Fokální korektory. Okuláry. Miroslav Palatka

Podobné dokumenty
Konstrukce teleskopů. Miroslav Palatka

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

Čočky Čočky jsou skleněná (resp. plastová) tělesa ohraničená rovinnými nebo kulovými plochami. Pracují na principu lomu. 2 typy: spojky rozptylky

9. Geometrická optika

VY_32_INOVACE_FY.12 OPTIKA II

Ing. Jakub Ulmann. Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

Optika pro mikroskopii materiálů I

Stínìní. Odrazy na tubusu sni¾ují kontrast: Stínìním se eliminují odrazy pod malými úhly.

Schmidt-Cassegrain. = Cassegrain + asférická korekèní deska. ohnisková rovina je vysunuta ven

ZOBRAZOVÁNÍ ČOČKAMI. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Septima - Optika

Principy korekce aberací OS.

Optické zobrazení - postup, kterým získáváme optické obrazy bodů a předmětů

Dalekohledy. y τ τ F 1 F 2. f 2. f 1. Předpoklady: 5211

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

DUM č. 5 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

Měření zvětšení dalekohledu a ohniskové vzdálenosti objektivů 1. Cíl úlohy

Reektory se tøemi a ètyømi zrcadly

Paprsková optika. Zobrazení zrcadly a čočkami. Rovinné zrcadlo. periskop zobrazování optickými soustavami.

Dalekohled (nejen) astronomický 1. Když se řekne dalekohled dalekohled 2. Základní vlastnosti dalekohledu 3. Pár rad pro jeho výběr

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

Návrh optické soustavy - Obecný postup

M I K R O S K O P I E

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Optika. Zápisy do sešitu

Aplikovaná optika I: příklady k procvičení celku Geometrická optika. Jana Jurmanová

OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

Bodový zdroj světla A vytvoří svazek rozbíhajících se paprsků, které necháme projít optickou soustavou.

3. OPTICKÉ ZOBRAZENÍ

Krafková, Kotlán, Hiessová, Nováková, Nevímová

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Rozdělení přístroje zobrazovací

Historické brýle. 1690: brýle Norimberského stylu se zelenými čočkami. 1780: stříbrné brýle. konec 18. století: mosazné obruby, kruhové čočky

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

od 70mm (měřeno od zadní desky s axiálním výstupem) interní prvky opatřeny černou antireflexní vrstvou, centrální trubice s vnitřní šroubovicí

25. Zobrazování optickými soustavami

F - Lom světla a optické přístroje

ZOBRAZOVÁNÍ ROVINNÝM ZRCADLEM

Astronomické dalekohledy

ČOČKY JAKO ZOBRAZOVACÍ SOUSTAVY aneb O spojkách a rozptylkách. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

8.1. ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ A JEHO SPEKTRUM. Viditelné světlo Rozklad bílého světla:

Optika nauka o světle

Centrovaná optická soustava

R8.1 Zobrazovací rovnice čočky

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

Katadioptrické soustavy Argunova, Popova a Klevcova.

Historie světelné mikroskopie. Světelná mikroskopie. Robert Hook (1670) a Antonie van Leeuwenhoek (1670) zakladatelé světelné mikroskopie

Vady optických zobrazovacích prvků

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Zákon lomu světla (Snellův zákon) lze matematicky vyjádřit vztahem: , n2. opticky řidšího do prostředí opticky hustšího, láme se ke kolmici.

Meniskové dalekohledy. Daniel Jareš,Vít Lédl,Zdeněk Rail Ústav fyziky plazmatu AV ČR,v.v.i.- OD Skálova 89,51101 Turnov vod@ipp.cas.

