Beiträge von Kurt im Thema „Eine nur bedingt ernstzunehmene Strehl-Geschichte“

Kurt · 18. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Frage ist also:

Was braucht der Amateurastronom?
Er braucht imho eine realistische Qualität mit sagen wir lambda/4 ptv Wave, die er so weit wie möglich nachvollziehbar ist. Also ein (vielleicht sogar nachbaubarer) Prüfaufbau (Focault oder Ronchi!) und Beispiele, wie bestimmte Fehler aussehen.

Soviel meine Gedanken dazu - ich würde mich freuen, dazu noch den einen oder anderen Kommentar zu lesen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hallo Ullrich,
vergiß erst mal die irreführenden lambda/4 ptv, weil diese Zahl allein gar nix über Strehl und Kontrastübertragung aussagt. Wenn so etwas ohne Zusatzangaben beworben wird, hat der Werber im günstigsten Falle keine Ahnung. Lamba/4 sphärische Aberration machen Strehl 0,82, wenn sonst kein Fehler vorhanden ist. Strehl 0,80 = beugungsbegrentzt ist reine Definitionssache l/4 in irgendeiner schmalen, mittennahen Zone hat so gut wie keine negative Wirkung. Bei einem solchen Fehler allein kann die Optik immer noch Supertraumstrehl und nahezu perfekte Kontrastübertragung haben. Das gilt für alle Teleskope.

Bei Newtons könnte der Amateur noch am ehesten mit Foucault + Auswerteprogrammen Strehl berechnen. Man muß dazu den Spiegel nicht unbedingt ausbauen. Dazu gehört aber Übung. Ronchitest am Himmel: Das geht mit jedem Teleskop. Wenn ein Gitter ca .10L/mm so eingestellt wird, dass ca 5 Linien im Bild zu erkennen sind und diese gerade erscheinen ist der Spiegel mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit besser als Strehl 0,80. Sieht man irgendwelche Krümmungen, muss das noch lange nicht "Gurke" bedeuten. Die Abschätzung nach Strehl ist aber kaum möglich. Da hilft leider auch keine Fehlerbeispielsammlung.
Refraktoren vom Typ FH 5" oder 6" f/8 und lichtstärker braucht man nicht auf "Beugungbegrenzt" zu testen. Wegen des Farbfehlers und sphärischer Aberration ist Strehl 0.8 aussichtslos.
Anleitungen zum Bau einer einfachen und dennoch ausreichend genauen Vorrichtung zum "Labortest" mit Foucault und Ronchi findet man z. b. bei Matitn Trittelvitz, Spiegelfernrohre selbst gebaut. Seine Homepage
http://marty.t.bei.t-online.de
Homepage von Stathis http://www.geocities.com/dobsonstathis
Das fällt mir im Moment so ein.
Gruß Kurt

Kurt · 18. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Kurt:
Was anderes als ich macht im Prinzip "Aberrator" auch nicht und in jedem besseren Optikbuch
steht drin, wie's geht.
Trotzdem, machen wir doch einfach einen Deal:
Kleines einwöchiges Seminar mit z.B. Karsten bei dir im Garten:
Wir kriegen von dir verklickert, wie man hyperbolische Fangspiegel poliert und
abends pauke ich mit dir Fourieroptik...

Mario
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hallo Mario,
vielen Dank für den Tipp Optikbuch. Bisher hab ich den theretisch mathematischen Teil von Suiter ausgelassen, knabbere aber gerade an Hecht "Optik". Mit Privatunterricht bei Dir geht das höchtwahrscheinlich viel schneller. Mach mal einen Terminvorschlag!

