Влияние светосилы телескопа на его проницающую способность

[Андрей Т.]

В зеркальных системах - чем светосильней телескоп, тем больше центральное экранирование, при равных конструктивных решениях в механике (вынос фокуса), значит и проницание меньше, чем у светослабого? Так?

[g.a.s.82]

 

[Feanor]

А что, в ньютончиках, по крайней мере -так и есть. Но это мало проницание снижает, примерно на 0,1m при сильной разнице.

[serega2007]

В зеркальных системах - чем светосильней телескоп, тем больше центральное экранирование, при равных конструктивных решениях в механике (вынос фокуса), значит и проницание меньше, чем у светослабого? Так?

                Сейчас размеры рефлекторов таковы , что сравнивать по проницанию с рефракторами можно лишь интереса ради .

А что, в ньютончиках, по крайней мере -так и есть. Но это мало проницание снижает, примерно на 0,1m при сильной разнице.

             Да . И еще вскользь :  Для Дипов лучше инструмент посветосильнее . Дело не в арифметике , а в полях и габаритах .

[codacoda666]

Давайте с другой стороны....

Давайте. То, что вы говорите, годится для протяженных, а не точечных объектов. По крайней мере так говорит Максутов в рекомендованной мне книге в разделе 7 на стр.68-75.

Я имел ввиду следующее. Для каждого объекта (протяженного) имеется значение увеличения, при котором освещенность/линейные размеры изображения на сетчатке таковы, что мозг регистрирует изображение наилучшим образом.

Согласен

Телескоп для визуальных наблюдений - это зрительная труба. Чем оптическая система типа зрительной трубы отличается от о.с. типа объектива надо пояснять?

Все зависит от задачи.

Если интересно, могу поделиться - у меня есть в электронном виде.

Спасибо, у меня есть.

Пользуясь Вашей терминологией:
Максутов, стр.76-78 - то, что я искал от автора (Боуэна) в (пересказе?) Максутова.
Несмотря на то, что экспериментальным путем установлен оптимальный размер выходного зрачка окуляра 1-2 мм, с рядом оговорок используется формула Боуэна для равнозрачкового увеличения (6 мм). Хороший такой разброс до 6 раз. Объяснить эти результаты он не смог, и призвал всех желающих работать в этом направлении. Кроме того, он явно сказал о неучете дифракционной картины - а я как раз начинал с дисков Эйри и пытался выяснить, что будет в этом случае.
Т.о. формула для расчета предельной проницаемости дается для случаев, далеких от предельных условий.

P.S. Для Вашей системы объектив-окуляр-глаз -  не подскажите, каким элементом в первую очередь будут определяться размеры диска Эйри на сетчатке? Фокусным расстоянием глаза?
PPS. Если все же найдете ссылку на авторское описание (Боуэна) - как нибудь свистните, пожалуйста.

[codacoda666]

Вот и славно! Чем меньше знаешь - тем крепче спишь!

Бедный вы бедный. Наверное, совсем не спите. Знаний-то вагон.

Хотя говоря по совести, если бы вы были в ладах с арифметикой, то могли бы сделать несложный расчет углового разрешения глаза при его "пикселах" в 50 мкм = 57.4*60*0.050/27 = 6 угл. минут. Практика однако, такова, что разрешение у человеческого глаза порядка одной угловой минуты - то есть в шесть раз лучше и ограничивается не размером клеток сетчатки, а дифракцией, аберрациями оптики глаза, неоднородностями его оптических сред. Поперечный диаметр колбочек не постоянен и колеблется в диапазоне 1-4 мкм, хотя это не имеет ни какого отношения к обсуждаемому вопросу..

Хотя если говорить вашим языком, если бы вы умели читать и мыслить логически, вы бы не спутали "колбочки" с "палочками". 50мкм - это размер "палочек", по HAIP - Rod Cells, они наиболее светочувствительные. Поэтому для задачи определения проницаемости я брал именно их размеры. Я также приводил размер "колбочек" - 2 мкм по HAIP (Cone Cells), как раз они и отвечают за разрешение человеческого глаза, но для предельной проницаемости не так важны. 2 мкм хватит для разрешения в одну минуту?
Только я-то играл с предположения возможности механического переноса размеров на фотосенсоре в размеры на сетчатке один к одному. Такого запаса в 25 раз (от 2 до 50 мкм) мне вполне хватало для рассуждений о допущении возможности влияния размеров "палочек" на определение проницаемости у дифракционного предела.
Реальный-то размер изображения на сетчатке будет определяться всей системой - объектив-окуляр-глаз. Так что к чему тут ваша арифметика? Не понял.

