Amateur-Sub-Apertur-Interferometer (ASAI)

Hallo,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">4) Dient das Sonnenblumenöl um einen Spalt zu erzeugen? Geht das auch mit Luft oder Wasser?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Wenn man das dünne Glas-Plättchen ohne Trägerglas verwenden würde, dann würde man ein Gemisch aus drei Interferenz-Mustern sehen:
1. Interferenz zwischen Spiegel und Plättchen-Unterseite
2. Interferenz zwischen Spiegel und Plättchen-Oberseite
3. Interferenz zwischen Plättchen-Unterseite und Plättchen-Oberseite
Diese Überlagerung von drei Mustern wäre nicht auswertbar.
Wenn die Plättchen-Oberseite mit Öl an die Unterseite des Trägerglases angeheftet wird, dann wird an dieser Stelle kein Licht mehr reflektiert und zwei störende Muster verschwinden.
Die Oberseite des Trägerglases stört nicht, weil sie vergütet ist.

Eigentlich bräuchte man für diesen Test nur ein Glasplättchen, mit unbeschichteter Unterseite und vergüteter Oberseite. Weil sowas aber nicht handelsüblich ist, behilft man sich mit dem zusammengesetzten Prüfglas.

Gruß
Michael

Hallo Kurt,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">3600 Pixeln Durchmesser bildbearbeitungstechnisch herausgeschnitten. Bei richtiger Belichtung werden dabei die Rillen mit nur 0,4 mm Abstand problemlos aufgelöst.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Wow! 3600 Pixel!
Das erklärt, warum meine etwas engeren Rillen mit Abstand 0,3mm nicht mehr komplett getrennt werden. Das waren 2000 Pixel Durchmesser.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Diese Störung des fokalen Sternbildes würde man aber in der Praxis niemals wahrnehmen können weil viel zu lichtschwach.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ich hatte zunächst gemeint, es wären Stern-Simulationen.
Aber es sind echte Aufnahmen! Umso besser[:)]

Ich habe Dein Bild mit Zahlen versehen unter der Annahme, dass Stern B praktisch perfekt ist:

Der Fehler durch <i>Beugung</i> (=Diffraction) ist bei einer perfekten Optik durchaus ernsthafter Natur!
Der innere Spot (=Airy-Disk) hat eine gewisse Größe, das ist schlimm genug!
Und in allen Ringen zusammen stecken 16% der Gesamtenergie!
Wenn diese 16% kein <i>Streulicht</i> sind, was sonst?

Genau <i>deshalb</i> kommt es ein paar Promille nicht mehr an[;)]

Bin gespannt auf Deine Ergebnisse mit ASAI![:p]
Ich habe nämlich erstmal fertig. Obwohl ich mir ein etwas größeres ASAI für bestimmte Zwecke gut vorstellen kann. Nur, dass muüsst dann beim Grobschliff mitgeführt werden. Nachträglich ist es schwierig ein Passglass passend anzupassen[:D]

Viele Grüße
Kai

Hallo Kai, Kurt und Mitleser

besten Dank für den sehr interessanten Bericht.
In OF, welcher Krümmungsradius wird eingestellt? Den des Spiegels oder ein Wert möglichst gross, unendlich, für Planfläche?

Gruss
Roger

Hallo Roger,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">In OF, welcher Krümmungsradius wird eingestellt? Den des Spiegels oder ein Wert möglichst gross, unendlich, für Planfläche?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Der ROC ist OpenFringe völlig egal. Es ist ein Nulltest.
Aufpassen muss man beim Mitteln, einfach alles in einen Topf geht schief. Man kann sich am Defocus-Zernike oder einem charakteristischen Oberflächendetail orientieren um die Wavefront immer "richtig herum" zu addieren. Danach wird noch Asti, Coma und Treefoil abgezogen. Oder noch ein paar mehr der ersten Zernikes. Denn die sind ja in der übergeordneten Eben enthalten.

