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Ü B E R S I C H T    
Horia Erstellt am: 13.01.2014 : 19:41:59 Uhr
Hallo allerseits,

ich habe mir die Beschreibung der Anordnung aus dem Lyot Artikel näher angeschaut. Es enthält einige Details die ich noch nicht wahrgenommen hatte. Der Text ist insgesamt extrem "dicht" an Informationen.

Lyot sagt:

"Le compensateur utilisé en février et mars 1941 était formé d'une lame de verre prismatique de très petit angle (1' environ) de 50mm de côté et 4mm d'épaisseur, coupée diamétralement par un trait de diamant perpendiculaire a ses franges d'égale épaisseur"

Der in Februar/März 1941 benutzte Kompensator (= Lyot-Plättchen, das hätte er aber nicht wissen können) war aus einem extrem leicht prismatischen (keilförmigen) Glasstreifen (Winkel ca. 1'), 50x50mm und 4mm Dick, gemacht. Der Streifen wurde quer geschnitten, so dass zwei gleiche Keile entstehen.

Dazu eine Zeichnung:



Die Abmessungen sind eigentlich unwichtig. Nur der Keilwinkel zählt. Der angegebene Wert (1' ) ist aber sehr wahrscheinlich falsch (Schreibfehler?), wird aber glücklicherweise nicht direkt gemessen, sondern richtig eingerichtet. Darüber noch später.

Lyot sagt weiter:

"Un des morceaux de cette lame était légèrement argentée sur une des faces et fumé sur l'autre; il absorbait ainsi la lumière avec une teinte à peu près neutre."

Eine der Hälften (sagen wir mal die Rechte) wird auf einer Seite leicht Silberbeschichtet und mit Ruß auf der anderen beschichtet. Das Ganze ergibt somit eine ziemlich farbneutrale Absorption.

Wie sich am Ende zeigen wird, kann man heute für die rechten Hälfte ein Stück fertiges ND-Filter nehmen.

Vorerst aber, einige Details über die notwendige Genauigkeit der lambda/4 -Verschiebung. Sie kommt davon, dass ein Faktor sin(alpha) in der Formel vorkommt, als Teil der Empfindlichkeit der Anordnung (Die Mathe dazu muss noch geprüft werden). Wenn alpha = 0° ist die Empfindlichkeit = 0. Bei alpha = pi/2 = 90° (was gleich mit lambda/4 zu setzen ist) ist die Empfindlichkeit am größten, weil dort sin(alpha) = 1.

Glücklicherweise, ändert sich die Sinus-Funktion sehr wenig um den Wert pi/2. Zum Beispiel:

sin(70°) = sin(110°) = 0,94.

Somit ist pi/2 +-20° ein extrem guter Bereich für den Gangunterschied in der Lyotplatte. Sogar +-30°, mit sin(60°) = sin(120°) = 0,87 wäre gar nicht so schlecht.

Wenn der Gangunterschied nicht mehr nominal pi/2 sondern 3pi/2 wird, ändert sich der Empfindlichkeitsfaktor von +1 in -1. Alle hellen Bereiche des Lyot-Bildes werden dunkel und alle dunkeln Bereich hell. Die Aussagekraft des Bildes bleibt aber erhalten.

Die angegebene +-20° passen sehr gut für einen Meßstreifen. Wenn es nur darum geht, ein Lyot-Bild zu produzieren, kann man ohne Probleme eine viel größere Toleranz akzeptieren. Bei +-45° wäre die Empfindlichkeit auf nur 0,7 reduziert.

Lyot sagt weiter:

"Les deux morceaux étaient juxtaposes dans le même plan, suivant la coupure. La lentille à étudier formait l'image d'une fente éclairée par une lampe à filament de tungstène, sur coté enfumée, parallèlement à la coupure et à 0,5mm seulement de celle-ci; l'image de la fente mesurait de 0,3mm de large et 5mm de long. Le reste du coté enfumé était masqué par un écran opaque.

L'onde directe traversait ainsi le coté absorbant, tandis que l'onde diffractée traversait presque uniquement le coté transparent; en faisant glisser les deux moitiés l'une par rapport à l'autre, on pouvait faire varier le déphasage des deux ondes directe et diffractée. Derrière le compensateur, un objectif de 40mm d'ouverture formait une image en vrais grandeur de la lentille étudiée sur la plaque photographique."