[Feanor]

             Да . И еще вскользь :  Для Дипов лучше инструмент посветосильнее . Дело не в арифметике , а в полях и габаритах .

Согласен, упав с лестницы, можно забыть, что видел.  Такова суровая правда жизни: тратимся на большие вторички, паракорры и дорогие айписы.  Ведь при падении с 10 метров и вода может быть как камень, а чем же будет камень     

[codacoda666]

Да, блин!
...
Если я сейчас найду на этом форуме указанную информацию - влеплю процентов 20 за флуд.

Мальчик, свои угрозы можешь засунуть себе в ... (ухо).
И экзаменационные вопросы Вы можете положить туда же.

[serega2007]

             Да . И еще вскользь :  Для Дипов лучше инструмент посветосильнее . Дело не в арифметике , а в полях и габаритах .

       
Согласен, упав с лестницы, можно забыть, что видел.  Такова суровая правда жизни: тратимся на большие вторички, паракорры и дорогие айписы.  Ведь при падении с 10 метров и вода может быть как камень, а чем же будет камень     

      Ну , Вы , уж совсем экстрим взяли . Думаю до этого не дойдет .
      Ну и вскользь по теме : На слабосветосильных телескопах удается получить более точечное , в угловой мере , изображение . Отсюда и проницание чуть выше .
     Почему  на слабых светосилах изображение лучше ? - вопрос уже совсем другой темы .

[Mihail Sedyh]

Да, блин!
...
Если я сейчас найду на этом форуме указанную информацию - влеплю процентов 20 за флуд.

Мальчик, свои угрозы можешь засунуть себе в ... (ухо).
И экзаменационные вопросы Вы можете положить туда же.

Комментарий модератора раздела

3 дня RO по совокупности нарушения пп. 3.1.а, 3.1.в, 3.2.е, 3.2.ж правил форума.

[Alexandr_V]

Давайте. То, что вы говорите, годится для протяженных, а не точечных объектов.

то что я написал - есть характеристика визуального телескопа, как оптического инструмента, а именно зрительной трубы, афокальной системы. Вы не правы.

Телескоп для визуальных наблюдений - это зрительная труба. Чем оптическая система типа зрительной трубы отличается от о.с. типа объектива надо пояснять?

Все зависит от задачи.

Это не верно.
Визуальный телескоп - всегда афокальная зрительная труба, преобразующая параллельный пучок лучей в параллельный же. И характеризуется эта система диаметром входного зрачка и увеличением.

P.S. Для Вашей системы объектив-окуляр-глаз -  не подскажите, каким элементом в первую очередь будут определяться размеры диска Эйри на сетчатке? Фокусным расстоянием глаза?

Размер диска Эри на сетчатке определяется отношением диаметра выходного зрачка телескопа к фокусному расстоянием глаза, а также длинной волны и множителем 1.2   .

Кстати, в книге, которую Вы цитируете на стр. 72, 3-й абзац снизу: "Замечательно, что относительная яркость совершенно не зависит, как многие думают, от светосилы инструмента".

Меня интересовала зависимость от фокусного расстояния.

Так от фокусного расстояния или от светосилы, как написано в заголовке темы? Определитесь пожалуйста.

[codacoda666]

"Проницаемость" - это из другой области. У нас говорят "проницание".

ОК.

Каким образом по-вашему размер светочувствительных окончаний сетчатки глаза влияет на связь предела проницания с диаметром и увеличением (две переменные в обсуждаемой формуле)?
По моему - никак. При любом размере светочувствительных клеток вид формулы остался тем-же. Диаметр апертуры определяет количество света в изображении звезды, увеличение - то насколько темный фон (то есть контраст между изображением звезды и окр. фоном).

Делаем (рассматриваем) две системы.
1. Диаметр объектива=D, фокусное расстояние объектива=F1, F1/D=4 (Ньютон?)
2. Диаметр объектива=D (такой же), фокусное расстояние объектива F2, F2/D=11 (ШК?)

