О менисках

[Lynn]

Вот, интересуюсь менисками. Хочу сделать себе такую систему, а пока изучаю тему. Максутов пишет, что для К8 оптимальная толщина мениска D/10. А вот мне недавно попались данные известного МК-67 (150 мм). У него толщина мениска всего 11.7 мм. В то же время видел менисковую 65 мм систему с мениском 20 мм толщиной. Не могли бы уважаемые специалисты рассказать, каковы тут критерии и возможные вариации?

[Pavel_Boboshkin]

Мениск должен исправлять сферическую аберрацию зеркала (системы зеркал в случае Кассегрена). Толщина мениска и кривизна его поверхностей - вещи взаимосвязанные. Тонкий мениск должен быть силно вогнутый, а толстый может быть более пологим. В маленьких телескопах центральная часть мениска иногда одновременно является вторичным зеркалом, в этом случае его кривизна определяется требуемым фокусным расстоянием системы и положением фокуса, а сферическую аберрацию компенсируют подбором толщины мениска.
И еще: тонкий мениск труднее изготовить, т.к. о будет прогибаться при полировке, а толстый будет долго остывать при наблюдениях.

[Lynn]

Спасибо Павел, что отозвались. Я думал, что уже никто не ответит. Я тут написал небольшую программку и посчитал мениски с разной толщиной для одного зеркала. В общем радиусы кривизны меняются, но не столь круто. Разве что, допустим, сделать мениск 50мм толщины вместо 10. Так что о том, что мениск служит для компенсации сферической аберрации зеркала, я теперь знаю.   Но мне все-таки непонятно, насколько целесообразно  делать 150 мм мениск 10.7 мм толщиной. Я не ставлю под сомнение проделанные  профессионалами расчеты, просто я собираюсь делать менисковую систему и понять возможность вариаций конструктива. Кроме того, не могли бы вы мне ответить, целесообразно ли использовать, например, ТК для мениска, ведь тогда радиусы будут еще более  пологими? (я не разбираюсь   в  физических свойствах  и стойкости некоторых марок стекла)

[Pavel_Boboshkin]

Хочу напомнить, что мениск должен не только исправлять сферическую аберрацию зеркала, но и быть ахроматическим. Ахроматический мениск удовлетворяет следующему условию:
dR/D= (n*n-1)/n*n
где dR-разница радиусов кривизны мениска,
D-его толщина,
n-показатель преломления стекла мениска.

Какую систему вы делаете: менисковый Ньютон или менисковый Кассегрен? Если пишете программу для расчета оптики, то рекомендую воспользоваться формулами Федера. Они есть в книге Михельсона (название не помню), книга есть в Интернете.
Зайдите на сайт Дмитрия Маколкина: http://hp.pccenter.ru/~makolkin .
На счет целесообразности использования тяжелых стекол пусть лучше ответят Эрнест или Дмитрий Маколкин, я в этом плохо разбираюсь.

[Lynn]

Вообще-то я хотел бы  сделать менисковый  Ньютон, однако по предварительным расчетам он получается  слишком длинным при нужном F=900-1000 мм длина получается  гдето 1250-1500мм, так что пока я в раздумьях. Вероятно, придется делать МК. Что касается  формул, естественно, не я их придумал, я воспользовался   формулами  Волосова.

[Ernest]

Если поставить менисковому ньютону условие полной апланатичности, то он действительно получается несколько длинноват. Но обычно такое условие не ставят - мениск работает только на обнуление сферической и располагается перед диагоналкой с креплением последней на него. При этом кома почти втрое меньше, чем у классического Ньютона и этого обычно достаточно (во всяком случае для визуала).

[Lynn]

Ну, это совсем другое дело! Я ведь не собираюсь  расширять поле на все небо!

[Lynn]

Эрнест, а вы не  могли бы   мне  подсказать формулы для расчета двухменисковой системы, Я как-то обращался  к вам с  подобным расчетом, а получить удалось заготовки из стекла другой марки. Не хочется отвлекать по поводу расчетов, да и интересно самому  посчитать.

[bibliograf]

 Про мениски надо сначала прочитать в книжке Д.Д. Максутова "Новые катадиоптри-
ческие менисковые системы",Оборонгиз, 1944. Она есть в "Библиотечке телескопо-строителя:
http://www.starlab.ru/cgi-bin/ubb/ultimatebb.cgi?ubb=get_topic;f=6;t=000064;p=2

[Lynn]

Спасибо, bbiliograf, за ссылку, я и раньше  пытался заходить на этот файловый  сервер,  но  при попытке  скачать у  меня виснет машина. А пока я пользуюсь Михельсоном. Тоже  прекрасная книжка!

[bibliograf]

 Могу почтою скинуть (15 МБ).

[Lynn]

Буду премного благодарен. При всей полезности книги Михельсона, его книга описывает все, и менисковые  системы  лишь о общих чертах. Моя  почта в профиле.

Если мой  ящик лопнет, дам другой.

[Astel-150]

А че вы зациклились на Максутове? Ведь Волосов гораздо проще сделать и аберрации он исправляет я бы сказал лучше.

[Lynn]

Во всем  виноват Максутов. Это он зациклился на менисках   Хочу закрыть трубу. А какчество М меня вполне устраивает.

[Ernest]

А че вы зациклились на Максутове? Ведь Волосов гораздо проще сделать и аберрации он исправляет я бы сказал лучше.