Die zwei Hälften werden dann wieder zusammengesetzt, entlang der Schnittkante. Die getestete Linse bildet einen Lichtspalt - von einer Tungsten-Lampe beleuchtet - auf der Ruß-Seite ab, parallel zu der Kante und nur 0,5mm davon entfernt. Der Lichtspalt ist 0,3mm breit und 5mm hoch. Der Rest der beschichteten Seite wird abgedeckt.

Die direkte Welle geht durch die absorbierende Seite und die Diffraktierte Welle praktisch nur durch den transparenten Bereich. Durch relative Verschiebung der zwei Hälften kann der Phasenunterschied eingestellt werden. Ein Objektiv mit 40mm Öffnung hinter dem Kompensator projiziert ein Abbild (1:1) der getesteten Linse auf einer Fotografischen Platte
.

Das waren noch Zeiten!



Ich finde die Lösung für die Einstellung der richtigen Phase genial. Wenn man es so macht, kann man die rechte Seite aus einem Standard ND-Filter schneiden. Der Winkel der transparenten Seite soll so poliert werden dass über die 50mm Höhe 3 bis 4 ziemlich horizontal liegende Newton-Interferenzstreifen entstehen. Das garantiert, dass über die Höhe des Lichtspaltes die Phasenverschiebung praktisch gleich bleibt. Man kann eventuell die Höhe des Spaltes auf 2mm reduzieren, so dass der Keilwinkel noch grösser werden darf.



Die Abdeckung der rechten Seite dürfte den Faktor K=0,5, den Lyot bei der Auswertung einführt, erklären: durch die Abdeckung wird nur die Hälfte der diffraktierten Welle für das Endbild benutzt. Eine Mathematische Überprüfung fehlt noch.

Viele Grüße
Horia


D I E    15   L E T Z T E N    A N T W O R T E N    (Neue zuerst)
Amateurastronom Erstellt am: 24.01.2014 : 02:05:34 Uhr
Zitat:
Original erstellt von: Rolf


Wenn es sich um keine Messungen handelt, wie würdest Du dann die Arbeit mit dem Graukeil und der Formel (die hier gerade einer Verifikation unterliegt um zu sehen, ob sie "auf soliden Füßen" steht) und mit der quantifiziert wird, bezeichnen?



Trotzdem spricht man bei optischen Tests von Tests, denn man
will damit nicht etwa eine Brennweite messen, sondern nur die
korrekte Form eines optischen Elements verifizieren.

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus


Du weisst am ehesten, dass man besser einen anderen Test designed, als den Punkt 3. ernsthaft anzugehen.



So machte man das in der Tat bislang in der Optik. Interessant wäre die Möglichkeit dennoch, für die betreffenden Testverfahren (z.B. den Foucault-Test) aus der Intensitätsinformation die Form des Spiegels zu ermitteln.
fraxinus Erstellt am: 22.01.2014 : 17:17:26 Uhr
rolf Erstellt am: 22.01.2014 : 16:40:28 Uhr
Kai,
ohne diesen thread jetzt noch weiter damit belasten zu wollen, nur kurz eine Antwort.
Zitat:
Und von "allgemein anerkannt" für astronomische Profi-Optik kann keine Rede sein.

Deine Meinung in Ehren, aber Du erlaubst doch, dass ich auf die o.g. Aussage von Vernet, der im Profibereich arbeitet, etwas mehr gebe.
Zitat:
Es wird wahrscheinlich nicht reichen, um den Vorteil der Superpoli zu zeigen.

Wenn es nicht ausreicht, dann fehlt eben noch etwas, denn den besagten und beschriebenen Vorteil wirst Du weder wegrechnen noch wegdiskutieren können.
Zitat:
Ich helfe gern! Keine Angst, das ist keine böse Falle.

Das ist nett, aber wieso ich darin eine Falle sehen könnte, bleibt mir ein Rätsel. Ich nehme mal an, dass Dein Ego Dir wieder einmal einen Streich gespielt hat.