Для обеих систем используем совершенно одинаковые окуляры и глаза: fок/dок=fгл/dгл=2.3(по HAIP для открытого глаза, ночью)
(Для того, чтобы исключить по максимуму влияние окуляра, берем его параметры такими же, как у глазной системы).
Отношение fг/dг=2,3, что меньше соответствующих отношений для обоих телескопов (4 и 11), поэтому размер дифракционного диска, как мне кажется, будет определяться для такого случая только объективом телескопа, а не оптикой глаза.

Запускаем в полет звезду и начинаем смотреть, в какой телескоп мы ее будем видеть дольше.

Дожидаемся момента, когда ее размер полностью укладывается в дифракционный предел. Он будет определяться (при всех прочих равных условиях) отношением F/D.
Для системы 2 (длиннофокусной) диаметр дифракционного кружка в 11/4=2,75 раза больше, поток энергии на единицу площади будет меньше, поэтому сначала мы должны будем перестать видеть звезду в телескоп с длиннофокусным объективом. Но! Это будет только в том случае, если размер светочувствительных рецепторов глаза меньше дифракционного диска. Если больше (что мы имеем в реале), то хоть физическая зависимость проницания (одиночной звезды, определяемая у дифракционных пределов) от отношения F/D для данного примера существует, мы ею воспользоваться, наверное, не сможем из-за ограничения размера глазных светочувствительных рецепторов/клеток.

Формула Боуэна.
Максутов на стр.76 сказал "а дальше в сильной степени упростим и схематизируем вопрос, в известной степени греша против истины". Я и пытался понять, почему и когда F/D объектива может влиять/не влиять.
Можно попробовать подойти с другой стороны.
При равнозрачковом - дифракционное пятно на дне глаза будет меньше размера "палочек". Будет играть или Боуэн напрямую, или еще какие-либо факторы. Например, Слюсарев Г.Г., Расчет оптических систем, 1975, стр.430 пишет следующее:
1. Если предмет очень мал, то изображение попадает на одну-две клетки и тогдаглаз реагирует уже не на яркость, а на силу света.
3. По мере того, как предмет удаляется..., наступает момент, когда изображение занимает одну клетку сетчатки; с этого момента освещенность сетчатки падает обратно пропорционально квадрату расстояния.
Т.о.не только я думаю, что размер светочувствительных рецепторов-клеток играет роль. Тогда где-то надо будет учитывать соотношение размера изображения и глазного рецептора не только для точечных объектов. Мои мозги уже плавятся.

Максутов говорит (стр.67), что для d выходного зрачка при "диаметре, близком к 0,7 мм дифракционная картина видна уже достаточно четко и полно".
Также Максутов говорит (стр.76), что "практика показывает, что при зрачках выхода 1.0-2.0 мм в хороший телескоп видны более слабые предельные звезды, чем при зрачках большего или меньшего диаметра".
Далее Максутов говорит (стр.76) про использование Боуэна при равнозрачковом увеличении для выхода 6мм.

Что из этого следует? Для 6-7мм, когда размер d(Airy) меньше размера клетки, более-менее точно играет Боуэн (с поправками Слюсарева?). Потом есть оптимум (1-2мм). Потом идет ухудшение (0.7мм). Дифракционную картину (на 0.7) мы можем увидеть только тогда, когда она занимает больше одной клетки светочувствительного рецептора глаза. И это вполне ожидаемо приводит к ухудшению проницания (размыв по площади). Размер 1-2мм, я полагаю, связан напрямую с размером светочувствительной клетки.
Когда размер дифракционного круга соизмерим с размером светочувствительной клетки - это идеальный вариант для максимального проницания.

Так?

[codacoda666]

то что я написал - есть характеристика визуального телескопа, как оптического инструмента, а именно зрительной трубы, афокальной системы. Вы не правы.

Не понял, в чем я не прав. Максутов именно вашими словами описывает теорию работы визуального телескопа, но переходя к наблюдениям точечных объектов говорит, что есть ряд особенностей. Я с ним полностью согласен. Вы - нет?
Я с самого начала говорю про проницание для звезды. Зачем мне думать, что вы можете приводить примеры из каких-либо общих областей?

Это не верно.

Вы хотя бы намекайте, в какую сторону вопрос направлен. У меня в голове сразу вылезли десятки оптических систем, и понять, что же вы хотите, быстро не смог.

