(21) Perfekt unterkorrigierter Newton-Spiegel

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Mario_II</i>
<br />

Kurt

Vorsicht mit solchen Messungen Kurt,
Wenn dein Spiegel 19gC hatte, dann liegt das Strahlungsmaximum im Ferninfrarot so bei
~10um Wellenlaenge. Die optischen Eigenschaften von Quarz sind da schon lange ganz andere, als
im sichtbaren Bereich (z.B. http://www.gequartz.com/en/optical.htm ).
Dein Strahlungsthermometer duerfte so im Bereich 750-950nm Wellenlaenge arbeiten (da kriegt man
Si-Halbleiter mit entsprechenden Bandgap billig hergestellt, wirklich Ferninfrarot empfindliche
Sensoren bekommt man nicht von Conrad und wenn, dann wuerdest Du dich ueber die Preise wundern ...).
Da Du also in der Wellenlaenge um einen Faktor zehn daneben liegst, waere ich sehr vorsichtig deine
Messungen auf die tatsaechlichen Abstrahlungsverhaeltnisse zu verallgemeinern.

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo Mario

Mein oben erwänter 8"- Spiegel besteht aus Duran, Alu+ SiO2= Quarzschutzschicht.

Ich wundere mich ja auch darüber, wie mein Conrad IR-Meter wirklich arbeitet. Deshalb habe ich soeben noch einen Versuch gemacht.

Wärmequelle Heizkörper, weiß lackiert
Oberflächentemperatur, gemessen mit aufgeklebtem el. Thermometer 35,4°C
Anzeige IR- Messgerät. 35,4 °C
Messabstand 0,7 m
Raumtemperatur 20°C

Dann habe ich div. Filter unmittelbar vor das IR- Messgerät gesetzt und folgende Temperaturen abgelesen:
1. 2 mm Glasplatte, sauber transparent 19,8
2. PE- Folie dünn 34,0
3. PE- Tüte zweilagig transparent 33,8
4. Quarzglasplatte 10 mm dick v. Hereaus,
hochtransparent, beide Seiten poliert 19,2

Als nächstes habe ich die Quarzplatte gemäß obigem el. Thermometer auf 40°C erwärmt.
IR- Anzeige 39,6
mit PE- Folie 37,8
Mit 2mm Glasplatte 20,0

Meines Wissens ist normales Glas für Wellenlängen bis 1,5 mikrometer, Quarzglas sogar bis 3,5 mikrometer transparent. Letzeres passt so etwa zu dem Datenblatt gemäß Deinem Link. Ich finde im Moment keinen Schinken, wo ich das genauer nachlesen kann. Jedenfalls lassen diese Materialien im obigen Versuch offensichtlich nichts für das Gerät messbares von der Strahlung des Heizkörpers durch, wohl aber die PE- Folie. Das erwärmte Quarzglas strahlt ebenfalls überwiegend in einem Bereich, der von Glas nicht, von PE aber praktisch ungeschwächt durchgelassen wird. Danach müsste das Messgerät wesentlich auf IR- Strahlung ausgelegt sein, bei der Quarzglas nicht mehr transparent ist. Hast Du eine Idee, wie man das mit Bordmitteln noch besser absichern kann? Das Eintrittsfenster des Messgerätes ist eine Art Fresnel- Linse, etwas trübe, könnte ebenfalls PE sein. Der Messbereich ist mit –20°C bis +300°C angegeben. Bei direkter Ausrichtung klaren zum Himmel zeigt es „ausserhalb Messbereich“ an, auch bei Tage.