Gruß Rolf





mkoch Erstellt am: 22.01.2014 : 14:56:33 Uhr
Hallo Kai,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
Die Frage ist, ob dieser Off-axis-Asti bei Lyot schon zu sehr stört.



Ich vermute dass das keine Rolle spielt. Asti hat eine sehr kleine Ortsfrequenz und wird beim Lyot-Test somit automatisch weggefiltert.
Entscheidend ist wahrscheinlich nur, dass der Zerstreuungskreis im besten Fokus kleiner als der Phasenstreifen ist.

Gruß
Michael
fraxinus Erstellt am: 22.01.2014 : 14:43:01 Uhr
Hallo Michael,
ja, werde ich bei Gelegenheit versuchen.
Mittels Interferometer geht das aus dem ROC sehr gut, denn man kann Asti/Coma abschalten. Und hat den Vorteil einer höheren Auflösung (begrenzte Streifendichte)

Die Frage ist, ob dieser Off-axis-Asti bei Lyot schon zu sehr stört.

Viele Grüße
Kai
mkoch Erstellt am: 22.01.2014 : 14:36:38 Uhr
Hallo Kai,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
Es passt zum experimentellen Befund, dass der "circle of least confusion" für 850mm f/3.9 etwa D=1mm groß ist.
Damit wird das Thema "Lyot aus dem COC" für große Spiegel uninteressant.



Dann muss eben einen kleineren Ausschnitt des Spiegels untersuchen. Bei den anderen Methoden zur Untersuchung der Rauhigkeit wird ja auch nicht der ganze Spiegel auf einmal vermessen.

Gruß
Michael
fraxinus Erstellt am: 22.01.2014 : 14:25:18 Uhr
Hallo Amateurastronom,

Zitat:
Es handelt sich bei diesen Tests allerdings um keine Messungen,
sondern optische Tests.
Das ist mir schon klar

Man kann mit dem Loyt-Test:

1.) qualitativ interpretieren (Bildchen anschauen und rüber reden)

2.) näherungsweise (im linearen Bereich) die Formel von Lyot benutzen um PV's oder RMS Werte zu berechen. (noch nicht sicher, muss verifiziert werden)

3.) eine komplette wellenoptische Umkehrung versuchen.

Dazu muss man das Schema umkehren:

FT ---> Multiplikation (Halb-Ebene) mit exp(i*phi) ---> FT

Was leider eine Deconvolution bedeutet.

Du weisst am ehesten, dass man besser einen anderen Test designed, als den Punkt 3. ernsthaft anzugehen.

Viele Grüße
Kai
fraxinus Erstellt am: 22.01.2014 : 13:58:16 Uhr
Hallo Michael,
auf Seite 2 hattest Du mir geantwortet:
Zitat:
Wenn die Ortsfrequenzen fehlen, dann ist entweder der Test nicht empfindlich dafür, oder der Test ist zwar empfindlich dafür aber der Spiegel hat solche Fehler nicht. Wie willst du diese Fälle unterscheiden?

Das ist rein logisch nicht zu unterscheiden. Keine Frage!

Mir fällt im Moment nur ein praktischer Fall ein, wo man diesbezüglich auspassen muss - eine hochgenaue Sphäre an der Empfindlichkeitsgenze vom Loyt-Test.

Im Falle eines Paraboloids im COC sieht man per Foucualt sofort was los ist.

Anbei eine OLSO Simulation eines Paraboloids im COC.



Es passt zum experimentellen Befund, dass der "circle of least confusion" für 850mm f/3.9 etwa D=1mm groß ist.
Damit wird das Thema "Lyot aus dem COC" für große Spiegel uninteressant.
Es bleiben Spezialgebiete wie zB hochgenaue Referenzsphären übrig.

Viele Grüße
Kai
fraxinus Erstellt am: 22.01.2014 : 13:33:46 Uhr
Hallo Rolf,
lies bitte Deinen Link und mein erstes PDF (zu SPHERE) noch einmal gründlich.
Das haben Zahlen einfach nicht verdient, dass man mit ihnen so sorglos umgeht wie mit Wörtern.

Das steht nämlich:
"...superpolished surfaces can achieve Rq = 0.1 – 0.2nm."

Bitte schaue nach was mit Rq gemeint ist!
Und von "allgemein anerkannt" für astronomische Profi-Optik kann keine Rede sein.