Говорят, что "гладко было на бумаге".  Двухлинзовый афокальный корректор имеет массу преимуществ по сравнению с мениском, в том числе и в части технологичности, и коррекции аберраций, и допусках на изготовление, установку в инструменте и т.д. Но есть у него одна мерзкая черта - если менисковая схема остывает очень медленно, то труба с двухлинзовым корректором остывает просто черезвычайно медленно, что для нашего климата весьма существенный недостаток.

[Lynn]

"Но есть у него одна мерзкая черта - если менисковая схема остывает очень медленно, то труба с двухлинзовым корректором остывает просто черезвычайно медленно, что для нашего климата весьма существенный недостаток. "

Это склоняет чашу весов.   Я наслышался  отзывов об очень долгом "привыкании" таких  инструментов. А для меня лично  речь идет именно о  походном, а не стационарном агрегате.

[Astel-150]

Для инструментов диаметром до 200мм данная проблема (долгий отстой) практически не сказывается и смею предположить даже меньше чем у Максутова в связи с тем что толщина линз может быть очень тонкой (что даже лучше с точки зрения исправления аберраций) к примеру для 200мм это может быть 15мм. по краю отр. линзы и столко же по центру положительной. Ко всему сказанному чусствительность системы к деформациям корректора значительно ниже Максутова.

[VD]

А че вы зациклились на Максутове? Ведь Волосов гораздо проще сделать и аберрации он исправляет я бы сказал лучше.

Говорят, что "гладко было на бумаге".  Двухлинзовый афокальный корректор имеет массу преимуществ по сравнению с мениском, в том числе и в части технологичности, и коррекции аберраций, и допусках на изготовление, установку в инструменте и т.д. Но есть у него одна мерзкая черта - если менисковая схема остывает очень медленно, то труба с двухлинзовым корректором остывает просто черезвычайно медленно, что для нашего климата весьма существенный недостаток.

Если говорить с практической точки зрения, а не просто умозрительной,  то все это напраслина на эту систему - по части остывания.  Проблемы в остывании у Максутова вовсе не в остывании мениска.  Тут, как раз, все очень хорошо обстоит. А проблема в остывании гл. зеркала и его оправы.  В наших 254мм телескопах с открываемым "дном"  и активной системой охлаждения,  время остывания короче, чем у триплетов апохроматов диаметром около 150мм!  После приблизительно 30мин телескоп работает безупречно.  А мениск не требует активного обдува.
Теперь давайте спросим у наблюдателя практика как часто он сталкивался с черезвычайно долгим остыванием объективов дублетов в рефракторах?  Лично я никогда с этим не сталкивался.  Да и в сети не встречал жалоб на слишком медленное остывание 7" и 8"  ахроматов.
Так что в плане остывания проблем у двухлинзового корректора будет лишь немногим больше, чем у просто мениска.  Главное зеркало и его оправа (и гл. отсекатель) - вот где проблема!

Но, в _серийном_  производстве среднего размера (6" - 10") катадиоптриков  схема с мениском и дешевле и практичнее.

У менисковой системы еще одно преимущество - меньшее количество поверхностей в пучке и меньшая толщина стекла (меньший путь лучей в рассеивающей среде).  Чем больше поверхностей, тем больше сказываются на итоговом волновом фронте искажения на неизбежных ошибках изготовления поверхностей и их микронеровностях. Ну и бликов у двухлинзового корректора больше.  Это не сильно досаждает, но все накапливается понемногу.

Так что если не кустарно,  то лучше всего менисковые системы.  Люди в оптических фирмах сидят неглупые и прекрасно осведомлены об обеих этих системах, как и о других.  Выбор давно сделан в пользу менисковых систем и он,  ИМХО,  совершенно обоснован. Если бы все не было столь очевидным в смысле выбора, то мы,  несомненно,  видели бы много двулинзовых Волосовых-Кассегренов.  Но этого не наблюдается.


VD

[Astel-150]

Поверьте мне как бывшемы работнику крупной оптической фирмы, схемы которые выпускают заводы зачастую выпускают не потому что они лучше, а потому что так привыкли, а Волосов в серийном производстве выдет дешевле и технологичнее. Влияние отклонения радиуса кривизны поверхностей в Волосове значительно меньше чем в Максутове,на толщину линз вообще +- километр, а аберрации высших порядков меньше. Толщина хода лучей в корректоре Волосове если и не меньше Максутова, то по крайней мере не больше.
Согласен что что есть недостаток-2 лишние поверхности.

[Ernest]

Если говорить с практической точки зрения, а не просто умозрительной,  то все это напраслина на эту систему - по части остывания.

Возможно. Хотя мой небольшой опыт общения с 110 мм фотографическим В-Н вроде бы говорит о его заметно большей тормознутости в части остывания, чем у аналогичного по апертуре МК. Правда точных замеров я не делал, да и конструкции труб весьма различны. Эту замедленность в остывании я для себя объяснял не только разностью температур первой и второй линзы компенсатора, но и эффектом "двойных рам". Остывание внутреннего объема закрытой трубы (особенно зеркал) идет в том числе и посредством теплообмена через входное окно. Если компенсатор двухлинзовый с воздушным промежутком, то теплообмен через входное окно затруднен. Это приводит к тепературной разнице конструктивных параметров (в большей степени радиусы второй линзы и главного зеркала, его форма) по сравнению с расчетным. Без сомнения активная вентиляция внутреннего объема трубы легко решит проблему, но это усложнение конструкции, зависимость от источников питания и большая скорость загрязнения (запыления) оптических поверхностей.