Визуальный телескоп - всегда афокальная зрительная труба, преобразующая параллельный пучок лучей в параллельный же.

Согласен

И характеризуется эта система диаметром входного зрачка и увеличением.

Абсолютно нормально, потому что для 99,999% случаев это достаточно. Меня интересует оставшийся процент. Можно? 

Размер диска Эри на сетчатке определяется отношением диаметра выходного зрачка телескопа к фокусному расстоянием глаза, а также длинной волны и множителем 1.2   .

Оп-па. А вот изменение параметров окуляра я не рассматривал. Меня интересовал только случай возможной зависимости от F/D объектива. Сейчас понял, что при разных окулярах могут быть сюрпризы.
Тайм-аут.

Кстати, в книге, которую Вы цитируете на стр. 72, 3-й абзац снизу: "Замечательно, что относительная яркость совершенно не зависит, как многие думают, от светосилы инструмента".

Эта страница относится к описанию наблюдения протяженных и/или ярких объектов. Далеко от дифракционных пределов. Вы опять приводите пример, который не относится к данному случаю. Я говорю про то, что описано или на стр.76 Максутова, или на стр.430 у Слюсарева.

Так от фокусного расстояния или от светосилы, как написано в заголовке темы? Определитесь пожалуйста.

См. чуть выше мою "установку".

[Astrocaster]

Не понял, в чем я не прав. Максутов именно вашими словами описывает теорию работы визуального телескопа, но переходя к наблюдениям точечных объектов говорит, что есть ряд особенностей. Я с ним полностью согласен. Вы - нет?

Вы не правы в том, что не прислушиваетесь к тому что вам пытаются объяснить, сравниваете два телескопа с разными светосилами и с одним и тем же окуляром (что даст изменение увеличения и соотв. яркость фона неба).

Проницающая способность телескопа напрямую зависит от диаметра объектива - независимо от его светосилы.

Предел обнаружения объекта на небе (независимо от того туманность это или звезда) зависит от яркости фона, который в свою очередь варьируется от увеличения телескопа с данным окуляром.

Я не знаю зачем вы все пытаетесь усложнить.

Если вас интересует ответ на вопрос влияет ли светосила?
Ответ - да если мы применяем один и тот же окуляр и получаем, соответственно, разное увеличение на телескопах разной светосилы.
Ответ - нет если за счет разных окуляров получаем на телескопах разной светосилы одно и то же увеличение.

[RobinGold]

Ох уж енти мне теоретики. Формулы, домыслы всякия, страницами из умных книг пугание. Что лучше, что хуже, а смысл
Вот  факт. Имеется две трубки. Адын - Ньютон(самопал) 250 на 1600мм , второй  - рефрактор 150 на 1600(верно, от ОСК2).Сразу скажу, что я не хочу подымать эту зажованно-пережованную тему о том, что лучше , Нъют, аль рефрактор. Просто из ЖИВЫХ наблюдений, могу сказать со 100% уверенностью:  планеты лучше и красивше  "шпуляет" рефрактор, благодоря изумительному контрасту и стойкости изображения, хотя как говорится и диаметром слабоват(проницалка естеств мене, чем у ньютона на 250мм).  А вот по дипам, сами понимаете, кто дает форы. Так что каждая система предназначена  и идеально работает с определенным комплексом задач. Я не говорю, что планеты в Нъютон выглядят плохо, совсем даже нет, яркие, сочные, многодетальные, но предпочтение всеравно отдаю рефрактору.
И эти все споры, формулы и все-все-все-всякое из теории, АБСОЛЮТНО НИЧЕГО не стоят в сравнении с реальными наблюдениями.

[serega2007]

                     Все правильно , только мимо темы .

[Alexandr_V]

Не понял, в чем я не прав. Максутов именно вашими словами описывает теорию работы визуального телескопа, но переходя к наблюдениям точечных объектов говорит, что есть ряд особенностей.

Собственно я писал, что "Что делает зрительная труба? Преобразует параллельный пучок лучей диаметром D апертуры на входе, в параллельный же пучок лучей, диаметром d зрачка глаза". Вы с этим высказыванием, кстати, согласились. С чем же Вы далее спорите? Если в глаз попадает параллельный пучок лучей, то чему равна освещенность на сетчатке? Считается через диаметр пучка и фокусное расстояние глаза достаточно очевидным образом.
Особенности, которые вы упоминаете, Максутов все перечисляет. И заметьте, он оперирует диаметром зрачка (входного или выходного) и увеличением. Нигде не фигурирует светосила объектива телескопа.