Gruß Kurt

Kurt · 18. Juni 2003

Hallo Mario, hallo Alois,
@ an Mario Vielen dank für die praxisbezogene theortischen Erläuterungen. Hätte ich in den vergangenen Monaten nicht wie versproche einige Schulaufgaben zum Thema Beugungsdtheorie ect. gemacht, wäre ich jetzt total erschlagen [8D]. Zugegeben, ich weiß immen noch nicht so genau, wie man die Fourier- Transformierte berechnet. Vorläufig geb ich mich damit zufrieden, dass die Ergebnisse real und keine Optik- Mafiosi- Dingbumse sind.

@ Alois: Meine speziellen Fragen zu Deinem Spalttest sind absolute Neugierde und keineswegs destruktiv gemeint. Mir kommt da so ein Gedanke, wie man unter Berücksichtigung der Wellentheorie vielleicht eine vereinfachte gut repoduzierbare Streulichtmessung für Rauhigkeit und ähnliches hinbekommt. Dazu muß ich aber erst mal nachdenken und das kann dauern....

Gruß Kurt

Kurt · 18. Juni 2003

Hallo Alois,
Du macht Dir aber echt Arbeit[^], weil gleich wieder Fragen aufkommen. Wenn ich mal ausnahmweise Deine Psyche ferndiagnostizieren darf, Du hast mit Fragen gerechnet[:D].
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Aber wenn es sich um einen Zonenfehler, einen Hügel in der Mitte oder um einen abgesunkenen Rand handelt haben P-V Werte und aus denen errechneten RMS Werte eine ganz andere Wirkung.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Das würde bei einer Bestimmung der MTF genauer herauskommen. Leider wäre das wie Mario bereits dargelegt hat für uns zu aufwändig. Zum allgemeinen Verständnis: MTF heißt Modulationstransferfunktion und beschreibt die allseits bekannte Kontrastübertragung einer Optik mit und ohne Fehler. Gelegentlich ist zu hören, MTFsei in Wirklichkeit eine Erfindung der Asio- Amerikanischen Optik- Mafia. Aber vielleicht hab ich das nur geträumt.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Deshalb habe ich begonnen zusätzlich zur quantitativen Messung auch eine Qualitative Messung zu machen.
Ich bilde einen 0,3 mm langen Lichtspalt gleichzeitig mit einer Rasierklingenkante ab die ich dann mit einen Mikroskop stark vergrößere.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"> Das scheint auf den ersten Blick gut reproduzierbar zu sein. Deshalb zum besseren Verständnis bitte um Beantwortung einiger Fragen:
1.Wenn ich das richtig verstehe, geht das aber nur in Autokollimation gegen einen Planspiegel. <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">0,3 mm dienen auch als Maßstab bei den Bildern damit ich immer den Vergrößerungsfaktor berechnen kann.
2. Ist die Breite des Spaltes unkritisch? Dann kann dieser Wert mit dem Radius des Beugungsscheibchens verglichen werden.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">3. Meinst Du den berechneten Radius R=1,22x lambda x f/D ?
f = Brennweite, D = Durchmesser der Öffnung.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Auf 1 % Strehl kommt 0,4 P-V Wellenfront und diese Messsicherheit traue ich auch dem Wolfgang Rohr zu. In der Regel schwanken auch beim Path Iterferometer die P-V Messungen nur in der zweiten Dezimalstelle.
Hoffe das ich damit zur Unterscheidung von wichtigen und weniger wichtigen Teilen beitragen konnte.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">4. Da kann ich nicht ganz folgen, weil:
a) man mit einen P-V Wert ohne Zusatzinformation ob, z. B. Rauhigkeit, Zonenfehler, sphär. Abberation gar nicht „verstrehlen“ kann. 0,4 P-V Wave kann ganz fürchterlich wüten z. B,
b) P-V als sphärische Aberration wäre z. B. nach der vereinfachten Formel
Strehl 04= 1- (2 x 3,14 x 0,4/3,5)² = 0,485 entsprechend 49 %
Wenn ich jetzt noch 0,4 P-V von dergleichen Art dazu packe macht das
Strehl 08 = 1- (2 x3,14 x 0,8/3,5)² = -1,06
Negativer Strehl ist natürlich Blödsinn. Damit wäre die vereinfachte Formel hier nicht mehr anwendbar. Also noch mal mit der e hoch- Formel,
Strehl 04 = e^-(2 x 3,14 x 0,4/3,5)² = 0,595 entsprechend 60 %
Strehl 08 = e^-(2 x 3,14 x 0,8/3,5)² =0,127 entsprechend 13 %
Die Strehl- Differenz beträgt hier offensichtlich 47 % bei 0,4 mehr P-V Wellenfront sphärischer Aberration. Wo steckt der Fehler oder das Mißversändnis?