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Korektor komy D.M.Maksutova

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

ZOBRAZOVÁNÍ ODRAZEM NA KULOVÉ PLOŠE aneb Kdy se v zrcadle vidíme převrácení. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Viková, M. : MIKROSKOPIE I Mikroskopie I M. Viková

Geometrická optika 1

Fyzika III Optika a částicová fyzika

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MĚŘICKÝ SNÍMEK PRVKY VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ ORIENTACE CHYBY SNÍMKU

Optika OPTIKA. June 04, VY_32_INOVACE_113.notebook

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

7. Světelné jevy a jejich využití

DALEKOHLEDY. Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta

Korektor Volosova. Zdeněk Rail,Daniel Jareš,Vít Lédl, Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v.v.i. OD, Skálova 89, Turnov

ZOBRAZOVÁNÍ ZRCADLY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Optika

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

ÚVOD. Miroslav Palatka

Lom vlny na rozhraní prostředí. lom podle Snellova zákona tlení optických

2. Optika II Zobrazování dutým zrcadlem

Seminární práce Lidské oko Fyzika

Gullstrandovo schématické oko

7.ročník Optika Lom světla

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

Fyzika 2 - rámcové příklady Geometrická optika

3. Optika III Přímočaré šíření světla

ČOS vydání ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD ÚSŤOVÉ REKTIFIKAČNÍ DALEKOHLEDY ZBRANÍ TYPY, ZÁKLADNÍ PARAMETRY

EXPERIMENTÁLNÍ METODA URČENÍ ZÁKLADNÍCH PARAMETRŮ OBJEKTIVU ANALAKTICKÉHO DALEKOHLEDU. A.Mikš 1, V.Obr 2

Lupa a mikroskop příručka pro učitele

Teleskopie díl třetí. (Jednoduché metody měření a výpočty pro amatérskou konstrukci dalekohledů)

Někdy je výhodné nerozlišovat mezi odrazem a lomem tím způsobem, že budeme pokládat odraz za lom s relativním indexem lomu n = 1.

The Correction of the Optical Aberrations of Astronomical Mirrors

Optika pro studijní obory

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 6: Geometrická optika. Abstrakt

5 Geometrická optika

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Zobrazení čočkou

Fyzika III Optika. A. Geometrická optika. Kamil Postava. Institut fyziky, VŠB Technická univerzita Ostrava (A931,tel.

5.2.9 Zobrazení rozptylkou

Seznam součástek. A. Seznam prvků soupravy GON. Rozměry (cm) nebo Poloměry* (cm) Značka Název prvku

1 Základní pojmy a vztahy

5.2.8 Zobrazení spojkou II

WX 7 50 IF / IF

Úloha 6: Geometrická optika

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

Název školy: Základní škola a Mateřská škola Žalany. Číslo projektu: CZ. 1.07/1.4.00/ Téma sady: Fyzika 6. 9.

Defektoskopie a defektometrie

Transkript:

Přednášky - Přístroje pro astronomii 1 Fokální korektory Příslušenství - doplňky Okuláry Miroslav Palatka Palatka SLO/PA1 2011 1

Fokální korektory korektory aberací v blízkosti ohniskové roviny Korektory aberací v uvedených příkladech kata-dioptrických soustav ( Schmidt, Maksutov, Houghton ) mají průměry o přibližné velikosti apertur (primárních zrcadel) teleskopů. Korektory leží před primárním zrcadlem. Otvorovou vadu a komu kulového primárního zrcadla lze do jisté míry korigovat také tzv. sub-aperturními korektory, které leží ve sbíhavém svazku za primárním zrcadlem nedaleko ohniskové roviny Jones Brixner Jones - Bird tmelené pořadí čoček netmelený Palatka SLO/PA1 2011 2

Jones korektor D = 200mm, f/10 SF12/BK7 rozptylka/spojka křivost pole R f = 227mm Airyho disk barevná vada Palatka SLO/PA1 2011 3

Brixner korektor D = 200mm, f/10 BK7/F4 spojka/rozptylka křivost pole R f = 400mm lepší koma Airyho disk koma barevná vada Palatka SLO/PA1 2011 4

Jones-Bird korektor D = 200mm, f/6 BK7/F2 spojka - rozptylka křivost pole R f = 72mm astigmatismus astigmatismus Airyho disk korekce barevné vady Pro úhly menší než 0.3 O.K. Palatka SLO/PA1 2011 5

