H-P: 9:30-17:00    Szo: ZÁRVA
Kapcsolat Szerviz Hűségprogram Vadászvizsga kedvezmény Tudástár | Bazár |
Bejelentkezem
Kedvencek
Kosár
Makszutov távcső és mikroszkóp bolt
Tudástár

A távcsövek optikai minőségének mérése

Kevesen tudják, hogy az amatőrcsillagászok között leginkább elterjedt kritérium az optikák minőségének jellemzésére valójában könnyen félrevezető lehet. Ideje, hogy "leszámoljunk" a megszokott P-V értékekkel és olyan mutatót használjunk, amely sokkal inkább jellemzi a távcső optikai minőségét. Ez pedig a Strehl-érték, melynek számítása nem új keletű, bár sokak számára talán kevéssé ismert fogalom volt eddig.

A Strehl érték annyira könnyen érthető mint a megszokott P-V érték, mégis sokkal pontosabb és átfogóbb képet ad a távcső optikai minőségéről. Noha számítása a gyakorlatban bonyolult, az értelmezése meglehetősen egyszerű.

A P-V érték

Az alábbi ábra jól jellemzi a P-V számítás gyengeségét. Mindkettő egy-egy Newton távcső főtükrének keresztmetszetét mutatja meg, pontosságuk lambda/10 P-V, röviden L/10 P-V. Ez nem jelent más, mint a legnagyobb "hullámhegy" és "hullámvölgy" közötti eltérés, legfeljebb a fény hullámhosszának (lambda) 1/10-e. Ennek ellenére a tükrök felülete meglehetősen eltérő. Első pillantásra - mindenféle kifinomult analízis nélkül - melyik tükröt szeretné megvásárolni?

A válasz elég nyilvánvaló, akár csak az is, hogy a P-V érték önmagában miért nem kellően pontos az optika jellemzésére. Csak a legnagyobb eltérés értékét adja meg, más fontos jellemző, mint a felület "érdessége", kimarad a számításból. Látható az is, hogy egy-egy kis felületre jellemző nagyobb eltérés (pl. karc) látszólag teljesen "elrontja" az optika minőségét, noha az a gyakorlatban nem okoz számottevő képminőség-romlást. Ennek ismeretében érthető, hogy egy L/2 P-V pontosságú tükör akár egy kimagaslóan jó optika is lehet, amennyiben felületének nagy részén az eltérések pl. L/10 P-V alatt maradnak.

Érdemes megemlíteni, lényeges jellemző, hogy a fenti érték a hullámhegy és a hullámvölgy közötti különbségre utal. (Ezt jelzi a P-V- peak-to-valley - szócska.) Amennyiben a fenti optika esetében felületi pontosságot adunk meg - azaz a legnagyobb hullámhegy vagy -völgy méretét az ideális felszínhez képest számoljuk -, akkor az értékek feleződnek, tehát a felület pontossága L/20. Képzeljük el a Balaton vizét, amikor nyugalomban van. Ha ehhez képest a legnagyobb hullámhegy és -völgy külön-külön 1 m, akkor a hullámhegy és -völgy távolsága 2 m.

Az RMS érték

Az RMS szintén az optikai felületek minőségét jellemzi, a P-V értéknél azonban sokkal pontosabban. Ennek meghatározása során a felület több pontján veszünk mintát, majd ezek alapján határozzuk meg annak pontosságát. Amint látható, ez az érték a teljes felületet jellemzi, csökkentve azon kis részek jelentőségét, melyek az "átlagos" minőségtől eltérnek.

Számolása meglehetősen összetett művelet, a részletekbe emiatt nem bocsátkozunk. Sokkal fontosabb ennél azt tudni, hogy a közismert P-V értékekhez hogyan viszonyul. Marechal számításai szerint RMS 0.071 esetén tekinthető egy optikai diffrakció határoltnak, vagyis ez az érték felel meg a közismert L/4 P-V-nek.

A Strehl érték

Az RMS érték tehát P-V értéknél pontosabban utal egy távcső optikájának minőségére, azonban egy átlag amatőr számára kevéssé szemléletes mutató. Az RMS értékből egyszerűen kiszámítható a Strehl-érték, mely ugyanolyan pontosan, ám sokkal közérthetőbben jellemzi mennyire áll közel egy adott távcső teljesítőképessége a típustól elvárható maximálishoz.

A Strehl egyik legnagyobb előnye, hogy az optika teljesítőképességét az elméletileg elérhetőhöz viszonyítja, s nem felületének pontosságát jellemzi. Nagyon egyszerűen megfogalmazva: megmutatja, hogy a bejövő fény hány százaléka kerül az Airy-korongba az ideális optikához képest. Leggyakrabban 0 és 1 közé eső számmal, ritkábban százalékban kifejezve adják meg. A tökéletes rendszer esetében ez az érték 1, tehát a Strehl 0.95 azt jelenti, hogy az optikától ideális esetben elvárható értékhez képest a fény 95%-a kerül az Airy korongba, míg 5% az azt körbevevő gyűrűkbe (azok közül is leginkább az elsőbe) csökkentve a kontrasztot.