Vielen dank für Deine Bemühung in Voraus
Gruß Kurt

Kurt · 17. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich für mich wage es nur den Strehl Unterschied in 5 % Schritten zu erkennen.
Vielleicht stimmt das auch etwa mit deinen Erfahrungen überein. Das wäre schon etwas.

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hallo Alois,
erst mal vielen Dank für die Mitteilung Deiner Praxis- Erfahrungen. 5% Differenz bei gutem seeing kann ich indirekt durch meine Erfahrungen bei der Endkorrektur von 16-Zoll "Pünktchen" bestätigen, allerdings nur bei dem bekanntermaßen sehr empfindlichen Startest am Himmel. Den habe ich so oft wie möglich parallel zu dem Foucault- Labortest gemacht. Aus den Foucault- Daten wurden mittels "Foucault Analysis" von Andreas Reifke auch RMS und Strehl berechnet. Da hat man je nach Eingriff schnell mehr oder weniger gewollte Änderungen von 5 bis 10 Strehl- Punkten drin. Das zeigte sich auch deutlich im Star- Test am Polarstern, noch besser im Labor- Startest mit Kompensation.
Ob und wie sich 5% Strehl- Unterschied bei Planetenbeobachtung bemerkbar macht, dazu hab ich keine Erfahrung. Wer das ganz genau genau wissen will, müsste zwei gleichartige Teleskope mit gesichert 5% Strehl- Unterschied bei einigermaßen guten seeing direkt vergleichen können. Aber wer hat dazu die Möglichkeit?

Wenn man mit „Aberrator“ und 97% bzw. 92% Stehl bedingt allein durch sphär . Aberration spielt, so ändert sich der Wert der MTF im mittleren Ortsfrequenzbereich um ca. 4% bis 7%. Dieser Unterschied dürfte für geübte Augen im direkten Vergleich wahrnehmbar sein und bestätigt Deine Einschätzung.

Gruß Kurt

Kurt · 17. Juni 2003

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nun neigt ja auch Kurt dazu, in seinen Äußerungen "unscharf" zu sein,
und damit Interpretationen Spielraum zu lassen. Genau aus diesem Grund
wußte ich bei meiner Antwort auch nicht, was er eigentlich genau
meint.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Hallo Wolfgang,
sorry für das Mißverständnis. Ich hab beruflich jahrzehntelang überwiegend mit Meßtechnik in div. Bereichen zu tun gehabt. Wenn ich früher mal einen Kollegen nach der Wiederholgenauigkeit eines Meßverfahrens gefragt hatte, war selbstverständlich der gesamte Meßprozess incl. Auswertung gemeint und nicht nur wie z. B. bei der Interferometrie nur der Auswerteschritt. Da wäre nur noch die Gegenfrage gekommen: "Meinst Du Kurzzeit- oder Langzeitwiederholgenauigkeit?". Praxiserfahrung hat mich nicht daran gehindert, z. B. bei der Vorstellung meiner vereinfachten Reflexionsmessung Mario um Nachhilfenunterricht bezüglich Verifizierung der Wiederholgenauigkeit zu bitten. So etwas könnte Dir auch nicht schaden.