Fokální korektory korektory aberací v blízkosti ohniskové roviny Komu parabolického primárního zrcadla lze do jisté míry korigovat také sub-aperturními korektory, které leží ve sbíhavém svazku za primárním zrcadlem nedaleko ohniskové roviny. Korektory nemají samy o sobě žádnou lámavost málo účinné Palatka SLO/PA1 2011 6

BK7/BK7 spojka - rozptylka Newton + Ross D = 200mm, f/6 Lámavost K = 0 Airyho disk Palatka SLO/PA1 2011 7

Newton + Ross D = 200mm, f/6 Newton D = 200mm, f/6 Newton teleskopy s menšími clonovými čísly jsou bez korektorů komy neúčelné Palatka SLO/PA1 2011 8

Příslušenství - doplňky Field corrector - Flattener rovnač pole Extender prodlužovač ohniskové vzdálenosti Reducer reduktor - zkracovač ohniskové vzdálenosti Palatka SLO/PA1 2011 9

Field corrector - Flattener rovnač pole Jedna čočka blízko obrazové roviny Dublet vzdálený od obrazové roviny Cassegrain - Optickéčleny které korigují křivost obrazové plochy Schmidt - Palatka SLO/PA1 2011 10

Schmidt-Cassegrain D = 200mm, f/10 největší křivost z dříve uvedených příkladů Optimální obrazová plocha R f = 157.6 mm Palatka SLO/PA1 2011 11

Schmidt-Cassegrain D = 200mm, f/10 Flattener rovnač pole jedna čočka S-C bez rovnače Palatka SLO/PA1 2011 12

Flattener rovnač pole jedna čočka princip planparalelní deska Při průchodu planparalelní deskou se obraz posouvá o vzdálenost: s = t n 1 n r Rozptylnáčočka = řada nad sebou uspořádaných planparallelních desek s různou tlouštˇkou t: R Pro poloměr křivosti korekční čočky musí platit : R = r n 1 n Palatka SLO/PA1 2011 13

r Nevýhody : R - korekčníčočka leží blízko obrazové roviny, její nečistoty a defekty budou vidět v obraze, - ze stejného důvodu je obtížná montáž a zaostřování, - vznikají problémy s tzv. duchy jako důsledek vnitřních odrazů. Distant Flattener rovnač pole dvěčočky - rozptylný dublet je umístěný v určité vzdálenosti od obrazové roviny - dublet - kvůli minimalizaci barevné vady Nevýhoda : není univerzální, ale musí být navržen pro konkrétní teleskop - mění ohniskovou vzdálenost (zvětší) Palatka SLO/PA1 2011 14

Schmidt-Cassegrain D = 200mm, f/10 Flattener rovnač pole vzdálený dublet BK7/SF55 S-C bez rovnače Palatka SLO/PA1 2011 15

Extender prodlužovač ohniskové vzdálenosti Hlavní rovina H Barlow m B = f f C O f C = f f O B f d B 1 d = m d 2 B 1 Rozptylný optický člen který prodlouží hodnotu ohniskové vzdálenosti zpravidla m B =1.5x - 3x, ale délku teleskopu výrazně ne. Stavba rozptylný optický člen částečná korekce křivosti obrazové plochy Pro stejný okulár se získá větší zvětšení, pro velká zvětšení je pak snadnější pozorování (krátko-ohniskový okulár má krátký oční reliéf). Palatka SLO/PA1 2011 16

Schmidt-Cassegrain + Barlow D = 200mm, f/20 F3/BK7 2 x křivost pole R f = 175mm Airyho disk korekce barevné vady Palatka SLO/PA1 2011 17

Reducer zkracovač ohniskové vzdálenosti Inverzní funkce k prodlužovači m f C R = = f f f f O C O R f + d R 1 d2 = mr d1 Spojný optický člen který zkrátí hodnotu ohniskové vzdálenosti zpravidla okolo m R = 0.5x, ale délku teleskopu výrazně ne. Zmenší clonovéčíslo, zvětší zorné pole. Stavba spojný optický člen vede principielně ke zhoršení křivosti obrazové plochy (nutnost tzv. překorekce astigmatismu ). Využívá se při astrofotografii díky zvětšení zorného pole, zkrácena expozice díky zmenšení clonového čísla. Palatka SLO/PA1 2011 18