Unbeschadet durch mögliche Fehler meiner Messtechnik, Alu ist nun mal ein Material mit sehr geringem IR- Emissionsvermögen. Hier ein kleiner Vorgriff auf Beobachtungen während meiner Messorgie. Da war eine in 1m Höhe horizonatal aufgestellte Glassplatte, eine Hälfte mit Alu- Folie auf der Himmelsseite bedeckt. Selbige Platte war nach weniger als einer Stunde unter klarem Himmel bei geringem Wind auf der nicht- alubedeckten Seite oben und unten mit Raureif dedeckt. Über Nacht hatte sie genau 29 g Raureif angesetzt, aber nur auf der Seite ohe Alu- Folie. Die Größe der mit Rahreif bedeckten Fläche betrug 0,13 m². Das bringt so ca 10- 15W/m² "Rauhreifleistung" durch Wärmeabstrahlung. Dazu kommt natürlich noch der kaum berechenbare Anteil Strahlleistung, der durch Konvektion und Abkühlung der Luft ausgeglichen wurde. Bei mäßigem Wind blieb trotz -10°C Lufttemperatur alles trocken. Im Windschatten einerHecke bildete sich dagegebn jede Menge Rauhreif.

@ Wolfgang,
Das Gerät kann keine IR- Strahlung metallisch blanker Oberflächen messen. Das steht auch in der Bedienungsanleitung!
Gruß kurt
Gruß Kurt

Wolfgang
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Das mit der Beheizung, lieber Mario, faß ich mit spitzen Fingern an, weil ich nicht weiß, wieviel
lustige Konvektions-Zellen dann ihr Unwesen treiben.
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Genau so ist es. Das muss man in den Griff kriegen.
Ich bin/war gerade dabei meinem ewig zutauenden SC auf die Spruenge zu helfen (PS. daher habt ihr auch
nicht meinen zu 90% fertigen Artikel: seit zwei Wochen der erste klare Himmel seit - seufz - fuenf Monaten...) und
dachte zunaechst an einen Heizdraht (alt bewaehrt ...). Nachdem ich Kurts Ringen mit der Tubusthermik
natuerlich mitverfolge, kam mir das allerdings immer weniger als eine gute Idee vor. Zu viel Waerme geht
nicht in Form von Stahlung dahin, wo ich sie haben will (Schmidtplatte), sondern der Rest erwaermt mir
dann die Luft und geistert als Konvektion herum, mit dem nach Kurts Recherchen ja bekannten Ergebnis.
Kam ich also auf die Idee: Das machen wir anders und habe mit IR-Dioden herumexperimentiert. Heutzutage
sendet ja jede bessere Zahnbuerste and irgendwen Nachrichten auf irgend einer Wellenlaenge und daher
gibts IR-Hochleistungsdioden ziemlich billig und mit grosser Leistung. Also die Schmidtplatte mit
reiner Strahlung heizen - nix heisse Draehte und so.
Und da bin ich genau in Kurts Falle da getappt, die Du beschreibst: Meine Dioden hatten 1nm
Wellenlaenge und obwohl mein Diodenbuendel mir die Werte eines Digitalthermometers lustig hochjagen
konnte, null Effekt auf der Schmidtplatte! Die Strahlung ging vermutlich froehlich DURCH die Platte,
dann auf den Spiegel (erst durchs Quarz, dann reflektiert auf dem Alu) und schliesslich zurueck nach
oben, wo ich zur allgemeinen Erwaermung des Weltraums beigetragen habe. Ich dachte halt, na ja, wird
schon genug absorbiert werden (paar Prozent) aber nix war's. Auch bei dem Billigglas meiner Celestron
Schmidtplatte braeuchte ich Dioden mit mindestens anderthalb bis zweimal so grosser Wellenlaenge
damit's flutscht und die habe ich noch nicht gefunden (d.h. also zurueck zum Schwarzkoerperstrahler a la Heizdraht).
Du siehst aber Wolfgang, diese Probleme bieten noch viel Raum fuer kreative Loesungen, daher denkt
ich das ist durchaus machbar, sowas hat halt noch keiner richtig angegangen! Deine neuen Messungen muss ich erst mal verdauen. Auf den ersten blick ist mir nur ein Wort eingefallen:Sital ...

