Beiträge von RobertS im Thema „Messung der Wirkung von Rauhigkeit“

    Hallo Amateurastronom!
    Kannst Du in Deinem Programm die Form der Blende im Brennpunkt
    beliebig gestalten? Wenn ja, dann wäre vielleicht folgendes möglich:


    1) Realistisch große Eintrittspupille für Kamera bzw. Auge.
    2) Eine Simulation der Aufnahme von Kurt, durch Weiterschieben der
    Schneide bis das zentrale Beugungsscheibchen abgedeckt ist.
    3) Ein fortgesetztes Weiterschieben der Schneide über 2) hinaus,
    zu Simulation der Messungen von Alois. (Aus meiner Sicht sollte
    das einer zunehmenden Hochpassfilterung entsprechen)


    M.f.G.,
    Robert

    Ein sehr schönes, gut durchdachtes Experiment, Kurt. Das Argument
    mit den dunklen Ringen scheint mir sehr einleuchtend.
    Interessant finde ich auch das Bild wo die Messerschneide das zentrale
    Beugungsscheibchen abdeckt. Ist quasi so eine Art Schlierenaufnahme.
    Man kennt es ja vom Foucaulttest, wenn man mit der Schneide zu weit
    gefahren ist. Trotzdem mag es einem überraschend erscheinen, dass
    einerseits die hell erleuchtete Spiegelfläche dunkel wird,
    andererseits Licht von Stellen zu kommen scheint wo gar kein Spiegel
    ist. Unsere Vorstellung ist nun mal stark von der geometrischen
    Optik geprägt. Aus wellenoptischer Sicht stelle ich es mir so vor:
    Durch das Entfernen des zentralen Beugungsscheibchen werden die
    niederen lateralen Frequenzen (gleichmäßig erleuchtete, glatte Flächen)
    unterdrückt, sodass die höherfrequenten Anteile (Kanten)
    hervortreten können.


    Ist schon 'ne spannende Sache, das Spielen mit dem Licht! [;)]


    M.f.G.,
    Robert

    Vielen Dank, Alois, für die Firmenliste!


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Deshalb glaube ich mehr daran das dieses Streulicht eher mit dem Reflexionsgesetz berechnet werden kann.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Meinst Du damit, dass das Streulicht allein mit Mitteln der
    geometrischen Optik ohne Rückgriff auf wellenoptische
    Konzepte beschreibbar wäre?


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Man könnte zwar wohl aus ihren kleinen Durchmessern die Beugung berechnen,aber es ist keine Kante da.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Nach meiner Vorstellung ist Beugung nicht an das Vorhandensein von
    Kanten gebunden. Die ortsabhängige Modulation von Amplitude und/oder
    Phase einer Wellenfront reicht aus. Kurt hat weiter oben mit der
    Apodisation ein schönes Beispiel gegeben. Holographie wäre ein
    weiteres. Bei der Beugung an Spalt wird das Phänomen ja auch nicht
    direkt durch die Kante hervorgerufen, sondern die ganze freie
    Spaltfläche trägt dazu bei.


    M.f.G.,
    Robert

    Hallo Alois!


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Der Aluminiumstreifen ist aufgedampft und die Dichte hat man an einer beigelegten Testscheibe gemessen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Weißt Du vielleicht ob es (mit Hilfe von Lithographie) auf
    Objektträgern aufgedampfte Al-Strukturen wie Kreisblenden und
    Scheiben sowie Spaltblenden und Streifen mit Durchmessern bzw.
    Breiten von 5um bis 50um im Handel gibt, welche man für Lyot-,
    Zernike- und Schlierentest verwenden könnte?


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Der Phasenkontrast wird nicht mittels der Beugung erzeugt,
    sondern durch die Phasenverschiebung des Hauptstrahls gegenüber
    der vorbeiziehenden Strahlen des Streulichts.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Was die 2. Hälfte des Satzes anbelangt, bin ich ganz Deiner Meinung.
    Nach meiner Vorstellung ist aber Steulicht nichts anderes als an
    der Struktur (uns interessiert hier vor allem die Rauhigkeit) eines
    Streuers gebeugtes Licht. Auch das gebeugte Licht bei einem optischen
    Gitter könnte man durchaus als "Streulicht" bezeichnen, auch wenn
    es in diesem Fall absichtlich hervorgerufen wird. In beiden Fällen
    sind das Huygens-Fresnelsche Prinzip und Interferenz am Werk.


