Amateur-Sub-Apertur-Interferometer (ASAI)

Hallo Kurt,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Der Einsatz von sub-Diameter- oder Minitools wird aber erst bei großen oder besonders lichtstarken Spiegeln notwendig werden<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Genau das hat mir der in Südfrankreich wirkende Dany C. einmal gesagt. Er macht 1m Ritchey-Chretien f3 und heller fast schon routinemässig und meinte, so ab 60cm f3 nehme auch er Zuflucht zu Mini-Tools.

Von dem partiell angerauhten 15cm Spiegel könnte man mit dem Lyotblendentest 2 Aufnahmen machen, eine von der angerauhten Region und eine mit einem Ausschnitt mit glatter Oberfläche. Wenn da kein Unterschied sichtbar würde, hätte ich definitv ausgespielt. Aber wenn das 2 Tage Installationsarbeit bedeutet, [V] ich möchte ja niemanden mit meinen Vorstellungen ins Bockshorn jagen, vielleicht grinsen die Berufsphysiker ob meiner Skizzen schon längstens im Hintergrund.

Bis am Dienstag Gruss Emil

Hallo Kurt und Emil,

so wie es aussieht ist die Sache fast geklärt[:)]
Vielleicht kann ich Emil's letzt Zweifel noch mit ein paar Skizzen ausräumen.

Zuerst das Modell Lichtstrahl.
Der Hohlspiegel fokusiert das Licht seitlich, damit die Skizze übersichtlich bleibt.

Wie man sieht, unterscheidet sich die Wirkung der Defekte in Fall 1und 2 erheblich. In Fall 2 wird der Lichststrahl sogar direkt durch den Fokuspunkt F gelenkt.[:p]
Der Fokuspunkt eines perfekten Spiegels ist unendlich klein!

Ganz anders sieht es aus, wenn man das Licht als Welle versteht und eine ebene Wellenfront auf den Spiegel loslässt:

Man beachte zuerst im Fall 1 (perfekter Spiegel), dass die reflektierte Wellenfront keine scharfe Begrenzung am Rand hat.
Das gleiche gilt für den Schatten des Spiegels!
Der geometrische Schattenraum wird teilweise von Licht durchsetzt.

Was genau im Fokus passiert, kann ich leider in der Skizze nicht darstellen. Die Welle wird praktisch zusammengeschoben und <i>interferiert</i> mit sich selbst. Es entsteht das bekannte Ringmuster mit der charakteristischen Intensitätsverteilung (welche im Prinzip durch einen Besselfunktion beschrieben wird).
Der "Fokuspunkt" eines perfekten Spiegels hat immer eine bestimmte Größe die vom Durchmesser der Optik abhängt. Dieses Phänomem nannt man Beugungsfehler.
Das ist genau der Fehler, der das Bild eines perfekten 100mm APO's bei jenseits von 200x langsam unscharf werden lässt.

So einen "Fehler" kann man <i>innerhalb</i> der Optik nicht beheben. Man kann ihn halbieren indem man die Optik doppelt so groß macht.

In den Fällen 2 und 3 sieht man sehr schön (finde ich zumindest[:)]), dass der Wellenfront die Spiegel-Topografie <i>aufgeprägt</i> wird. Und zwar in doppelter Höhe, weil es eine Reflexion ist.

Was passiert?
Ein Teil der Wellenfront kommt <i>früher</i> (oder später) ins Ziel und "besetzt" dort schon mal seinen Platz.[;)]
Der Rest der Welle arragiert sich damit und das resultierende Beugungsmuster hängt vom Höhenprofil (=Topografie) des <i>gesamten</i> Spiegels ab!
Das ist absolut wichtig!
Die Wirkung eines Defektes hängt immer davon ab, wie der <i>Rest des Spiegels </i>aussieht!

Vielleicht hilft dieses Skizze dem einen oder anderen intuitiv zu verstehen, dass es hier auf die <i>Höhenunterschiede</i> auf dem Spiegel ankommt. Höhenunterschiede sind lokale PV Werte und so was "ähnliches" wie RMS Werte.

Wer jetzt immer noch meint, man müsste die Streulicht-Formeln in denen der RMS vorkommt, durch irgendetwas anderes ersetzen, der soll gern weitersuchen.
Ich habe nichts dazu gefunden. Und bin den Weg über den Malacara (Optical Shop Testing) bis zurück zum Urschleim (Born&Wolf - Principles of optics) gegangen.

Im Malacara (S.305) steht übrigens ein netter Satz zum Lyot Test:
"...its value in optical testing seems to be
limited.....the interpretation and application of the results obtained are not straightforward tasks.
This is especially true when a clear understanding, in terms of
physical optics, of the properties of the test is lacking."

Auf Deutsch:
"... sein Wert in der optischen Testpraxis scheint begrenzt...
Interpratation und Anwendung der Ergebnisse sind keine unkomplizierte Aufgabe.
Besonders wenn ein sauberes Verständnis in Bezug auf die Abbildungseigenschaften dieses Tests fehlt."