Kurt
Genau umgekehrt geht's vermutlich dir mit deinem Sensor. Ich vermute das Ding
misst zwei oder drei Wellenlaengen irgendwo zwischen 800 und 1500nm und versucht dann das
Strahlungsmaximum unter der Annahme eines perfekten Schwarzen Strahlers zu raten/errechnen.
Das ist allerdings eine reine Vermutung.
Sowas geht an verspiegelten Oberfaechen (wohngemerkt Spiegel fuer DIESE Wellenlaengen) natuerlich total in die
Hose: Auf der verspiegelten Flaeche von Silbercassi&Cie misst man exakt die Temperatur des Himmels.
Nicht verwunderlich, in deinem Thermometer landet auch die IR-Strahlung des Himmels.
Zum Thema Quarz/Fensterglas und IR-Transmission:
Ich hatte mal das Privileg vom deutschen Staat gesponsort einen Ferninfrarotsensor bedienen zu duerfen
(rate mal bei welchem Verein...). Eine bleibende Erinnerung dieser naechtlichen Ausfluege war, dass
man nicht in Fenster reingucken konnte. Die waren 100% relfektierend in diesem Wellenlaengenbereich.
Da spiegelte sich immer der kalte Nachthimmel darin. Durch LKW-Planen und Bretterwaende dagegen konnte
man prima durchschauen. Obwohl Quarz wesentlich spaeter sperrt - irgendwo zwischen 3.5um und 5um - ist
die AlO2 Beschichtung bei 10um ein ziemlicher guter Spiegel.

Tja, und wie man jetzt rauskriegt wie - und vor allen Dingen auf welcher Wellenlaenge - dein
Sensor funktioniert?
Nunja, ich wuerde den mal vorsichtig aufschrauben, mir die Sensortypennumer aufschreiben und
mich mal auf die Such nach dem Datenblatt machen. Wenn das Ding billig war, kann nix sonderlich
exotisches drin sein. Das ist wohl das einfachste.
Und auf deine Messungen bin ich dann wirklich gespannt.
So jetzt erst mal frohe Weihnachten!
Mario

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Mario_II</i>
Kurt
Genau umgekehrt geht's vermutlich dir mit deinem Sensor. Ich vermute das Ding
misst zwei oder drei Wellenlaengen irgendwo zwischen 800 und 1500nm und versucht dann das
Strahlungsmaximum unter der Annahme eines perfekten Schwarzen Strahlers zu raten/errechnen.
Das ist allerdings eine reine Vermutung.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo Mario,
meine letzte Aktion vor Weihnachten hier im Board: Wenn es denn Wellenlängen zwischen 800 und 1500 nm wären, mit denen das Gerät arbeitet, werden diese denn nicht von Glas und Quarzglas zu 100% - 2x Reflexionsverlust durchgelassen? Nach meinem Versuch sieht das bei senktechtem Auftreffen genau nicht so aus. Die Geschichte mit der metallischen Reflexion des "kalten" Himmels ist natürlich klar wie Kloßbrühe.
Werde wohl das Gerät sezieren müssen.

Habe soeben den ersten Teil meiner Auswertung ins Board gestellt.

Frohe Weihnachten!
Kurt

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Rohr</i>
<br />Perfekt unterkorrigierter Newton-Spiegel

daß unterkorrigierte Spiegel besser sind, als perfekte auf 0.9999 Strehl figurierte.........
die "Fast-Parabel" in die perfekte
Parabel "hineinziehen"......
weil der Verfasser immer wieder Aufklärung leisten muß, weshalb unterkorrigierte Spiegel im Labor-Test scheinbar schlechter abschneiden, in der Praxis jedoch mindestens eben-
bürtig, ja sogar die besseren Spiegel sind.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Wolfgang,

dafür spricht ja auch die Tatsache, dass die nachweislich sphärischen 1:8-Spiegel-Spiegel von TAL am Himmel eine verdammt gutre Figur machen.......

schöne Tests auch in Zukunft!!!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrG</i>
<br /><blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Rohr</i>
<br />Perfekt unterkorrigierter Newton-Spiegel

daß unterkorrigierte Spiegel besser sind, als perfekte auf 0.9999 Strehl figurierte.........
die "Fast-Parabel" in die perfekte
Parabel "hineinziehen"......
weil der Verfasser immer wieder Aufklärung leisten muß, weshalb unterkorrigierte Spiegel im Labor-Test scheinbar schlechter abschneiden, in der Praxis jedoch mindestens eben-
bürtig, ja sogar die besseren Spiegel sind.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Wolfgang,

dafür spricht ja auch die Tatsache, dass die nachweislich sphärischen 1:8-Spiegel-Spiegel von TAL am Himmel eine verdammt gutre Figur machen.......

schöne Tests auch in Zukunft!!!

