A távcső központi kitakarásának hatásai
Egyik legvitatottabb paramétere egy távcsőnek a segédtükre által okozott központi kitakarás. Az alábbiakban részletesen körbejárjuk a témát, figyelembe véve a vizuális és a fotografikus észlelők számára fontos tényezőket.
Egy optikai rendszer kitakarásán a főtükör és a beeső fény útjába helyezett segédtükör egymáshoz viszonyított arányát értjük. Ennek nagysága távcsövenként változik: függ - többek között - az optikai rendszertől (Newton, Cassegrain), illetve attól, hogy mekkora vignettálatlan látómezőt kívánunk elérni. A kitakarás mértéke általában a főtükör átmérőjének 15%-35%-a, de speciális (pl. mély-ég fotózásra kifejlesztett) műszerek esetén ez az érték akár a 40%-ot is meghaladhatja. Egyes cégek távcsöveik kitakarását nem a főtükör átmérőjéhez, hanem felületéhez viszonyítják. Például ilyen értelemben egy 200 mm-es főtükör mellett a 40 mm-es segédtükör alig 4% kitakarású. (A refraktorok és egyes speciális tükrös távcsövek kitakarás-mentesek, vagyis a beeső fény akadálytalanul eljut a főoptikáig. - Sz.L.)
A központi kitakarás hatása háromféleképpen jelentkezik: egyrészről módosul a diffrakciós kép, másodrészt a beeső fény mennyisége csökken, harmadrészt a kapott kép kontraszt viszonyai módosulnak.
1. A központi kitakarás hatása a diffrakciós képre
A nagy nagyításoknál megfigyelhető diffrakciós kép egy ún. Airy-korongból áll, melyet egyre csökkenő fényességű gyűrűk vesznek körül. A központi kitakarás fényt "tol ki" a gyűrűkbe az Airy-korongból, emellett kismértékben csökkenti ennek méretét. A lenti képeken 0%, 20% és 33%-os kitakarással rendelkező távcső által alkotott diffrakciós képeket láthatunk.
|
|
|
|
Noha a változás szembetűnőnek látszik, ne felejtsük el, hogy a fénynek csak kis hányadát érinti: még 33%-os kitakarás esetén is 1.7%-ról mindössze 5.4%-ra növekszik az első gyűrű fényessége az Airy-koronghoz képest.
2. A központi kitakarás hatása a bejövő fény mennyiségére
A beeső fény mennyiségének csökkenése a felületi kitakarással arányos. Egy 20%-os kitakarású segédtükör mindössze 4%-kal csökkenti a bejövő fény mennyiségét, ám még egy 33%-os kitakarás esetén is mindösszesen 11%-os fényveszteséggel kell számolnunk. Ebből is látszik, hogy nagy segédtükör is viszonylag kevés fényt "árnyékol" le: egy 250 mm-es, 34%-os kitakarású reflektor ugyanannyi fényt gyűjt össze (elméletben), mint egy kitakarás nélküli 235 mm-es távcső.
3. A központi kitakarás hatása a kapott kép kontraszt viszonyaira
Központi kitakarás jelenlétekor a kontraszt igen összetett módon változik. A kis intenzitás-különbségű felületek esetén (mint pl. a Mars, a Jupiter vagy a Szaturnusz felszíni alakzatai) a kapott kép némileg kontrasztszegényebb a kitakarás nélküli távcsövekhez képest. Nagy intenzitás-különbséggel rendelkező objektumok esetén viszont nem csökken, sőt kis mértékben nő a kontraszt: ilyenek például a Hold, a kettőscsillagok, a Cassini-rés, egy hold vagy gyűrű árnyéka, illetve a bolygók pereme. (Bővebb magyarázat a fenti linket található.)