Ich finde, Deine Interferometrie mit relativ einfachen Mitteln ist für unsere Belange völlig OK, wenn Du die von Mario angegebene Klassifizierung angemessen in Rechnung stellst :

1)nicht beugungsbegrenzt (Strehl << 0.8)
2) ok (0.8 < Strehl < 0.85)
3) gut (0.85 < Strehl < 0.95)
4) und sehr gut (d.h. jenseits seiner Messgenauigkeit 0.95 < Strehl)

Gegen passende, verständliche, möglichst objektive Ergänzungen an Hand von nicht quantitativen Tests zur Stützung obiger Klassifizierzung hab ich auch nichts einzuwenden. Dass dann immer noch Interpretationsmöglichkeiten durch dritte gegeben sind, damit kann und muß man leben. Aber Stories wie: „...in der Praxis am Mond bei einer Vergrößerung von 1280-fach...“ passen nicht dazu.
Falls Du sonst noch "Unschärfen" bei meinen Formulierungen festgestellt hast, bitte melden. Ich mache daraus mit Marios Hilfe eine „Unschärferelationsstatisik“[:D].
Eigentlich hab ich mir Mühe gegeben etwas schärfer als üblich zu formulieren und bin noch nicht ganz fertig damit. Partielle Übertreibungen hat Mario ja schon zurechtgebogen.
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn also mein Service amateur-freundlich dem Sternfreund hilft, mit
seinem Gerät Frieden zu schließen, das ist nämlich der psychologische
Hintergrund, dann ist er doch schon sinnvoll, Freunde.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Dann hängt Dein Prüfergebnis also von der Psyche des Kunden ab. Hast Du vielleicht ein Diplom als Psychologe? Wie hast Du denn bitte meine Psyche eingeschätzt? Ich hab ja schon mehrfach bei Dir prüfen lassen. Tausche Interferogramm Marke "Rohrstreel 99" gegen Psychogramm[:D]. Wenn das so ist, sag ich in Zukunft lieber: Nein Danke, auf Gefälligkeitsgutachten kann ich verzichten[V].
Gruß Kurt

Kurt · 16. Juni 2003

Hallo Tom,
zu Strehl, hab ich mir soeben folgendes aus der Homepage von Raphael Bugiel geklaut:
http://www.astrooptik.de.vu/
Zitat:[B)]
Hierzu ein Auszug aus dem Anhang der DIN ISO 10110-5:
Ein nützliches Maß für die Abbildungsqualität eines Systems ist die "Strehlsche Definitionshelligkeit" oder das "Strehlsche Intensitätsverhältnis", die als Verhältnis der Intensität in der Mitte des Punktbildes zu derjenigen des aberrationsfreien optischen Systems definiert ist. Nach dem "central ordinate theorem" ist die Strehlsche Definitionshelligkeit auch gleich dem Gesamtvolumen unter der zweidimensionalen MTF - Kurve des betreffenden optischen Systems. Für Systeme mit sehr kleinen Wellenaberrationen die Strehlsche Definitionshelligkert näherungsweise durch die Formel S = (1 - 2 * p2 * 2 * o2)2 gegeben, Wobei o die rms-Abweichung der Wellenfront (in Wellenlängen) vom Idealzustand ist.
In der Praxis entspricht eine Strehlsche Definitionshelligkeit von 80% einer rms-Wellenfrontabweichung von 0,07 Wellenlängen. Für den Pfeilhöhenfehler der Oberfläche entspricht dies dem bekannten Kriterium. daß die PV-Abweichung ein Viertel der Wellenlänge nicht übersteigen soll. Es sollte jedoch beachtet werden, daß das rms-Kriterium für komplexere Fehlertypen gültig ist als das l/4-Kriterium.
Zitat Ende
Der Raphael verdient einen Orden für seine Bemühungen um handfeste Infos!