cs Kai

Hallo in die Runde,

ich möchte hiermit einen Hinweis geben, dass möglicherweise die Situation mit dem Interferometer zu optimistisch eingeschätzt wird, also die Fehler Nr.2 und 3 nach der Skizze von Kai, schwerwiegender sind.
1. Licht kann als Welle verstanden werden oder strahlengeometrisch aufgefasst werden. Das Interferometer und das ASAI verstehen Licht ausschliesslich als Welle. Das ist kein Fehler. Foucault versteht man am besten strahlengeometrisch. Das ist kein Fehler. Beide Messarten sollten sich ergänzen.
Die Foucault-Messungen haben den Vorteil, dass man quasi eine natürliche Grenze hat, ab wann der Spiegel perfekt ist. (ausgenommen Asti): Jeder Strahl, der ausserhalb der Beugungsscheibe ist, wird als Falschlicht angezeigt. Der Spiegel ist dann gut, wenn im Zwielicht nichts mehr erkennbar ist. Natürlich hat man nie so einen kleinen Stern. Aber Foucault am Fernrohr mit einem richtigen Stern, da würde das obige zutreffen, wenn nicht die Turbulenzen da wären.
- Aber bei diesem Thread geht es ja um die korrekte Quantifizierung der Fehler, wann man endlich aufhören kann, nicht wann er perfekt ist. Was sagt die strahlengeometrische Betrachtung dazu:

2. Ich habe da eine rechnerische Abschätzung gemacht. Stört die Hundekuchenoberfläche mit Fehlern lateral 20mm und Höhen 65nm im Beispiel? Das war die Ausgangsfrage. Die Skizze sollte alles zeigen. Hoffentlich stimmen die Nullen, sonst ist alles gesagte sowieso falsch[:(!]

Man sieht, dass im Beispiel Strahlen um das 3.3fache des Beugungsscheibchendurchmessers ausgelenkt werden. Unten in der Skizze wollte ich andeuten, dass auch kleiner Pickel (Zitronenrinde) ebenfalls gefährliche Winkel haben.
Man kann auch abschätzen, welche maximale Höhe so ein Hundebisquit haben darf im Beispiel, damit der Strahl noch im Beugungsscheibchen ist. Die Rechnung ist schnell gemacht: 65nm : 0,0227x0,003355 = 10nm[:(]

3. Quantifizierung: Rechnerisch nicht möglich, aber solche Winkel auf der ganzen Hundeoberfläche treten überall auf, und deshalb besagt diese rechnerische Abschätzung: Aufgepasst,möglichst alles Fehlerhafte sanft wegpolieren, so gut es geht.

4. Bei der Quantifizierung von Fehlern muss man berücksichtigen, bei welcher Art von Beobachtung sie stören. Die Frage ist, wohin gelangt das Streulicht? Wenn es in der Nähe des Beugungsscheibchens ist, ist es gefährlich für saubere helle Sternbilder. Der Stern hat dann einen Lichthof, einen winzigen Heiligenschein. Suiter sagt im Kapitel Roughness, dass bei der Hundekuchenoberfläche besonders fatal ist, dass bei den vielen Winkeln der Bisquits es zu Interferenzen kommt, also sich Lichtverdichtungen um den Stern störend bemerkbar machen. Da reiche schon wenig Streulicht.

Gruss Emil

Noch ein kleiner Nachtrag: Wenn diese Ueberlegungen einigermassen etwas für sich haben, kann ja das ASAI einem helfen, durch Proben die Höhen der Bisquits abzuschätzen, dann weiss man, wann man mit gutem Gewissen aufhören kann, um saubere Sterne dann geniessen zu können.

Hallo Kurt,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Licht benimmt sich nicht wie ein Strahl sondern viel eher wie eine Welle. Du kannst mit der Srtahlenopik absolut nicht erklären wieso denn überhaupt ein Beugungsscheibchen mit Ringen und wohldefinierter Helligkeitsverteilung entsteht<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

ich will auch nicht mit Strahlenoptik das Beugungsscheibchen erklären.
Das Beugungsscheibchen dient in seiner geometrischen Ausdehnung nur als Limit für falsche Strahlen. Wo die Strahlen des Hundekuchenspiegelchen (2cm Grösse) aber nach der Reflexion landen, kann man mit Strahlenoptik erklären genau so, wie du mit Strahlenoptik den Fokus deines Primärspiegels bestimmen kannst.

