Beiträge von Arnold3 im Thema „Keilprismen und die Atmosphärische Diffraktion“

Hallo Dietmar, hallo Kurt

(==>)Kurt:
natürlich ist es möglich, auch mit einem Prisma hinter dem Okular das atmosphärische Spektrum zu korrigieren. Ähnlich wie die Astigmatismus Korrekturlinsen. Aber dort führt man nur eine Winkelkorrektur ein, die ist vom Ort des Keiles unabhängig. Und man hat nur den kurzen Augenabstand zur Verfügung, das kann etwas knapp werden. Aber mit einigen verschiedenen Keilen kann sicher eine ausreichende Annäherung versucht werden. Achtung: der Keilwinkel ist abhängig von der Vergrößerung!

Bei einem Keil vor dem Fokus wird durch die Winkeländerung nur eine Verschiebung der Austrittspupille verursacht, die vernachlässigbar ist. Für die Wirkung ist nur die Länge des Spektrums im Fokus maßgeblich.

(==>)Dietmar:
Ja, es ist nur die Länge des Spektrums im Fokus von Interesse. Wenn der Keil hinter dem Fokus montiert ist (siehe oben), halt die virtuelle Länge.

Zum Glaswegkorrektor:
wenn der Keil vor dem Glaswegkorrektor sitzt, ist nur die Brennweite des Apos und der Abstand Keil-Primärfokus maßgeblich. Wenn er dahiner sitzt, die kombinierte Brennweite von APO + Glaswegkorrektor und der Abstand Keil-Sekundärfokus.

Zur Koma:
Bei einem Apo tritt so knapp an der Achse sicher keine Koma auf. Das Problem beseht nur bei einem kurzbrennweitigen Newton, dessen beugungsbegrenztes Feld wenige mm beträgt. Da kann man einfach die angegebene Verschiebung mit dem beugungsbegrenzten Feld vergleichen. Im schlimmsten Falle muß man halt den Newton etwas nachjustieren.

Zu dem Geradsichtprisma:
Einfach ein Kronglasprisma mit 1° Ablenkwinkel (ca. 2° Keilwinkel) verkehrt auf ein Flintglasprisma mit 1° Ablenkwinkel (ca. 1.5° Keilwinkel) fügen (Öl oder Kanadabalsam). Mit Luftabstand hintereinanderschalten geht auch, hat aber zwei Glas-Luft Flächen (Reflexionen) mehr. Schon hat man ein Prisma, das keine Ablenkung hat (+1° und -1° heben sich auf), aber doch ein Spektrum erzeugt. Nur gibt es das Flintglasprisma nicht im Katalog. Ist aber wie gesagt nur für den Newton von Interesse, wenn überhaupt. Alle anderen wichtigen Optiken haben ein ausreichend großes beugungsbegrenztes Bildfeld.

Herzliche Grüße
Arnold

Hallo Dietmar, hallo Achim,

ich bin gerade dabei, eine kleine Excel Tabelle zur Berechnung der Korrektur aufzustellen. Dabei ist mir aufgefallen, daß die Keilprismen im Katalog nicht mit dem Keilwinkel, sondern mit dem Ablenkwinkel angegeben werden.

Da ist dann 1° schon starker Tabak. Für den kurzen Apo reicht sicher das 0.5° Prisma, beim Kutter ist ein 1° Prisma oder sogar 2° eher geeignet.
Das Prisma verkippt die optische Achse, sie geht dann nicht mehr durch die Okularmitte. Beim Apo sicher unwichtig, beim Kutter vermutlich auch noch, aber bei einem schnellen Newton vielleicht kritisch.
Verglichen mit einem 1° Prisma muß für ein 0.5° Prisma der Abstand zum Brennpunkt verdoppelt werden, beim 2° Prisma halbiert. Sonst ist die Wirkung gleich.
Das sekundäre Spektrum nach der Korrektion ist in jedem Falle vernachlässigbar.

Kurz die Resultate als Beispiel für drei Teleskope (Sp Spektrum durch atmosphärische Dispersion):

für 110 / 770mm Apo, Prisma mit 0.5° Ablenkwinkel, Airy Disk 0.009mm:
30° Zenitdistanz, Sp. 0.003mm < Airy D., Prisma 5mm vor Fokus
45° Zenitdistanz, Sp. 0.005mm < Airy D., Prisma 9mm vor Fokus
60° Zenitdistanz, Sp. 0.009mm ~ Airy D., Prisma 15mm vor Fokus
75° Zenitdistanz, Sp. 0.020mm > Airy D., Prisma 33mm vor Fokus

für 200 / 4000mm Kutter, Prisma mit 1° Ablenkwinkel, Airy Disk 0.027mm
30° Zenitdistanz, Sp. 0.016mm < Airy D., Prisma 27mm vor Fokus
45° Zenitdistanz, Sp. 0.028mm ~ Airy D., Prisma 46mm vor Fokus
60° Zenitdistanz, Sp. 0.048mm > Airy D., Prisma 80mm vor Fokus
75° Zenitdistanz, Sp. 0.103mm > Airy D., Prisma 172mm vor Fokus
Verschiebung des Brennpunktes um 3mm bei 75° Zenitdistanz sollte für Kutter noch kein Problem sein
ein 2° Prisma hätte dieselbe Wirkung bei halbem Abstand vom Brennpunkt!

für 400 / 1800 Dobson, Prisma mit 1° Ablenkwinkel, Airy Disk 0.006mm
30° Zenitdistanz, Sp. 0.007mm ~ Airy D., Prisma 12mm vor Fokus
45° Zenitdistanz, Sp. 0.013mm > Airy D., Prisma 21mm vor Fokus
60° Zenitdistanz, Sp. 0.022mm > Airy D., Prisma 36mm vor Fokus
75° Zenitdistanz, Sp. 0.047mm > Airy D., Prisma 77mm vor Fokus
Verschiebung 1.4mm bei 75° Zenitdistanz.

