Diffraktionspik
Diffraktionsspikar är linjer som strålar ut från starka ljuskällor och orsakar vad som kallas starburst-effekten eller solstjärnor i fotografier och i synen. De är artefakter som orsakas av ljus som diffrakterar runt stödvingarna på den sekundära spegeln i reflekterande teleskop , eller kanter av icke-cirkulära kameraöppningar, och runt ögonfransar och ögonlock i ögat.
Diffraktionsspikar på grund av stödvingar
I de allra flesta reflekterande teleskopkonstruktioner måste sekundärspegeln placeras vid teleskopets centrala axel och måste därför hållas av strävor inuti teleskopröret. Oavsett hur fina dessa stödstavar är diffrakterar de det inkommande ljuset från en föremålsstjärna och detta framstår som diffraktionsspetsar som är Fourier-transformationen av stödstagen. Spikarna representerar en förlust av ljus som kunde ha använts för att avbilda stjärnan.
Även om diffraktionsspikar kan skymma delar av ett fotografi och är oönskade i professionella sammanhang, gillar vissa amatörastronomer den visuella effekten de ger till ljusa stjärnor – " Bethlehemsstjärnans " utseende – och modifierar till och med sina refraktorer för att uppvisa samma effekt, eller för att hjälpa till med fokusering när du använder en CCD .
Ett litet antal reflekterande teleskopkonstruktioner undviker diffraktionspikar genom att placera den sekundära spegeln utanför axeln. Tidiga off-axis-designer som Herschelian- och Schiefspiegler -teleskopen har allvarliga begränsningar som astigmatism och långa brännvidd, vilket gör dem oanvändbara för forskning. Den brachymediala designen av Ludwig Schupmann , som använder en kombination av speglar och linser, kan korrigera kromatisk aberration perfekt över ett litet område och design baserade på Schupmann brachymedial används för närvarande för forskning av dubbelstjärnor .
Det finns också ett litet antal off-axis obehindrade allreflekterande anastigmater som ger optiskt perfekta bilder.
Brytande teleskop och deras fotografiska bilder har inte samma problem eftersom deras linser inte stöds av spindelvingar.
Diffraktionsspikar på grund av icke-cirkulär öppning
Irisbländare med rörliga blad används i de flesta moderna kameralinser för att begränsa ljuset som tas emot av filmen eller sensorn. Medan tillverkare försöker göra bländaren cirkulär för en behaglig bokeh , när den stoppas ner till höga f-tal (små bländare), tenderar dess form mot en polygon med samma antal sidor som bladen. Diffraktion sprider ut ljusvågor som passerar genom öppningen vinkelrätt mot den ungefär raka kanten, varvid varje kant ger två spikar 180° från varandra. Eftersom bladen är jämnt fördelade runt cirkeln, på ett membran med ett jämnt antal blad, överlappar diffraktionstopparna från bladen på motsatta sidor. ger ett diafragma med n blad n toppar om n är jämnt och 2 n toppar om n är udda.
5 blad ger 10 spikar
6 blad ger 6 spikar
7 blad ger 14 spikar
8 blad ger 8 spikar
9 blad ger 18 spikar
10 blad ger 10 spikar
4 blad ger 4 spikar
.jpg)
Diffraktionsspikar på grund av segmenterade speglar
Bilder från teleskop med segmenterade speglar uppvisar också diffraktionstoppar på grund av diffraktion från speglarnas kanter. Som tidigare är två spikar vinkelräta mot varje kantorientering, vilket resulterar i sex spikar (plus två svagare på grund av att spindeln stöder den sekundära spegeln) i fotografier tagna av James Webb Space Telescope .
Det första JWST-djupa fältet med diffraktionsspikar
Kanterna på JWST primära spegelsegment och spindel färgkodade med deras motsvarande diffraktionsspikar
Diffraktionsspikar på grund av smutsig optik
En felaktigt rengjord lins eller täckglas, eller ett med fingeravtryck, kan ha parallella linjer som diffrakterar ljus på samma sätt som stödskovlar. De kan särskiljas från spikar på grund av icke-cirkulär bländare eftersom de bildar ett framträdande utstryk i en enda riktning, och från CCD-blomning genom sin sneda vinkel.
I vision
Vid normal syn ger diffraktion genom ögonfransar – och på grund av kanterna på ögonlocken om man kisar – många diffraktionstoppar. Om det blåser, orsakar ögonfransarnas rörelse spikar som rör sig runt och glittrar. Efter en blinkning kan ögonfransarna komma tillbaka i en annan position och få diffraktionsspetsarna att hoppa runt. Detta klassificeras som ett entoptiskt fenomen .
Andra användningar av diffraktionsspikar
Specialeffekter
Ett tvärskärmsfilter , även känt som ett stjärnfilter, skapar ett stjärnmönster med hjälp av ett mycket fint diffraktionsgitter inbäddat i filtret, eller ibland genom att använda prismor i filtret. Antalet stjärnor varierar beroende på filtrets konstruktion, liksom antalet poäng varje stjärna har.
En liknande effekt uppnås genom att fotografera starkt ljus genom en fönsterskärm med vertikala och horisontella ledningar. Vinklarna på korsets staplar beror på skärmens orientering i förhållande till kameran.
Bahtinov mask
I amatörastrofotografi kan en Bahtinov-mask användas för att fokusera små astronomiska teleskop exakt. Ljus från en ljus punkt som en isolerad ljus stjärna som når olika kvadranter av den primära spegeln eller linsen leds först genom galler i tre olika orienteringar. Hälften av masken genererar en smal "X"-form från fyra diffraktionsspikar (blå och grön i illustrationen); den andra halvan genererar en rak linje från två spikar (röda). Att ändra fokus gör att formerna rör sig i förhållande till varandra. När linjen passerar exakt genom mitten av "X" är teleskopet i fokus och masken kan tas bort.
externa länkar
- Diffraktionstoppar förklarade av Astronomy Picture of the Day .
- Merrifield, Michael; Szymanek, Nik . "Diffraktionsspikar" . Deep Sky-videor . Brady Haran .
- Kratzke, Bastian (15 juli 2020). "Bästa linser för Sunstars" . phillipreeve.net .