Gruss Emil

Hallo Emil,
nur ganz kurz:
Ich verstehe Deine Skizze, Deine Zweifel sind völlig verständlich.
Für eine befriedigende Antwort brauche ich etwas mehr Zeit.
Schaue Dich bitte zunächst nach dem Prinzip von Huygens-Fresnel um und versuche das (unabhängig von den konkreten Hundekuchen-Problem) zu verstehen.
Da gibt es einiges im Netz. Zum Beispiel diese Applets (braucht evtl einen Browser der das unterstützt, zB Google Chrome):
http://www.leifiphysik.de/web_…e_beu/refl_brech_beug.htm

Schönen Abend
Kai

Hallo Kurt,

super interessantes Thema!
Das muß ich mir Morgen erst einmal in aller Ruhe durchlesen.

Hallo Emil,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wo die Strahlen des Hundekuchenspiegelchen (2cm Grösse) aber nach der Reflexion landen, kann man mit Strahlenoptik erklären ...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nein, das kann man nicht.
Wie Kurt schrieb verhält sich Licht wie eine Welle
und das ist in diesem Fall entscheidend. Siehe dazu:

http://de.wikipedia.org/wiki/Huygenssches_Prinzip

CS, Karsten

Moin,
eine gute Seite, die unter anderem auch in die Wellenoptik einführt ist http://www.chemgapedia.de.
Hier geht's direkt zur Reflexion von Licht im Wellenmodell

Gruß

Hallo Emil,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Emil Nietlispach</i>
Das Beugungsscheibchen dient in seiner geometrischen Ausdehnung nur als Limit für falsche Strahlen. Wo die Strahlen des Hundekuchenspiegelchen (2cm Grösse) aber nach der Reflexion landen, kann man mit Strahlenoptik erklären ...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Mal angenommen, du hast einen Spiegel mit 20cm Durchmesser und verwendest dessen Beugungsscheibchen als Maßstab, ob nun das Licht des 2cm Spiegelchens in dieses Beugungsscheibchen reinfällt oder nicht. Dabei muss man aber bedenken, dass das 2cm Spiegelchen ein 10 mal grösseres Beugungsscheibchen erzeugt, d.h. der Auftreffpunkt auf dem Spiegel kann gar nicht so genau bestimmt werden.

Wenn das 2cm Spiegelchen die linke Flanke eines kleinen Berges darstellt, dann gibt es etwas weiter rechts auch ein 2cm Spiegelchen das die rechte Flanke des Berges darstellt. Die (relativ großen) Beugungsscheibchen beider Spiegelchen überlagern sich und das Maximum liegt genau in der Mitte.

Gruß
Michael

Hallo allerseits,
Danke für die Beteiligung. Wenn einer etwas behauptet und ein wenig rechnet, reagiert man in der Physik immer so, dass man ihm die Rechnung widerlegt oder ihn auf Widersprüche hinweist.Michael macht das vorbildlich. Aber einfach so Sprüche machen wie, <i>Licht ist eine Welle</i> oder einen link zu einem elementaren Einführungsbuch in die Physik geben, schürt nur Emotionen. Was Licht realiter ist, weiss niemand. Gewisse Phänomene kann man <b>nur</b> verstehen, wenn man Licht <b>wie</b> eine Welle versteht. Andere Phänomene kann man <b>einfacher</b> erklären, wenn man Licht als Strahl auffasst.