Aha!
Sehr komisch[:D]

Viele Grüße
Kai

Hallo Kurt,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei deiner Skizze sehe ich einen ganz entscheidenden Fehler. Du betrachtest nur die Elementarwellen die von den Kanten ausgehen und vergisst dabei die unendliche Anzahl von Elementarwellen ausgehend von jedem einzelnen Flächenelement. Wenn die leicht fehlerhaft ausgerichteten Flächenelemente klein sind gegenüber der Gesamtöffnung kannst du beliebig viele davon annehmen. Es ändert sich dadurch nichts an der Streulichtintensität. Entscheidend für das zusätzliche Streulicht ist der RMS- Wert des Oberflächenfehlers (Höhenabweichung) aller Flächenelemente bezogen auf die Idealfläche. Die Kanten spielen dabei überhaupt keine Rolle.

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
ich glaube du hast da recht: Wenn man Nachbarelementarwellen zu den Kanten berücksichtigt, so bleibt es bei der etwas krügeligen Wellenfront nach der Reflexion, es kann sich da gar kein zusätzliches Streulicht ausbreiten.
Aber eben, in der Physik begreift man ja nie etwa, man kann letzlich immer nur im Kleiderschrank der Mathematik suchen gehen, ob eine Gleichung zu zwei drei Vorstellungen, die man hat, passt.Wenn ja, ist man zufrieden. Wenn eine neue Vorstellung hinzukommt, muss man zum Schneider oder etwas anderes suchen im Kleiderschrank:

Kanten sind so etwas wie Grenzen und da entsteht immer Beugung.Nehmen wir an ein Hausdach sei verspiegelt. Die Sonne scheint aus dem Zenit auf das Dach. Dann gibt es auf dem First Beugung, d.h. gewisse Strahlen oder Wellen werden in den Zenit und Umgebung zurückreflektiert.Das gibt Streulicht genauso wie an der Dachbegrenzung. Beim Rippling macht diese Kantenstreuung nichts mehr aus, weil die Basislinie im Verhältnis zur "Firsthöhe" immens ist (cm/nm ). Scheinbar ist alles klar. <i>Aber weshalb stören dann Kratzer, und sleeks, wenn sie gehäuft auftreten? </i>Sie stellen ja auch eine Art Grenze oder Kante dar.Nach dem eben gesagten, sollte da kein zusätzliches Streulicht entstehen, aber es gibt niemand der das abstreiten würde.Wenn du Kurt Katzen auf dem Spiegel hast, dann hast du Streulicht[:p]. Wie erklärst du das?

Hallo Kai,
danke für die sorgfältig gemachte Skizze.Das Beispiel mit dem kantigen Fehler im Unterschied zum runden ist genial gewählt:Die Strahlentheorie verdeckt da Fehler, die man ja gerade mit ihr zeigen wollte.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Im Malacara (S.305) steht übrigens ein netter Satz zum Lyot Test:
"...its value in optical testing seems to be
limited.....the interpretation and application of the results obtained are not straightforward tasks.
This is especially true when a clear understanding, in terms of
physical optics, of the properties of the test is lacking."
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Welcher Test ist da gemeint: Der Phasentest oder der Lyot-Blendentest wie ihn Kurt anwendet? Für mich ist der Lyot-Blendentest unheimlich aussagekräftig für uns Amateure, weil er eben das Streulicht von der Wirkung her zeigt: Wo sich kein Streulicht zeigt, ist auch keines. Dieser Test ist absolut zweifelsresistent.

Gruss Emil

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>
Kanten sind so etwas wie Grenzen und da entsteht immer Beugung.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Diese Formulierung gefällt mir überhaupt nicht, aber mir fällt auch keine andere (anschauliche) Erklärung dafür ein wie Beugung entsteht.
Ein Beispiel: Wir wissen, dass eine Fangspiegel-Spinne Beugungseffekte verursacht, die um so stärker werden je dicker die Streben sind. Aber: Die Länge der beiden Kanten ist in beiden Fällen gleich, egal ob die Strebe schmal oder breit ist. Was gegen die Erklärung spricht, dass die Beugung von den Kanten verursacht wird.

Gruß
Michael

Hallo Michael,
aber der Spiegelrand ist so etwas wie eine Kante. Und dort entsteht Beugung.
Gruss Emil

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>
aber der Spiegelrand ist so etwas wie eine Kante. Und dort entsteht Beugung.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Nein, dieser vereinfachten Darstellung möchte ich widersprechen. Die Beugungseffekte entstehen durch die phasenrichtige Aufsummierung aller Lichtstrahlen die in der Bildebene ankommen. Einfacher kann ich es leider nicht erklären.