Ezen a ponton a (máshonnan már tájékozott) olvasóban felmerülhet a kérdés: ha egy tökéletes, központi kitakarás nélküli optika esetében a fény "mindössze" 84%-a kerül az Airy korongba, míg a központi kitakarással rendelkező rendszerek esetében kevesebb, hogyan érhető el 1-hez közeli Strehl érték?! A válasz egyszerű és korábban már említettük is: 1-nek - a kitakarás mértékétől függetlenül - az adott rendszer tökéletes optikával rendelkező "változata" tekintendő.

Amint látható a mutató meglehetősen egyszerűen jellemzi a távcső optikai minőségét, de mik az elvárható értékek? 0.8 elég? Vagy legyen 0.9 esetleg 0.95? És ezek az értékek hogyan viszonyulnak - még ha hozzávetőlegesen is - a közismert P-V értékekhez?

Az alábbi táblázat választ ad a fenti kérdésekre.

Felületi pontosság a különböző mutatókkal kifejezve (550 nm-en értékelve)

P-V Marechal RMS Strehl érték Megjegyzés
1/3 0.094 0.71  
1/4 0.071 0.82 Diffrakció-határolt
1/5 0.057 0.88  
1/6 0.047 0.92
1/7 0.041 0.94 Nagyon jó
1/8 0.036 0.95  Kitűnő
1/9 0.032 0.960  Kitűnő
1/10 0.028 0.969  Kitűnő
1/11 0.026 0.974  
1/12 0.024 0.978  

Végezetül szeretnénk néhány megjegyzést fűzni a táblázathoz: érdemes szem előtt tartani, hogy a megadott értékek az elérhető teljesítmény maximumát jelentik. A gyakorlatban egy optika sosem éri el azt a szintet, leginkább a légköri nyugtalanság miatt, de a kollimációs hibák és a fényútban levő egyéb optikai elemek is rontják a képminőséget.

A fentiekben többször volt szó arról, hogy az optika pontosságát a fény hullámhosszának töredékében adjuk meg (pl. lambda/10). Ebből következően nem elhanyagolható paraméter a vizsgálatra használt fény hullámhossza (színe). Mivel a szem kb. 550 nm-es hullámhosszon (zöld szín) a legérzékenyebb ezért a méréseket célszerű ilyen fényben kiértékelni. Amennyiben a mérés más hullámhosszon történik, a kiértékelés során van lehetőség korrekcióra.

A leírásban alapvetően Newton távcsövek tükréről esett szó, melynek felületének pontossága könnyen elképzelhető lévén a fény egy felületről verődik vissza. De mi a helyzet a lencsés távcsövek esetében ahol objektívjüket nemritkán 3 lencsetag, azaz 6 felület alkotja? Hogyan tudjuk ezeknél a L/4 felületi hibát ártelmezni? A "titok nyitja", hogy nem közvetlenül az optikai elemek felületének pontosságát kell elképzelni, hanem az általuk fókuszált fénysugarak által alkotott "felületét". Szaknyelven szólva ez a hullámfront, vagyis a lencsétől/tükörtől azonos fázisban levő "fénysugarak" által létrehozott képzeletbeli "felület". Amennyiben a lencse / tükör felülete eltér az ideálistól, az általa fókuszált "fénysugarak" azonos fázisban eltérő távolságban lesznek és ez az eltérés adja a korábban többször is említett felületi hibát.


Az alábbiakban két darab 150/750-es newton tükörről készült interferogramot mutatunk. A fenti ismeretek birtokában valószínűleg nem lesz nehéz eldönteni melyik sikerült jobban.


A cikk megírása során felhasználtuk R. F. Royce "A Better Method of Measuring Optical Performance" c. írását.

Legnépszerűbb:

Egy pillanat!
Adhatunk kedvezményt?
Moment!
Môžme Vám dať zľavu?
Just a moment!
Let us give you a discount!
Igen, 1 500 Ft kedvezményt kérek. 3 000 Ft felett fogok vásárolni. Áno, žiadam o zľavu 1 500 Ft. Budem nakupovať nad 3 000 Ft. Yes, I want 1 500 Ft coupon. I'll purchase above 3 000 Ft.
Igen, 2 500 Ft kedvezményt kérek. 100 000 Ft felett fogok vásárolni. Áno, žiadam o zľavu 2 500 Ft. Budem nakupovať nad 100 000 Ft. Yes, I want 2 500 Ft coupon, I'll purchase above 100 000 Ft.
Igen, 4 000 Ft kedvezményt kérek. 200 000 Ft felett fogok vásárolni. Áno, žiadam o zľavu 4 000 Ft. Budem nakupovať nad 200 000 Ft. Yes, I want 4 000 Ft coupon, I'll purchase above 200 000 Ft.
Az email címem: Moja E-mailová adresa: My e-mail address:
Szeretjük a sütiket We love cookies Milujeme cookies

Weboldalunk sütiket (cookie) használ annak érdekében, hogy a legjobb vásárlási élményt tudjuk nyújtani. Kattints az "Értem" gombra, ha ezt elfogadod vagy módosítsd milyen sütiket engedélyezel. Our website uses cookies to provide you with the best shopping experience. Click on the "Got it" button if you accept this or change which cookies you allow. Naše webové stránky používajú súbory cookie, aby vám poskytli čo najlepší zážitok. Ak to akceptujete, kliknite na tlačidlo "Akceptovať" alebo zmeňte súbory cookie, ktoré povoľujete.

Funkcionális Potrebné Funkčné
Analitika Analytics Analytika
Személyre szabás Personalisation Personalizácia