Und darum ging es mir. Ich habe gewisse Zweifel von der Beobachtung her, ob die Resultate,welche ASAI und Interferometer in Sachen Hundekuchen machen, richtig sind (Hundekuchen nicht so schlimm).Ich versuchte deshalb mit einer einfacheren durchsichtigen Methode das zu korrigieren. Michael hat da mir zu denken gegeben mit dem Beispiel des grösseren Beugungsscheibchens bei einem 2cm Spiegelchen, dass ich in Schwierigkeiten komme mit meiner Betrachtungsart.Soche Einsichten helfen.

==&gt; Kurt
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Derartige Strukturen werden problemlos mit OF im FFT- Modus und natürlich auch mit Profi-Interferometern als Wellenfronfehler maßstabgerecht dargestellt und strehlrichig erfasst, ganz ohne ASAI. Oder gibt es daran noch Zweifel?

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Die ganze Interferometrie bis und mit software Auswertung besteht aus einer ungeheuren Vielzahl von Schritten. Da können Fehler passieren.Das Vertrauen hat man erst, wenn sich in der Praxis keine Ungereimtheiten ergeben.(Meinem Taschenrechner, der auch komplex ist, traue ich, weil ich noch nie Ungereimtheiten festgestellt habe.)Deshalb suchte ich nach einer einfacheren durchsichtigen Lösung.

Gruss Emil

Hallo Kurt,
aber wie kannst du wissen, dass bei Bild 18, ich meine beim angeschlagenen künstlichen Stern,nicht viel mehr Streulicht entsteht, welches einfach nicht in der Fokalebene der Kamera liegt und darum unsichtbar ist?

Gruss Emil

Kurt und werte Mitleser,

hochinteressant, wenn ich auch nur Bruckstückchen nachvollziehen kann - als Zaungast und BWLer...

Ist ja beeindruckend, Kurt, wie das Foto und die Simulation der Beugungsscheibchen/-ringe zueinander passen!

Aber da Ihr Euch so gut auskennt, sei bitte eine Randfrage zu einem Experiment erlaubt:

Ein luschtiger Versuch zu Licht als Welle und Teilchen hat mich nämlich immer fasziniert - und den kann jeder nachmachen: man nimmt ein Backblech und einen guten Fotoblitz und blitzt das Backblech an, dann macht es gut hörbar "deng".
Im Licht-als-Teilchen-Korpuskel-Modell hätt´ ich gedacht: Lichtteilchen stupsen geballt das Blech an (Impulssumme der Photonen) und erregen es im Hörbaren. Ich hoffe, das ist richtig, und dann ist es das billigste Belegexperiment, das ich kenne.

Wie kann man aber das "deng" mit Licht im Wellenmodell (BWLern) erklären? Die hörbare Frequenz kann doch kaum von Lichtwellen (mit v=c) erregt werden, oder?

Gruß Klaus

Hallo Kurt,
das Experiment mit der Abblendung auf 1/125 um die andern Fehler zu minimieren und nur die Streuung durch Rauheit zu erfassen ist genial, aber da muss doch Streulicht irgendwie unterschlagen werden: Du gibst mir doch nicht an, dass wenn du den ganzen 30cm Spiegel mit solchen Rillen verunstaltest (gleiche Anzahl Rillen/Fläche wie im Experiment)der Spiegel nicht mehr Streulicht zeigt, wie wenn er blank poliert ist. Das widerspricht jeder Beobachtungserfahrung.

Gruss Emil

Emil,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Das widerspricht jeder Beobachtungserfahrung.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Du machst jetzt einen Gedankenfehler.
Der Spiegel ist immer noch hochglanzpoliert und keine Oberfläche von Schleifpapier. Um die Beobachterfahrung zu machen, müsste erst mal einer einen solchen Spiegel haben und wissen, dass er "Rillen" im Nanometerbereich hat. Oder anders gesagt: Die Beobachtererfahrung gibt es gerade nicht. Das ist doch der Grund, warum Kurt, Kai und andere die Experimente machen.