Вы хотя бы намекайте, в какую сторону вопрос направлен. У меня в голове сразу вылезли десятки оптических систем, и понять, что же вы хотите, быстро не смог.

Ну вы тоже намекните, какие разные задачи могут быть у визуального телескопа, которые к тому же не позволят рассматривать телескоп, как зрительную трубу, т.е. систему в которой объект и изображение находятся на бесконечности.

Эта страница относится к описанию наблюдения протяженных и/или ярких объектов. Далеко от дифракционных пределов.

Хорошо. И хотя я не люблю приводить цитаты книг в качестве аргументов, но раз на то пошло, то на странице 78 есть такая же фраза, относящаяся именно к звездам. "Проницающая сила телескопа, оцениваемая предельной звездной величиной, закономерно растет с ростом диаметра объектива и совешенно не зависит, как это часто думают многие, от светосилы инструмента".

И характеризуется эта система диаметром входного зрачка и увеличением.

Абсолютно нормально, потому что для 99,999% случаев это достаточно. Меня интересует оставшийся процент. Можно? 

Да кто же вам запрещает-то?! Но я не понимаю, о каких случаях идет речь ... Может быть, если вы приведете пример, я смогу лучше вас понять.

Так от фокусного расстояния или от светосилы, как написано в заголовке темы? Определитесь пожалуйста.

См. чуть выше мою "установку".

Вашу установку-то я понял. Мне кажется, что особенности наблюдения точечных объектов, связанные со строением глаза, все же достаточно полно описаны в той же книги Максутова. Собственно далее и формула приводится, аналогичная вашей, только немного с другими коэффициентами (37).

[codacoda666]

Размер диска Эри на сетчатке определяется отношением диаметра выходного зрачка телескопа к фокусному расстоянием глаза, а также длинной волны и множителем 1.2   .

Оп-па. А вот изменение параметров окуляра я не рассматривал. Меня интересовал только случай возможной зависимости от F/D объектива. Сейчас понял, что при разных окулярах могут быть сюрпризы.
Тайм-аут.

Посчитал. Дошло. Максимальная проницающая при предельных увеличениях.
Я в своей системе не использовал максимальные увеличения, а просто сравнивал разные объективы с одинаковыми окулярами, далекими от максимального увеличения.

Вы не правы в том, что не прислушиваетесь к тому что вам пытаются объяснить, сравниваете два телескопа с разными светосилами и с одним и тем же окуляром (что даст изменение увеличения и соотв. яркость фона неба).

Да потому что я и сравнивал два телескопа с разными светосилами и с одним и тем же окуляром. Изначально.

Проницающая способность телескопа напрямую зависит от диаметра объектива - независимо от его светосилы.

Да. При условиях, описанных у Максутова.

Я не знаю зачем вы все пытаетесь усложнить.

Я представил систему (описал выше) и прикинул, что будет в этом случае. Нельзя? Описал криво? ОК. Извините.

Если вас интересует ответ на вопрос влияет ли светосила?
Ответ - да если мы применяем один и тот же окуляр и получаем, соответственно, разное увеличение на телескопах разной светосилы.
Ответ - нет если за счет разных окуляров получаем на телескопах разной светосилы одно и то же увеличение.

Согласен

[codacoda666]

То есть получаем разное увеличение? Конкретно в 11/4 = 2.7 раз. И согласно формуле Mo+2.5*lg(D)+2.5lg(Г) имеем проигрыш Ньютона примерно на одну звездную величину, независимо от размера пиксела глаза.

Да.

Какие из параметров окуляра и глаза вы собираетесь уравнивать и почему это как-то исключит окуляр "по максимуму"?

Оба параметра. И d, и f. Передаточная функция будет=1, и ничего лишнего считать не придется. Функции окуляра и глаза будут симметричны и противоположны (если это так называется)

1:2.3 для глаза очень оптимистично...

Я дал ссылку, откуда это взял - из HAIP. Там так считают. Пусть будет 1:3. Не принципиально.