In dem SPHERE PDF bezieht sich "surface roughness down to a few angstroms" ebenfalls auf einen anderen Ortsfrequenzbereich wie Du annimmst.

Zitat:
Damit ist deren Schleifkunst in etwa auf dem Niveau, das Vernet für seine 600er F 3,3 mit 2 bis 3 Angström beansprucht.

Am besten Du stellst Dir selbst eine Tabelle nach meinem Muster, konkret für Deinen Spiegel, zusammen.
Dann siehst Du wohin die einzelnen Fehler streuen und welche Energien im Vergleich zum Beugungsmuster zu erwarten sind.
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=161057
Ich helfe gern! Keine Angst, das ist keine böse Falle.

Bitte in einem neuen Thread. Horia hatte mit diesem etwas anderes im Sinn. Da will ich nicht weiter sachfremd diskutieren.

Dann kannst Du mit David zusammen die verschiedenen Tests und Messmethoden eintragen.
Ich weiss (wie meistens) schon was da drinsteht. Es wird sich zeigen, dass die Testabdeckung relativ vollständig ist. Es wird wahrscheinlich nicht reichen, um den Vorteil der Superpoli zu zeigen. Ich lasse mich allerdings gern überraschen.

Viele Grüße
Kai
Alois Erstellt am: 22.01.2014 : 10:40:36 Uhr

Hallo Rolf.
Zitat:
Wenn es sich um keine Messungen handelt, wie würdest Du dann die Arbeit mit dem Graukeil und der Formel (die hier gerade einer Verifikation unterliegt um zu sehen, ob sie "auf soliden Füßen" steht) und mit der quantifiziert wird, bezeichnen?

Der Graukeil hilft uns nur zu zeigen wie viel Helligkeitsumfang vorhanden ist, den wir dann mit dem Kontrastumfang vergleichen.
Aber ohne Phasenschiebungskontrolle haben wir noch kein sicheres Maß für die Kontrastprozente.
Ich bin gerade dabei einen Phasenschieber nach Lyot zu machen und hoffe dass er die Vektorwirkung zeigen wird.

Viele Grüße
Alois
rolf Erstellt am: 22.01.2014 : 09:56:44 Uhr
Zitat:
Es handelt sich bei diesen Tests allerdings um keine Messungen

Wenn es sich um keine Messungen handelt, wie würdest Du dann die Arbeit mit dem Graukeil und der Formel (die hier gerade einer Verifikation unterliegt um zu sehen, ob sie "auf soliden Füßen" steht) und mit der quantifiziert wird, bezeichnen?

Gruß Rolf
Amateurastronom Erstellt am: 22.01.2014 : 03:35:42 Uhr
Zitat:
Original erstellt von: Kalle66


So langsam wundere ich mich jedenfalls nicht mehr, warum ich keine wellenoptische Erklärung des Lyottests finde, die als Grundlage für einen Lyotsimulator taugen könnte. Oder hat schon jemand erfolgreich eine Lyotbild-Simulation programmiert, die ausgehend von einem Rauheitsprofil das dazugehörige Lyotbild generiert. Zumindest in dieser Richtung - das beweisen die tatsächlichen Lyotbilder - müsste eine Simulation ja möglich sein.



Das sollte aber möglich sein. Man muss im Grunde nur die Berechnungen
für den Foucault- bzw. Ronchitest nach dem Modell der räumlichen
Filterung auf den Lyot-Test mit der Lyot-Phasenplatte statt eines Gitters oder einer Messerschneide übertragen.

Zitat:
Original erstellt von: Fraxinus


Ich kann mich nur wiederholen:
Eine Messung die nicht auf absolut sicheren theoretischen Beinen steht, braucht man nicht durchführen!



Es handelt sich bei diesen Tests allerdings um keine Messungen,
sondern optische Tests. Die physikalische (wellenoptische) Theorie für den Ronchi- und Foucault-Test hat man erst Jahrzehnte später aufgestellt. Vorher begnügte man sich mit Betrachtungen nach
der geometrischen Optik, obwohl damit Optiken geprüft wurden.
rolf Erstellt am: 21.01.2014 : 14:24:28 Uhr
Kai,
Zitat:
Die superpolish-Kriterien:
Wie waren die gleich noch mal?
Bitte in Nanometer RMS und betrachteter Bandbreite!

