы некоего компромисса между разрешающей способностью и количеством света в порядках?