В каком смысле дольше...

Вы думаете это определяется каким-то моментом? Странное какое-то привлечение времени в обоих последних предложениях. О чем вы говорите?

Можно подбирать звезды с разными звездными величинами. А можно просто смоделировать ее движение по направлению от наблюдателя и смотреть (представлять, считать), что и когда будем видеть.

Теперь стало понятно о чем вы говорите. О том, в какой из телескопов мы раньше потеряем звезду если ее блеск кто-то там на небе будет плавно уменьшать?

Да. Или она будет улетать все дальше и дальше, обидевшись на меня за мою тупость.

...то ваше рассуждение не верно, поскольку ни как не учитывает влияние увеличения на яркость фона и накопительно-коллективную работу зрительных рецепторов. Длиннофокусный телескоп с 2.75 раз большим увеличением доставит в глаз то-же количество световой энергии от звезды (хотя и размажет по большей площади) при примерно 7 раз меньшей яркости фона. А именно разница между освещенностью фоновых светочувствительных клеток и клеток под изображением и дает сигнал мозгу, что тут что-то есть! Так что длиннофокусный выиграет, именно из-за большего увеличения.

Согласен.
Про накопительную работу не понял. Глаз не накапливает энергию так хорошо, как фотосенсор.
Коллективная работа хороша, если на всех энергии хватит. Если на 4 пикселя придется столько же энергии, сколько на 1, то 4 проиграют.

Соотношение размеров изображения звезды и рецепторов безразлично...

Совершенно не согласен. Влезет звезда на несколько рецепторов, на один, или на четверть - большая разница. Хотя при точности формулы это, пожалуй, не сильно важно, но физику процесса при увеличениях у диф.предела объяснять будет.

Только вы изначально пошли по странному пути....

Изначально мне была интересна именно та задача, которую я описал.

[codacoda666]

Собственно я писал, что "Что делает зрительная труба? Преобразует параллельный пучок лучей диаметром D апертуры на входе, в параллельный же пучок лучей, диаметром d зрачка глаза". Вы с этим высказыванием, кстати, согласились. С чем же Вы далее спорите? Если в глаз попадает параллельный пучок лучей, то чему равна освещенность на сетчатке? Считается через диаметр пучка и фокусное расстояние глаза достаточно очевидным образом.

Я считаю, что через фокусное расстояние глаза будет учитываться только с определенного момента. Когда fглаза/dпучка>Fобъектива/Dобъектива.

Особенности, которые вы упоминаете, Максутов все перечисляет. И заметьте, он оперирует диаметром зрачка (входного или выходного) и увеличением. Нигде не фигурирует светосила объектива телескопа.

Потому что он сразу перешел в область, где fглаза/dпучка>Fобъектива/Dобъектива (равнозрачковые увеличения). И там - да, совершенно правильно, от Fобъектива уже ничего не зависит, fглаза=const, играют роль диаметры и размеры светочувствительных клеток глаза (про связь с размерами клеток у Максутова ничего не нашел - если так, то можете закинуть в FAQ под моим копирайтом) 

Хорошо. И хотя я не люблю приводить цитаты книг в качестве аргументов, но раз на то пошло, то на странице 78 есть такая же фраза, относящаяся именно к звездам. "Проницающая сила телескопа, оцениваемая предельной звездной величиной, закономерно растет с ростом диаметра объектива и совешенно не зависит, как это часто думают многие, от светосилы инструмента".

Пошли по замкнутому кругу. Я уже приводил ссылку на слова Максутова про грубое упрощение. Я согласен с тем, что при одинаковом равнозрачковом увеличении (разные окуляры) светосила инструмента не играет роли. Я вас слышу.
Но и вы услышьте меня - я сравнивал системы с одинаковыми окулярами. 

Вашу установку-то я понял. Мне кажется, что особенности наблюдения точечных объектов, связанные со строением глаза, все же достаточно полно описаны в той же книги Максутова. Собственно далее и формула приводится, аналогичная вашей, только немного с другими коэффициентами (37).

В том то и дело, что он описывает экспериментальные данные (про зрачки 1-2мм, с которыми я полностью согласен), но не объясняет их.
Я теперь считаю, что это напрямую связано с размерами диф.круга звезды и рецептора глаза. Почему - писал выше. Не для формулы - для объяснения процесса.