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo Franjo, hallo Wolfgang,
gestatte mich wieder mal einzumischen.
In wie weit ein sphärischer Spiegel gut genug ist, hängt ganz entscheidend von seinem Durchmesser UND Öffnungsverhältnis ab. Damit kann man den Wellenfrontfehler sowie den Strehl- Wert des exakten Kugelspiegels berechnen:

Wellenfrontfehler W= 1/00056*1/2048*D*(D/f)³
0,00056 mm = Wellenlänge gelbgrün, da wo das Auge am empfindlichsten ist.
D= Spiegeldurchmesser
F= Brennweite

Nach der Formel beträgt der Wellenfrontfehler eines idealen f/8 sphärischern Spiegels D=100 mm f= 800 mm
W= 0,17 lambda

Der Strehl- Wert S wäre dann
S= e (exp-(0,17*2*pi/3,5)²) = 0,91….

Bei Werten W&lt;&lt;1 kann man auch rechnen
S= 1-(0,17*2*pi/3,5)²= 0,9068..., gerundet S=0,91

Da wird man nichts mehr verbessern können, was wirklich in der Beobachtungspraxis auffällt.

Nehmen wir zum Vergleich einen Spiegel 200 mm F/8:
W=0,341 lambda
S=0,69
Das wäre bereis “Gurke”.

Ein „unterkorrigierter“ Spiegel dieser Größe mit
W=0,125
S=0,95
wäre dagegen nicht mehr praktisch sichtbar zu verbessern. Ich habe meine eigene 8-12 zoll- Sammlung Dazu kommen noch einige gleichklassigen Teleskope meiner Freunde, deren Messprotokolle mir bekannt sind. Die Spanne reicht von PyrexduranBK7sitalquarz und Strehl 95% bis besser. Im praktischen Einsatz mehrerer dieser Teleskope nebeneinander ist uns noch niemals aufgefallen, dass sich ein "95% Strehler" verbessert hätte oder das er irgendwie sichtbar schlechter gewesen ist. Das wäre nach meiner Einschätzung ein Beitrag zu Wolfgangs "Erklärungsnotstand".

Nachdem ich mir jüngst echt gemessene Temperaturverläufe der Außenluft angesehen habe, glaube ich nicht mehr an einen positiven Effekt der Deformation bei Abkühlung weil:
1. dazu ein Temperaturabfall mit konstantem Temperaturgradienten während der gesamten Beobachtungszeit erforderlich wäre. Das gibt es so gut wie nie.
2. dieser Temperaturgradient exakt zur Spiegelgeometrie, Spiegelmaterial sowie zu den Einbauverhältnissen passen und müsste. Ob Petrus so etwas wirklich mal liefert ?
3. Die Abkühlungen, d. h. Wärmeabgabe durch Konvektion und Strahlung in der Praxis nicht rotationssymetrisch sind und schon gar nicht so wie man es gerne hätte.
4. meines Wissen noch niemand gezielte „life“ –Versuchsserien mit zwei völlig gleichartigen Teleskopen durchgeführt hat, die sich exakt nur im messtechnisch nachgewiesenen Korrekturgrad der Spiegel unterschieden haben.
5. weil zu der Zeit als der Glaubenssatz von der „idealen“ 95% Korrektur (oder so ungefähr) begründet wurde, Wolfgang Rohr noch nicht so weit war, um nachprüfbare Messprotokolle zu produzieren.
6. weil ich annehme, dass fast jeder Beobachter genau wie ich selbst bei wirklich guten Beobachtungsbedingungen lieber die Schönheiten des Himmel genießt, an statt sich mit „life“- Tests zu vergnügen.

Frohe Weihnachten, baldmöglichst clear skies und einen guten Rutsch nach 2003
wünscht Euch
Kurt