Schmidt-Cassegrain + Reducer D = 200mm, f/5.5 BK7/SF55 0.55 x křivost pole R f = rovinné Airyho disk korekce barevné vady Palatka SLO/PA1 2011 19

Refraktory - příslušenství Příklady příslušenství byly uvedeny pro případ kata-dioptrického teleskopu typu Schmidt Cassegrain, ale podobné příslušenství se samozřejmě používá také v případě zrcadlových a čistěčočkových teleskopů. především při malých clonových číslech Schéma Achromatického refraktoru s rovnačem obrazového pole Schéma Achromatického refraktoru s barlowčočkou β = 3x Palatka SLO/PA1 2011 20

Uvedené příklady příslušenství ukazují základní principy jejich funkce v teleskopech. Byly zvoleny příklady jednodušších konstrukcí. Neznamená to, že uvedené přílkady jsou jediné možné. Existuje samozřejmě velké množství konstrukčních řešení podobně jako konstrukčních řešení vlastních teleskopů. Konkrétní příslušenství bývá navrženo ke konkrétnímu teleskopu nelze proto předpokládat jeho univerzální použití. Kurz PA1 je pouze úvodem do základních konstrukcí astro-teleskopů. Palatka SLO/PA1 2011 21

Příklad Hubble teleskopu z úvodu přednášek PA1 Před opravou Po opravě správně (+ zakřivené obrazové pole) Uvedené hodnocení kvality by mělo být nyní již srozumitelné. Palatka SLO/PA1 2011 22

Přednášky - Přístroje pro astronomii 1 OKULÁRY TELESKOPŮ Miroslav Palatka Palatka SLO/PA1 2011 23

Teleskopy - Zorné pole Vizuální pozorování Reálný zorný úhel (pole) MALÝ Zdánlivý zorný úhel (pole) VELKÝ průměr výstupní pupily Konstrukce okulárů = velké zorné úhly nutná korekce mimo-osových aberací Větší zvětšení = větší zdánlivé zorné pole f Zvětšení: D Objektiv vstupní pupila m = = f Okulár d výstupní pupila Palatka SLO/PA1 2011 24

Teleskopy - Zorné pole Vizuální pozorování oční reliéf Zvětšení: průměr výstupní pupily m = D d vstupní pupila výstupní pupila Pro pohodlné pozorování by měl mít okulár vzdálenost výstupní pupily za poslední optickou plochou oční reliéf - okolo 15mm. Minimální hodnota by měla být 5 mm. Při používání brýlí minimálně 20mm. Průměr výstupní pupily musí být menší než je vstupní pupila oka. Maximální průměr vstupní pupily oka je dán věkem pozorovatele a to od 8mm pro dítě až po pouhé cca 3 mm u starého člověka. Pro výpočty okulárů se vychází z hodnoty 4mm. Různé konstrukce okulárů mají různé hodnoty očního reliéfu. Tyto hodnoty lze vyjádřit jako podíl ohniskové vzdálenosti daného typu okuláru viz. následující přehled. Palatka SLO/PA1 2011 25

Obrázky: cs.wikipedia.org/wiki/okulár + astronomy.geodar.com/telescope/telescope_eyepieces.html Okuláry - vývoj o.r. zorné pole (zdánlivé) oční reliéf (o.r.) = x f clonováčísla dalekohledu 0.3f 35 nad f/15 0.4f 40 nad f/10 0.45f 45 nad f/6 Větší zvětšení = větší zdánlivé zorné pole = složitější okulár Palatka SLO/PA1 2011 26

Okuláry - vývoj Obrázky: cs.wikipedia.org/wiki/okulár + astronomy.geodar.com/telescope/telescope_eyepieces.html Abbeův o.r. zorné pole (zdánlivé) oční reliéf (o.r.) = x f clonováčísla dalekohledu 0.8f 45 nad f/5 (malé zkreslení) 0.8f 50 nad f/4 0.8f 65 nad f/4 10mm 82 nad f/4 Větší zvětšení = větší zdánlivé zorné pole = složitější okulár Palatka SLO/PA1 2011 27