    M.f.G.,
    Robert

    Hallo!
    Hier wird dauernd von Mikrorauhigkeit und Rauhtiefen von
    wenigen nm gesprochen. Im "Sinne der Ausgewogenheit" möchte
    ich mal was zur "Makrorauhigkeit" sagen. Ich weiß, Kurt und
    Alois haben dafür keine geeigneten Messobjekte, ich aber
    schon[:D]: Ein kleiner Spiegel an dem ich vor mehr als 20 Jahren
    herumdilettiert habe[:I]. Hauptfehler (neben vielen anderen):
    ungenügender Feinschliff! Beim Polieren zeigte sich
    bald das Problem, welches ich "löste" indem ich den unkorrigierten
    Spiegel in ein Eck legte und gut abliegen ließ. Als ich
    ihn nun hervorholte musste ich feststellen: Es hat sich nichts
    verändert.[:0] Mit freiem Auge sieht er in der Mitte gar nicht
    so übel aus. Das mit Lupe bewaffnete Auge erkennt aber
    im Gegenschein einer Lampe sofort das dramatische Ausmaß
    dieser schleiftechnischen Katastrophe: Tausende kleinere
    und größere Pits und Kratzer[xx(]. Kurzum, der ideale Kandidat
    für eine Testmessung zum Thema "Auswirkung von Makrorauhigkeit".


    Als Lichtquelle diente ein ausgeborgter Laser mit Raumfilter
    (Blendendurchmesser etwa 16um). Vor dem Raumfilter habe ich
    noch ein dunkles Blaufilter in den Strahlengang gegeben um
    den Laser entsprechend zu dimmen. Vor dem Spiegel kam eine
    Kartonblende mit etwa 3cm Durchmesser um ein Öffnungsverhältnis
    von 1:80 (aus dem Krümmungsmittelpunkt gesehen) zu erreichen.
    Die von Kurt verwendete Okularprojektion habe ich weggelassen,
    stattdessen setzte ich eine ToUcam ohne Linse ein. Der Durchmesser
    des zu erwartenden Beugungsscheibchen ist 123.5um, bei einem
    Pixelabstand von 5.6um sollte das gehen. Nachteilig ist hier
    natürlich die weiter oben von Martin erwähnte Tatsache, dass
    der Abstand der rotempfindlichen Pixel, und nur die sind hier
    brauchbar, leider doppelt so groß ist. Ein weiterer Nachteil
    ist die geringe Dynamik von 8bit (0...255) eines Rotbildes. Der
    Helligkeitsunterschied zwischen dem zentralen Beugungsscheibchen
    und den Beugungsringen ist ja recht groß:


    relatives Intensitätsmaximum (ideal):
    zentral: 1.0000
    1. Ring: 0.0175
    2. Ring: 0.0042
    3. Ring: 0.0016


    Es werden also mindestens 2 Aufnahmen mit verschieden
    Belichtungszeiten für die Erfassung des zentralen
    Scheibchens und der Ringe nötig sein.


    relatives Intensitätsintegral (ideal):
    zentral: 1.00 (84% des Gesamtint.)
    1. Ring: 0.08 ( 7% des Gesamtint.)
    2. Ring: 0.04 ( 3% des Gesamtint.)


    Die Durchmesser der Minima sollten folgende Werte aufweisen:
    1. Minimum: 123.5um
    2. Minimum: 226.5um
    3. Minimum: 327.9um


    Hier die Bilder:



    Nun zur Auswertung:
    Der Durchmesser des 1.Minimums beträgt 22pixel. Mal 5.6um macht
    123.2um. Das passt noch ganz gut.


    Das relative Intensitätsmaximum des 1.Rings liegt bei 0.061.
    Fast 4 mal zu hoch, das sieht schlimm aus. Das relative
    Intensitätsintegral des 1.Rings liegt bei 0.26 wenn ich das
    Integral des zentralen Scheibchen auf 1 normiere. Wirklich schlimm!


    Systematische Fehler beim Auswerten der Bilder, Berücksichtigung
    der Belichtungszeit (ich hoffe, dass zwischen 1/500s und 1/10000s
    Belichtungszeit auch wirklich ein Faktor 20 gerechnet werden kann)
    und beim Fokussieren kann ich nicht ganz ausschließen. Grob sollte
    es aber stimmen.


    Das Urteil: Weitere 10 Jahre Dunkelhaft danach zurück zum gemeinen
    Karbo. (Schluck![:0])
    (fragt sich nur, für wen????)


    M.f.G.,
    Robert

    Hallo Alois!
    Danke für Deine ausgezeichnete Zusammenstellung zum Thema
    Rauhigkeitsmessung.