In dem Link von mir (letztes Posting) gibt es ein Videoclip einer CD (mit abgelaugter Reflexionsschicht), die obwohl äußerlich wie eine klare Plastikscheibe aussehend, ein gänzlich anderes optisches Verhalten aufweist. Da sind es die Daten-Rillen. Steht das im Einklang mit Deiner Beobachtererfahrung an Linsen?

Gruß

Hallo Kalle

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Beobachtererfahrung gibt es gerade nicht. Das ist doch der Grund, warum Kurt, Kai und andere die Experimente machen.

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Streng genommen hast du recht: Der amerikanische Optiker Peter Ceravolo hat vor Jahrzehnten einmal es echt wissen wollen und hat 3 Spiegel mit identischen Massen gemacht und ihnen gezielt Fehler verpasst um nachher im Direktvergleich am Himmel die Auwirkungen feststellen zu könnnen. (Leider ist das nicht mehr auf seiner Homepage)
Diese Erfahrungen haben wir nicht.Aber: Kurt verpasst seinem 30cm Spiegel hochgerechnet(Bild 18) 12Stk. Rillen von 1mm Breite und 12Stk. Rillen von 2,2mm Breite(Im Detail mit Subrillen)und zwar alle über die gesamte Spiegeldiagonale. Man muss sich diesen Spiegel einmal vorstellen, wie der aussieht!Aus Beobachtungserfahrung mit dicken Spickes, verstaubten Spiegeln, etc. etc.,weiss man doch, dass das ein Halo, einen Heiligenschein um helle Sterne gibt. Also man hat nicht null Erfahrung, aber die Quantifizierung fehlt. Das wollen sie ja mit diesem Thread herausfinden.

Ich bin aber der Meinung, dass die Experimente zu optimistische Resultate abgeben. Es gibt so etwas wie 'dunkle Materie' also vorhandenes Streulicht, das nicht in die Messung eingeht. Aber warum nicht und wo es ist, weiss ich nicht.
Zumindest gibt es Hinweise, dass open fringe Fehler macht, wenn man die beiden Sternscheibchen, das natürliche und das synthetische genau vergleicht. Nach meinem Geschmack sind da erhebliche Unterschiede vorhanden. Man schaue genau hin. Bereits der erste Beugungsring differiert (am schlimmsten in der Konsequenz!).

Gruss Emil

Hallo Kurt,
den 2.Link mit der Lyot-Blende hatte ich selbstverständlich noch in Erinnerung,weil so eindrücklich.
Um zu entscheiden, ob noch weitere Streulichtanteile da sind, gibt es ein einfaches Experiment: Man könnte die beiden Beugungscheibchen im Bild 18 mit einem kleineren Massstab photographieren, dass man also etwa die 10fache Umgebung der Beugungsscheibe noch im Bild hätte. Falls nämlich ein Streulichthalo vorhanden wäre, könnte der einem entgehen, wenn er bis zum Bildrand reicht bei der vorhandenen Abbildung im Bild 18.

Suiter sagt ja, dass Rippling Streulicht bis zum 5-fachen Beugungsscheibchendurchmesser erzeugt.
Bei meinem 20" glaube ich das bemerkt zu haben: Der Sterntest sagt,alle large-scale Fehler sind kaum wahrnehmbar vorhanden. Aber ich habe Rippling an diesem Spiegel, klar erkennbar im Foucault, weil Daumen und Mini-Tools exzessiv zur Anwendung kamen bei der Politur. Als ich im August 12 auf einer star-party durch ein 16" Gerät (Besitzer M. Hägi) schauen konnte,Marke Zambuto, wenn ich mich nicht täusche,musste ich eingestehen, dass die Sternbilder dort eine Liga sauberer waren.Ohne Heiligenschein... Die Luft war recht gut und die Instrumente ausgekühlt (nachts um 2 Uhr). Natürlich bleibt die Möglichkeit, dass andere Faktoren den Unterschied ausmachten (Kollimation, Verspiegelung etc.) aber irgendwie bleibt das Bauchgefühl, Roughness spielt eine recht grosse Rolle und auch deshalb interessiert mich dieser Thread sehr.

Gruss Emil