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 Lyottest-Anordnung nach Lyot
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Seite: von 4

Horia
Meister im Astrotreff


642 Beiträge

Erstellt am: 13.01.2014 :  19:41:59 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
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



Bearbeitet von: am:

mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 13.01.2014 :  20:23:14 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Horia,

damit hast du die Erklärung geliefert wo der fehlende Faktor 2 zwischen Lyot und Texereau herkommt.
Lyot verwendet einen Kantenfilter, bei dem die Hälfte des Streulichts auf den Graufilter fällt und somit nutzlos verloren geht.
Texereau verwendet einen Streifen-Filter, bei dem praktisch das gesamte Streulicht auf beiden Seiten dran vorbei zur Kamera gelangt.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: mkoch am: 13.01.2014 20:25:32 Uhr
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Alois
Altmeister im Astrotreff

Austria
1187 Beiträge

Erstellt  am: 14.01.2014 :  00:41:04 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Horia.

Das hast du gut gemacht. Vielen Dank dafür.
Endlich haben wir jemand der die Anwendung von Lyot fachgerecht übersetz.
Das mit den Phasenkeil ist genial. Da sieht man welch ein Genie Lyot war.
Das heißt er verwendet eine passende Dichte, kennt aber die Phasenverschiebung noch
nicht genau und verschiebt dann den Streulichtanteil mit dem Phasenkeil bis er das Optimum erreicht hat.
Somit kann er mit verschiedenen Dichten immer die optimale Möglichkeit erreichen.
Jetzt sind wir ein guten Schritt weiter gekommen.

Viele Grüße
Alois

Bearbeitet von: Alois am: 14.01.2014 01:13:55 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6738 Beiträge

Erstellt  am: 18.01.2014 :  22:11:08 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Horia,

vielen Dank für die Übersetzung der Bauanleitung zum Original
Lyotplättchen und für deine Hinweise. So etwas könne man mithilfe von ND- Normgläsern auch mit Amateurmitteln nachbauen. Ich weiß nur noch nicht ob sich das lohnt.

Aber noch eine Frage: Hat Lyot auch mit Phasenstreifen im Bereich < 1mm Breite experimentiert? Mir scheint das "Kantenfilter" irgendwie variabler zu sein wenn man z. B. nach lateraler Ausdehnung der defekte Filtern will. Dazu werde ich bald etwas in dem Thread Lyotbild - Auswertung bringen.

Gruß Kurt



Bearbeitet von: Kurt am: 18.01.2014 22:15:47 Uhr
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Horia
Meister im Astrotreff


642 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  09:58:51 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Kurt,

Zitat:
Aber noch eine Frage: Hat Lyot auch mit Phasenstreifen im Bereich < 1mm Breite experimentiert? Mir scheint das "Kantenfilter" irgendwie variabler zu sein wenn man z. B. nach lateraler Ausdehnung der defekte Filtern will. Dazu werde ich bald etwas in dem Thread Lyotbild - Auswertung bringen.


Ja, hat er. Im letzten Absatz seiner Präsentation erzählt er über eine Weiterentwicklung des "Kompensators", in der anstatt einer, zwei Schnittlinien, sehr nah zueinander, gezogen werden. Es entsteht so ein en beweglicher Glass Streifen in der Mitte, den er dann halbdurchsichtig gemacht hat. Die Breite seines Streifens: 0,7mm.

Ich finde den Kantenfilter auch flexibler. Lyot war damals vom Lichtmangel geplagt. Wenn man denkt, dass er mit Fotoplatten gearbeitet hat und dass er die Optik in 1:1 Maßstab abgebildet hat, da hat er sich gefreut, die verfügbare Lichtmenge zu verdoppeln.

Viele Grüße,
Horia


Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  10:32:50 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Kurt,

Zitat:
Original erstellt von: Kurt
Mir scheint das "Kantenfilter" irgendwie variabler zu sein wenn man z. B. nach lateraler Ausdehnung der defekte Filtern will.



Mit unseren heutigen Mitteln könnte man aber genausogut ein Lyot-Bild aufnehmen, dass ein möglichst breites Frequenzband enthält, und die Filterung hinterher per Bildauswertung machen.
Der Vorteil des Kantenfilters ist sicherlich, dass man nicht auf eine bestimmte Streifenbreite festgelegt ist. Aber andererseits ist der Abstand des Bildes von der Streifenkante gar nicht so einfach zu messen. Und wenn man den Abstand nicht genau kennt, dann kann mach auch das Frequenzband nicht genau angeben.

Frage an alle:
Hat jemand die Formel greifbar, die angibt wie breit eine Punktquelle durch den Parabolspiegel auf den Phasenstreifen abgebildet wird? Also die minimal notwendige Streifenbreite in Abhängigkeit von Durchmesser und Öffnungsverhältnis des Spiegels. Die Breite der Lichtquelle müsste dann noch addiert werden.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Emil Nietlispach
Meister im Astrotreff

Schweiz
344 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  10:53:26 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo,
entsteht mit diesem Keilfilter nicht ein heterogenes Bild, dass also die untere Hälfte des Spiegels systematisch einen anderen Kontrast zeigt als die obere, weil wegen der Keilform, das Streulicht mit einem unterschiedlichen Lichtweg durch das ungeschwärzte Glas gehen muss?

Gruss Emil

Bearbeitet von: am:
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fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2592 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  11:06:20 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Michael,
Zitat:
Und wenn man den Abstand nicht genau kennt, dann kann mach auch das Frequenzband nicht genau angeben.