Wie weit das Spektrum noch Auswirkungen hat, wenn es kleiner als die Airy Disk ist, kann ich nicht beurteilen. Bei einem Drittel der Airy Disk (Beobachtung Dietmar, Mond, Höhe 65° also Zenitdistanz 25°) hätte ich keine Auswirkung erwartet.
Die Länge des Spektrums und damit auch der Abstand des Prismas vom Brennpunkt skaliert mit der Brennweite am Ort des Prismas. Wenn also das Prisma hinter einer Barlow eingebaut wird, ist die Brennweite der Kombination Objektiv+Barlow einzusetzen.
Das Prisma könnte im Okularauszug verschiebbar eingebaut werden, oder mit Distanzhülsen am Okular befestigt.

Für die Berechnung wurde die Atmosphäre als Keil gerechnet mit der Zenitdistanz als Winkel. Brechzahlen für Luft und BK7 wurden mit den Formeln von http://refractiveindex.info/?group=GASES&material=Air erhalten.

Schön wäre ein Prisma, das aus Kron und Flintglas zusammengesetzt ist und das Spektrum korrigiert ohne die optische Achse zu knicken. Für die Spektralzerlegung sind solche Geradsicht Prismen nach Amici üblich, aber ich hab kein solches Prisma mit kleinem Keilwinkel gefunden.

Clear Skies
Arnold

Hallo Dietmar,

die Änderung des Brechngsindex mit der Höhe kann man für unsere Fragestellung vernachlässigen. Sie ist nur zusammen mit der Erdkrümmung nötig, wenn wir den Betrag der Refraktion für kleine Horizonthöhen berechnen wollen. Für uns ist es aber egal wegen der Annäherungen das atmosphärische Spektrum etwas größer oder kleiner ist. In der Praxis werden wir ja auch nicht Luftfeuchte und Temperatur messen und dann mit den daraus erhaltenen Brechzahlen die optimale Position berechnen, sondern die Keilplatte einige mm weiter verschieben, bis die Korrektur optimal ist.

Für die Dispersion der Luft ist im von Dir verlinkten Buch eine einfachere Formel angegeben, die vermutlich im optischen Bereich auch genau genug ist.

Herzliche Grüße
Arnold

Hallo Freunde,

Ich hab gerade die Daten in OSLO hineingefüttert. Die Atmosphäre hab ich mit einem Prisma Vakuum / Luft mit bis zu 60° Winkel (also Objekt 30° über Horizont) simuliert. Brechzahlen der Luft aus http://refractiveindex.info/ für die betrachteten Linien (d, F, C). Als Optik hab ich einen 16" F4.5 Newton genommen, damit ich gleich sehe, was bei meinem Fernrohr zu beachten ist. Keilplatte 0,5° Keilwinkel, 3mm Mittendicke, Glas BK7.

Auffällig, daß mit der Korrektur sich das Bild verschiebt. Dementsprechend ändert sich die Justage des Newton, Koma tritt dabei auf. Sinnvoll ist es daher, die Keilplatte hinter dem Komakorrektor einzusetzen. Sonst muß nach der Farbkorrektur der Hauptspiegel nachjustiert werden. Nur ein wenig, aber in den Spots kommen die Stranlen schnell aus der Airy Disk heraus. Hinter dem Korrektor ist aber der freie Raum zum Fokus begrenzt, falls Okulare mit Smith Linse eingesetzt werden.

Damit wird eine Korrektur über zwei zueinander verdrehte Keilplatten wieder interessanter. Zumindest muß sehr genau geschaut werden, welchen Raum die Keilplatte überstreichen darf.

Ohne diese Begrenzung (etwa bei einem APO oder Cassegrain) würde ich eine Keilplatte und veränderlichen Abstand bevorzugen. Durch Verschieben der Keilplatte ist in jedem Fall die Korrektur für 2 Linien zu erreichen (etwa C und F), der Rest des sekundären Spektrums verschwindet im Beugungsscheibchen. Im Zenit würde jedoch die Keilplatte in den Fokus rutschen, jeder Schmutz auf der Platte wäre direkt zu sehen. Daher müßte in Zenitnähe die Platte entfernt werden. Eine doppelte Keilplatte könnte immer drinnen bleiben, 2 weitere Glas-Luft Flächen sind der Preis. Kein Beinbruch, aber wenn ich denke, daß andere Kollegen in monozentrische Okulare reinkriechen, und kleine Gesichtsfelder zulassen, nur um zwei Fläche zu sparen[:(].

Im Detail kann ich mir die Lösung erst am Wochenende ansehen.

Clear Skies
Arnold

Hallo Dietmar,

ich glaub, so ein Prisma werde ich mir auch besorgen. Vielen Dank für die Anregung!

Zu Einstellung der Korrektur kann man übrigens den Abstand des Prismas vom Fokus verstellen, wenn man nicht zwei Drehprismen verwendet. Im Fokus ist es ja wirkungslos, und die Länge des Spektrums wächst linear mit dem Abstand des Prismas vom Fokus.

Herzliche Grüße
Arnold