Aberace - Objektivy x Okuláry objektiv okulár Barevná vada polohy Příčné aberace Aberace Velikost apertury Velikost předmětu (pole) otvorová ρ 3 koma ρ 2 η astigmatismus ρ η 2 křivost pole ρ η 2 zkreslení η 3 Barevná vada velikosti Okuláry = především astigmatismus (křivost pole) + zkreslení Zkreslení až u velkých zorných úhlů širokoúhlých okulárů Palatka SLO/PA1 2011 28

Aberace Okuláry spot diagramy barevná vada velikosti Spot diagramy u vybraných okulárů Airyho disk Clonováčísla f/5 uvedena pouze u optických staveb schopných zaručit přijatelnou kvalitu zobrazení http://www.telescope-optics.net/eyepiece_aberration_2.htm Palatka SLO/PA1 2011 29

objektiv Aberace Okuláry astigmatismus - křivost pole Objektiv i okulár = suma kladných lámavostí = kladné křivosti pole křivost plochy objektivu cca 1/3 f křivost plochy okuláru okulár Typické křivky pro okuláry rozsah akomodace oka Akceptovatelný astigmatismus a křivost obrazového pole patří mezi základní požadavky při návrhu okulárů Palatka SLO/PA1 2011 30

Aberace Okuláry astigmatismus Křivky sagitálního a tangenciálního zklenutí u vybraných okulárů: Palatka SLO/PA1 2011 31

Aberace Okuláry astigmatismus křivost plochy objektivu křivost plochy okuláru propočet paprsků okulárem se provádí v opačném směru rozsah akomodace oka Příklad ortoskopický ( Abbého) okulár program OSLO LT : Zorný úhel mm Palatka SLO/PA1 2011 32

křivost plochy objektivu Aberace Okuláry astigmatismus křivost plochy okuláru Defokusace x x v dioptrích D rozsah akomodace oka Astigmatismus v mm Newtonova zobrazovací rovnice: 2 x x = f Příklad: f = 28 mm x = 2mm Zorný úhel Zorný úhel D = 1000 x 2 f [ mm] 2.55 D -2.55 2.55 mm D Palatka SLO/PA1 2011 33

D 1000 x 2 f [ mm] = Příklad: Aberace Okuláry astigmatismus f = 28 mm x = 2mm 2.55 D x Astigmatismus v mm mm Zorný úhel D Zorný úhel -2.55 2.55 Akceptovatelný astigmatismus a křivost obrazového pole patří mezi základní požadavky při návrhu okulárů Obvyklý tolerovatelný rozsah bývá plus-minus 3D (dioptrie). Souvisí to se schopností akomodace lidského oka v mládí 15D a ve stáří 1.5D Palatka SLO/PA1 2011 34

Aberace Okuláry astigmatismus sagitální zklenutí tangenciální zklenutí Zorný úhel mm Ortoskopický okulár http://www.handprint.com/astro/ae3.html < 6 Palatka SLO/PA1 2011 35

Nejmodernější okuláry - příklad Nagler 2 o.r. zorné pole (zdánlivé) clonováčísla dalekohledu 10mm 82 nad f/4 ( 1f ) S rostoucím úhlem zorného pole okulárů se u krátko-ohniskových okulárů zkracuje oční reliéf = nesnadné pozorování Tele Vue Achromatický dublet podobně jako barlowův prodlužuje ohniskovou vzdálenost objektivu a současně působí jako rovnač pole. Prodlužuje oční reliéf. Palatka SLO/PA1 2011 36

Optických systémů teleskopů, jejich příslušenství a okulárů existuje velké množství, v PA1 uvedené příklady jsou jen jejich malou částí a i k tomuto základním výběru by odborník mohl mít výhrady ve smyslu vynechání některých základních staveb. PA1 nelze pokládat za kurz přednášek zcela vyčerpávající danou problematiku. Palatka - PA1 - KONEC Palatka SLO/PA1 2011 37