Im Profibereich sollen es allgemein anerkannt 0,1 nm bis 0,2 nm sein, also 1 bis 2 Angström .
Siehe auch hier:
http://eckop.com/optics/understanding-your-optical-engineer/optical-scattering-versus-surface-roughness

Aus einem Deiner Links:
Zitat:

A superpolishing method was applied to
decrease the surface roughness down to a few angstroms

Damit ist deren Schleifkunst in etwa auf dem Niveau, das Vernet für seine 600er F 3,3 mit 2 bis 3 Angström beansprucht.

Was die Prüfung dieser Fehlerklasse im Profibereich betrifft, so hab ich nochmal Vernets Antwort rausgesucht.

“Ich hab natürlich nicht alles im Überblick, kann also nicht so einfach mit ja oder nein antworten. Was ich aus Gesprächen mit Kollegen höre, so scheint da eine Lücke zu sein, was sie in den Raumfrequenzen kontrollieren. Die meisten kontrollieren mit Mikroskopen die Rauheit und dann mit Interferometrie die allgemeine Form und zentrimetrische Fehler. Und die millimetrische micromamellonage bleibt dabei offenbar auf der Strecke; im allgemeinen geht man von dem Prinzip aus, dass die millimetrische (ohne sich dessen sicher zu sein) ok ist sobald nur die mikrometrische ok ist. Wenn man etwas mehr nachfragt, so bekommt man eher ausweichende Antworten.”

Vernet meint auch, dass der Phasenkonrasttest von Lyot der einzige ist, mit dem man die millimetrische micromamelonnage sichtbar macht une misst; für ihn ist dieser Test unumgänglich, wenn man darauf aus ist, diese Klasse von Fehlern zu reduzieren. Die am meisten auflösenden Interferometer können Fehler der Raumfrequenz im Millimeter sichtbar machen und auch darunter, aber mit einer Maximalsensibilität um 4 bis 5 nm, womit man in den meisten Fällen die micromamelonnage nicht messen kann. Wenn jetzt jemand eine Alternative zum Lyot findet mit der gleichen Sensiblität, also unter 0,1nm, dann würde ihn das interessieren.

Gruß Rolf
fraxinus Erstellt am: 21.01.2014 : 12:32:19 Uhr
Hallo Rolf,
Zitat:
Wenn das so ist, dann verstärkt das die Aussage von Vernet, dass diese Größe von Fehlern tatsächlich nicht vermessen wird - auch nicht im Profibereich. Er hatte das nämlich in einer seiner Beiträge auf astrosurf nebenbei bemerkt. In der Tat hatte er sich schon bei den Profis erkundigt und nie präzise Aussagen erhalten, sodass für ihn der Eindruck entstand, dass diese Größe einfach nicht mit der Interferometrie vermessen wird.


Selbstverständlich gibt es zu jedem ernsthaften Projekt genaue Specs.
Wenn da Grenzwerte für eine PSD (Power Spectral Density) gefordert werden, dann werden die selbstverständlich auch gemessen. (Und nicht geschätzt)

Nicht nur die Millimetrische Mamelonage, sondern auch die Zentimetrische, Micrometrische etc pp

Schau mal hier, besonders Fig 2 und Tabelle 1:
http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2012/02/aa17816-11.pdf

Sowas gibts neben dem VLT auch für das neue Webb Space Telescope und viele andere Optiken. (Nicht überall wird das so leicht leserlich mit konkreten Zahlen veröffentlicht)

Oder hier, das PDF welches Holger gefunden hatte:
http://meripet.com/Papers/SPIE09_7390_0L.pdf

cs Kai
rolf Erstellt am: 21.01.2014 : 12:19:24 Uhr
Zitat:
kann ich Dir nicht sagen, was Vernet auf seinem Lyotbild tatsächlich sieht.

Kalle,
er sieht qualitativ den Zustand seiner Politur, und mithilfe seines Graukeils und der besagten Formel ermittelt er einen ungefähren quantitativen Wert, für diesen 300er F 4 etwa 1 Angström.

Gruß Rolf

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