Gruß
Michael

Hallo Emil,
Michael schrieb:
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Beugungseffekte entstehen durch die phasenrichtige Aufsummierung aller Lichtstrahlen die in der Bildebene ankommen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Genauso ist es!
Wie ich oben schrieb: "Die Wirkung eines Defektes hängt immer davon ab, wie der Rest des Spiegels aussieht!"

Dieser Sachverhalt spiegelt sich mathematisch darin wieder, dass für jeden Bildpunkt das Integral über die <i>gesamte Öffnung </i>gebildet werden muss! Beugung ist eben kein lokaler Effekt!

Es macht also anschaulich einen riesen Unterschied, was neben einen Kante für Verhältnisse herrschen. Ob es da zum Beispiel mit (etwas tiefergelegter) Spiegeloberfläche weitergeht. Oder ob da nichts mehr für die Elementarwellen zum "Abstützen" da ist - siehe Fall Fangspiegelstreben.

Und um die Sache noch etwas verwirrender zu gestalten:
http://de.wikipedia.org/wiki/Babinetsches_Prinzip

Ich sag's doch, man muss der Sache schon etwas auf den Grund gehen. Sonst macht einem der gesunde Menschenverstand einen gewaltigen Strich durch die Rechnung.[xx(]

Viele Grüße
Kai

Hallo Kai und Michael,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Es macht also anschaulich einen riesen Unterschied, was neben einen Kante für Verhältnisse herrschen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Man könnte das mit folgendem Gedankenexperiment veranschaulichen:
Der liebe Gott macht 2 Spiegel: einen grösseren und einen kleineren.Beide sind perfekt.Der kleinere ist nur 1/10 Lambda dick und seine Brennweite ist um diesen Betrag geringer. (eine Nuance dünner als deine Spiegel Kai[:)].)

Für sich betrachtet hat der kleinere Spiegel 16%Streulicht. Nun wird der kleinere zentrisch auf den grösseren gelegt durch Gottes Hand. Jetzt hat der kleinere Spiegel 0% Streulicht, obwohl er immer noch dieselbe Kante hat.

Gruss Emil

Hallo Emil,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Für sich betrachtet hat der kleinere Spiegel 16%Streulicht. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nö[;)]
Ein perfekter Spiegel, wellenoptisch inclusive Beugung, hat 100% Streulicht - bezogen auf die geometrische Optik, wo alles auf einem unendlich kleinen Punkt landet.
Die 16% beziehen sich noch auf das was ausserhalb der Airy-Disk liegt. Und diese ist keineswegs der Masstab aller Dinge, weil immer noch ganz schön groß[8D]

Dieser Begriff "Streulicht" ist an sich sinnfrei solange man nicht genau definiert was man vergleicht.

cs Kai

Hallo Kai,

ist immer irgendwie ein gutes Zeichen, wenn es sophistisch wird. Aber verdammt nochmals, ich muss noch meine Steuererklärung fertig machen vor dem Karfreitag.
Gruss Emil

Hallo Kai,

ist immer irgendwie ein gutes Zeichen, wenn es sophistisch wird. Aber verdammt nochmals, ich muss noch meine Steuererklärung fertig machen vor dem Karfreitag.
Gruss Emil

Hallo Kai,
noch kurz bevor die Ostereier versteckt werden:

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nö
Ein perfekter Spiegel, wellenoptisch inclusive Beugung, hat 100% Streulicht - bezogen auf die geometrische Optik, wo alles auf einem unendlich kleinen Punkt landet.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

njet: wir treiben hier Physik und nicht Logik. Ein Spiegel ist aus Fleisch und Blut, Teil der Natur. Den geometrischen Punkt gibt es nur im Kopf des Mathematikers aber nirgends in der Natur.Deshalb kann man nicht sagen, alles ist Streulicht, was nicht in diesem geometrischen Punkt landet. Man kann nur streiten oder festlegen, wo die Grenze ist, wo das Streulicht beginnt.

Gruss Emil

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>
... oder festlegen, wo die Grenze ist, wo das Streulicht beginnt.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Der Begriff "Streulicht" ist eigentlich völlig überflüssig. Die Strehl-Zahl gibt an, wieviel Licht im Beugungsscheibchen ankommt, bezogen auf das theoretisch mögliche Maximum. Damit ist doch schon alles gesagt. Man könnte den Wert (100% - Strehl) als Streulicht bezeichnen, aber wozu soll das gut sein?

Gruß
Michael

Hallo Michael,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Der Begriff "Streulicht" ist eigentlich völlig überflüssig.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Wenn du meinst: "Der Begriff "Streulicht" ist <i>in diesem Zusammenhang</i> eigentlich völlig überflüssig." dann hätte ich nichts dagegen.
Aber an sich ist Streulicht ein sinnvoller Begriff.Man meint damit Licht, das am falschen Ort ist.

Gruss 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>
Wenn du meinst: "Der Begriff "Streulicht" ist <i>in diesem Zusammenhang</i> eigentlich völlig überflüssig." dann hätte ich nichts dagegen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

ja, so war's gemeint.

Gruß
Michael