A lenti felvételek egy 150 mm-es kitakarás nélküli, 20%-os és 33%-os kitakarással rendelkező műszerben látható képet szimulálják. 20%-os kitakarás esetén a változás gyakorlatilag elhanyagolhatónak mondható, 33% esetén pedig már észrevehető kontraszt-csökkenés figyelhető meg. Nyilvánvaló azonban, hogy míg a Hold kráterei esetében ez nem mutatkozik, a Jupiter és a Szaturnusz kis kontrasztú felhő struktúrájában már igen.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hogy mekkora kontraszt-veszteséggel kell számolnunk az objektumon kívül, attól is függ, milyen technikával észlelünk: vizuálisan, fotografikusan vagy CCD-vel - a CCD-k például sokkal érzékenyebbek a finom intenzitás-változásokra, mint az emberi szem. A segédtükör tartólábak - noha diffrakciós tüskéket okoznak a fényesebb csillagok esetében - nem befolyásolják a Hold vagy a bolygók kontraszt-viszonyait.
Összefoglalás
Az alábbi táblázatban összefoglaljuk, hogy egy 33%-os kitakarású optika milyen refraktornak felel meg többféle szempont szerint.
| Reflektor 33% kitakarással | Azonos kontraszt általánosságban | Azonos felbontás bolygók esetében | Azonos felbontás Hold esetében | Azonos fénygyűjtő képesség |
| 300 mm | 200 mm | 200-300 mm (1) | 300 mm | 280 mm |
| 250 mm | 170 mm | 170-250 mm (1) | 250 mm | 235 mm |
| 225 mm | 150 mm | 150-225 mm (1) | 225 mm | 210 mm |
| 200 mm | 130 mm | 130-200 mm (1) | 200 mm | 190 mm |
| 150 mm | 100 mm | 100-150 mm (1) | 150 mm | 140 mm |
(1) : a objektum kontraszt viszonyai és a használt technika függvénye
Noha az optikai rendszerek kitakarása hatással van a felbontásra, illetve a kapott kép kontraszt-viszonyaira, semmi esetre sem gátolja nagy felbontású felvételek készítését. Nem szabad elfelejteni, hogy a kitakarás önmagában nem tesz egy 250 mm-es 33%-os kitakarással rendelkező műszert egy 170 mm-es refraktornál alacsonyabb rendűvé. Nem véletlen, hogy a legjobb, amatőrök által készített bolygófelvételeket 20 - 40 cm-es műszerekkel készítették, melyek esetében a kitakarás nem ritkán a 30%-ot is meghaladta.
Természetesen, amennyiben minden mást feltétel egyformának tekinthető, jobb egy kis kitakarású műszer, de abszurd dolog lenne csak erre az egy paraméterre koncentrálni. A tapasztalatok azt mutatják, hogy mindez csak a jéghegy csúcsa: a kitakarás mellett egyéb tényezők is befolyásolják a távcső által alkotott képet (pl. gyenge optika, rossz kollimáció, pontatlan fókuszálás, a tubus érzékenysége a hőmérséklet-változásra), melyek mellett eltörpülhet a központi kitakarás jelentősége. [A fentiek mellett további befolyásoló tényezővel kell még számolni: légköri nyugodtság, vezetés minősége, film vagy CCD érzékenysége, képfeldolgozási módszerek stb. Ebből is látszik, hogy a kitakarás egy nem elhanyagolható, de nem is mérvadó paraméter. - Sz. L]
A fentiek illusztrálására bemutatunk néhány felvételt, melyek a szerző 12"-es Meade Schmidt-Cassegrain távcsövével készültek. Az eredeti képek és elkészítésük részletei elérhetőek: http://perso.club-internet.fr/legault/
4 hozzászólás
endre (2019. 01. 17. 11:54)
Szia Levente!Köszi a válaszodat! Én közben beteg voltam ,ezért volt időm számolgatni.Nekem( 90%-os tükrök fényvisszaverés mellet)D:86mm jött ki.
Szarka Levente (2018. 12. 16. 18:27)
Kb 75-85 mm átmérőjű lencsés távcsőnek felel meg a teljesítménye.
endre (2018. 12. 16. 17:35)
endre (2018. 12. 16. 17:33)
T.Szerző!Nagyon jól sikerült művében sajnos nem tért ki a makszutov rendszerü távcsövekre. Nekem egy SW 102/1300 MC -m van.Szeretném tudni hány mm D-jü lencsének felel meg a fényáteresztése? Válasszát a Email cimemre várom. Üdvözlettel:Kárpáti Endre.