    Als Laie hätte ich noch einige Fragen zum Lyot-Test:
    *) Welche Form und Größe hat die Lichtquelle bei Deiner
    Messanordnung?
    *) Wie stellt man einen Teststreifen mit definierte Dichte
    her?
    *) Mich wundert, dass die Teststreifen ein Vielfaches des
    Beugungsscheibchen breit sind. Oder hat der Testspiegel
    ein extremes Öffnungsverhältnis? Generell scheint hier zu gelten:
    Je breiter der Streifen, umso größer wird der Anteil des stark
    gebeugten (weit vom Beugungsscheibschen entfernten) Lichts und
    umso feiner (hochfrequenter) werden die sichtbaren Rauhigkeits-
    strukturen. (analog zur Beugung am Gitter)




    M.f.G.,
    Robert

    Hallo Kurt!
    Danke für Deine ausführliche Antwort.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nach meinen Erfahrungen mit dem Bath- I Meter scheint die Homogenität der Intensitätsverteilung eines HeNe- Laserstrahls ist wesentlich besser die eines Diodenlasers.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Ja, ist auch meine Erfahrung. Die räumliche Kohärenz der HeNe Laser
    ist besser als die der Diodenlaser. Mit einem Raumfilter sollte
    es in beiden Fällen noch besser werden. (?)


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Noch etwas prinzipielles: Die Intensität über den Querschnitt des Laserbündels nimmt zum Rande hin ab. Das bleibt auch bei sauberer Aufweitung und bei Anwendung eines Raumfilters so. Demnach besteht die Tendenz, dass bei sonst ungestörtem Strahlengang im Beugungsscheibchen etwas mehr als die theoretischen 83,96% konzentriert wird. Bei Verwendung eines definierten Standards als Vergleichnormal spielt das aber wohl keine Rolle.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Ah ja, für die Messung der Wirkung von Rauhigkeit unter
    Verwendung von Standards spielt die radiale Inhomogenität
    keine Rolle.
    Prinzipiell würde ich annehmen, dass jede Abschattung (Abdunklung)
    zu einem Zerfließen der Beugungungsfigur führt.
    (Die "Standardabweichung" wird größer) (?)
    Wenn ich kurz mal träumen darf: Eigentlich sollte es doch möglich
    sein mit Deiner Anordnung im Doppelpass den Sterntest (ohne Seeing!)
    zu simulieren. Ich weiß: nicht ganz, da die Fehler zweimal eingehen.
    (ließe sich vielleicht durch einen perfekten Referenznewton statt
    des Planspiegels umgehen) In diesem Fall würde die unvermeidbare
    radiale Inhomogenität zu Abweichungen vom realen Sterntest führen.
    (Ende des Traums [:)])


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei einem Versuch hab ich die Blende vor dem Prüfling entfernt und das Strahlebündel mit einem Oku 2 längerer Brennweite nur so weit aufgeweitet, dass ca. 50 % des Prüflings ausgeleuchtet wurden. Unter diesen Bedingungen sind keine Beugungsringe sichtbar. Was wahrscheinlich nicht allgemein bekannt ist: man nutzt diesen Trick, Apodisation genannt zur Unterdrückung der Beugungsringe eines Objektivs. Dazu muss die Transparenz, bzw. das Reflexionsvermögen von der Mitte des Objektivs zum Rande hin gemäß einer Gauss- Kurve abnehmen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Sehr interessant! Das muss wohl damit zusammenhängen, dass die
    Fouriertransformierte einer Gaußkurve wieder eine Gaußkurve ist.
    Dieses ringfreie Beugungsbild kannst Du tatsächlich beobachten?


    M.f.G.,
    Robert

    Genial Kurt, die Lektüre Deiner wissenschaftlichen Arbeiten
    (einfach Beiträge kann man das nicht mehr nennen) bereitet
    mir jedesmal viel Freude.


    2 Fragen ad hoc:
    Wie homogen ist die Ausleuchtung der Prüfobjekte mit "Oku 1"?
    Bei eigenen Versuchen habe ich festgestellt, dass (ohne Raumfilter)
    immer Interferenzstrukturen überlagert sind. Vielleicht habe
    ich aber auch nur schlechtere Okulare als Du verwendet.
    Ich denke, radiale Inhomogenitäten könnten den gemessenen EER
    beeinflussen.


    Obwohl es keinen Unterschied bei Deiner Rechnung macht, sollte
    die Wellenlänge beim HeNe Laser nicht bei 632.8nm liegen?


    M.f.G.,
    Robert