Doch, kann man
2D-FFT des Lyot Bildes und geeignet normieren.

Aber wie schon geschrieben, bei großen, schnellen Spiegeln aus dem ROC ist die Bandbreite so gering, dass Lyot kaum Aussagekraft hat.

Viele Grüße
Kai

Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  11:34:04 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Kai,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
Doch, kann man
2D-FFT des Lyot Bildes und geeignet normieren.



Das habe ich jetzt nicht verstanden. Du willst sagen, man könnte aus einem Lyot-Bild nachträglich errechnen, mit welchem Abstand zur Filterkante es aufgenommen wurde?

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
8902 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  11:34:54 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Moin Michael,
Zitat:
Frage an alle: ...

schau mal hier: http://www.astro.virginia.edu/class/oconnell/astr511/lec13-f03.pdf

Gruß

PS: Mittels Fouriertransformation bekommst Du u.a. die untere Ortsfrequenz der Strukturen. Die ist direkt abhängig vom Kantenabstand bzw. kleinsten Streuwinkel. Hast Du doch schon selbst ausgerechnet. So zumindest verstehe ich den Test.

Kalle - Alles wird gut !
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Bearbeitet von: Kalle66 am: 19.01.2014 11:39:05 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6738 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  11:41:13 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Michael,

Zitat:
...Frage an alle:
Hat jemand die Formel greifbar, die angibt wie breit eine Punktquelle durch den Parabolspiegel auf den Phasenstreifen abgebildet wird? Also die minimal notwendige Streifenbreite in Abhängigkeit von Durchmesser und Öffnungsverhältnis des Spiegels. Die Breite der Lichtquelle müsste dann noch addiert werden...



Formel? Dafür bist du doch zuständig.

Aber Scherz beiseite, ich hab mal zur Veranschaulichung den Spot für einen 250 f/5 Parabolspiegel im ROC Aufbau simuliert.



Das geht genau in die Richtung wie Kai meint. Unbeschadet dessen bin ich gerade dabei einige Lyot- Bilder mit dem PDI- Typ 2 Filter zu erstellen und tauche deshalb hier ab. Ich kann aber jetzt schon sagen dass Problem mit dem Fenster 3x1 ist praktisch vernachlässigbar. Bevor du da weiter rechnen möchtest warte erst mal meine neuen Bildchen ab.

Bis bald

Gruß Kurt

Edit: Bild ausgetauscht.

Bearbeitet von: Kurt am: 19.01.2014 11:53:40 Uhr
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  11:44:08 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Kalle,

Zitat:
Original erstellt von: Kalle66
schau mal hier: http://www.astro.virginia.edu/class/oconnell/astr511/lec13-f03.pdf



Ich habe nicht den Durchmesser des Beugungsscheibchens gemeint, sondern den Einfluss der sphärischen Aberration. Dadurch wird das Bild der Lichtquelle im Krümmungsmittelpunkt auf einige Zehntel Millimeter (oder bei großen Spiegeln auch mehr) aufgebläht. Eine perfekte Abbildung hätten wir nur beim Kugelspiegel.
Durch diese fehlerbehaftete Abbildung wird vorgegeben, wie breit der Phasenstreifen mindestens sein muss, bzw. wie weit das Bild mindestens von der Kante des Filters entfernt sein muss.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
8902 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  12:02:55 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Michael,
sphärische Aberration ändert nicht die Lage der Beugungsringe, sondern nur die Verteilung der Energie auf die Ringe. Oder liege ich jetzt etwa falsch?

Kalle - Alles wird gut !
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Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  12:13:10 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo Kalle,

Zitat:
Original erstellt von: Kalle66
PS: Mittels Fouriertransformation bekommst Du u.a. die untere Ortsfrequenz der Strukturen. Die ist direkt abhängig vom Kantenabstand bzw. kleinsten Streuwinkel.



Ja klar, man kann ausrechnen welche Ortsfrequenzen in dem Bild enthalten sind. Aber diese Aussage ist nicht identisch damit, für welche Ortsfrequenzen der Test empfindlich ist. Dieser Bereich könnte größer sein.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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mkoch
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
2375 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  12:16:05 Uhr  Profil anzeigen  Besuche mkoch's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo kalle,

Zitat:
Original erstellt von: Kalle66
sphärische Aberration ändert nicht die Lage der Beugungsringe, sondern nur die Verteilung der Energie auf die Ringe. Oder liege ich jetzt etwa falsch?



Wenn genügend viel sphärische Aberration da ist, dann verteilt sich das Licht auf eine so große Fläche dass man von Beugungscheibchen und Beugungsringen gar nicht mehr reden kann. Wir reden über Zehntel Millimeter.

Gruß
Michael

Bearbeitet von: am:
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Kalle66
Forenmeister im Astrotreff

Deutschland
8902 Beiträge

Erstellt  am: 19.01.2014 :  12:43:48 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Ja ... nur kommt dann das leidige Thema des 'Refokusing' wieder ins Spiel, wenn man den Spot mit kleinster transversaler Aberration sucht.
Und wie die Energie sich da genau verteilt, ist ein anderes Thema.

Die Suche nach der optimalen Testkonfiguration für kleinste Ortsfrequenzen geht ja noch weiter ...

... indem man die Optik abblendet bzw. mit Subappertures arbeitet. Da gibt es dann eine Öffnung, bei der das Airy-Pattern noch nicht zu groß wird, dass es 'dominiert'.

Gruß

Kalle - Alles wird gut !
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