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Bei der von dir erstellten Beispielrechnung müsste man IMHO im Falle eines (Haupt-)Spiegels die gemessenen Wellenfrontfehler erst verdoppeln und dann in Strehl umrechnen. Denn in der Brennebene haben wir dann im Gegensatz zum Refraktor den doppelten Fehler.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Ich hab immer Wellenfrontfehler gemeint. Dabei es Wurscht ob, die Deformation durch einen Spiegel oder Linse erzeugt wird. Eine gegebene Oberflächendeformation macht beim Spiegel den doppelten Wellenfronfehler, weil das Licht vor und zurück muss. Bei der Linse macht das ungefähr nur den halben Wert, weil der effektive Wegunterschied beim Durchgang = n-1 wird. Bei n = 1,51.. von Kronglas passt ½ gut.

Star- Test ist mir ebenfalls aus eigener Praxis als besonders empfindlich bekannt. Wer ihn macht, ist selber Schuld. Aber 1/80 lambda wave Unterschied sehen wollen? Mal angenommen ich hab mich nicht vertan bei meiner rechnerischen Abschätzung.
Machen wir die Probe für zwei um den Betrag 1/80 lambda = 0,0125 lambda unterschiedliche sphärische Abberation. Das Ergebnis hängt etwas von der Ausgangsform ab. Die sei mit 0,1 Lambda wave sphär. Abberation angenommen. So etwas ist doch nicht ungewöhnlich.
Also:
Strehl 1 =1- ( 0,1x2x3,14/3,5)² = 0,968, entsprechend 96,8%
Strehl 2 = 1-(0,1125x2x3,14/3,5)²=0,969, entsprechend 95,9%
Strehl 1 – Strehl 2 = 0,9 % Differenz bei 1/80 lambda

Es geht doch nicht um genau 1/80 lambda und genau 1% Strehl- Differenz, sondern um die Größenordnung. Wenn jetzt immer noch wer behauptet er könne Unterschiede dieser Größenordnung beim Test am Himmel erkennen, krieg ich die Krise und such mir ein neues Hobby[B)][xx(].

Gruß Kurt

Kurt · 16. Juni 2003

Hallo Gemeinde,
nach der gestrigen Diskussion mit Wolfgang meine ich doch, es gibt noch diskussionswürdige „Feinheiten unserer Messtechnik“ vom allgemeinen Interesse, nämlich die Wiederholgenauigkeit. Hier erst mal die auslösenden Zitate von Wolfgang: <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Eine allzu akribische Auseinandersetzung um die Feinheiten unserer
Meßtechnik würde die Allgemeinheit irgendwann als akademisch ablehnen.
Du kannst Dich darauf verlassen, daß ich bei erfahrenen Feinoptikern
aus der Industrie in die Lehre gegangen bin und deshalb jede Meßtechnik
andere Charakteristika hat.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Wiederholgenauigkeit liegt bei einem Prozentpunkt an ein und dem-
selben Interferogramm. Die Meßgenauigkeit insgesamt verglichen mit
Wyko oder Zygo-Certifikaten bei etwa dem gleichen Wert, mitunter habe
ich über eigene interferometrischen Messungen das gleiche Ergebnis
erzielt. Bei einem Update meiner Software wird sich das noch opti-
mieren lassen.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
In Anbetracht der Tatsache dass erfahrene Beobachter Kontrast- und Strehlunterschiede von 1% beim Test am Himmel wahrnehmen können habe ich mir einige vielleicht sehr krumme Gedanken gemacht. Für die Geradebiegung evtl. Krummheiten wäre ich sehr dankbar. Die Geschichte mit 1% Kontrastunterscheidungsvermögen möchte ich nicht weiter auswalzen. Es könnte der Eindruck entstehen ich sei nur neidisch auf die Augen und die Kunstfertigkeit derart begnadeter Beobachter.

Da nun Dank des hochentwickelten Qualitätsbewusstseins Stehl- Werte von 0,8 (Industrienorm für beugungsbegrenzte Optik[V][V]) gar nicht mehr akzeptabel sind, nehme ich hier mal Strehl 0,95 entsprechend 95% als neue Mindestnorm an. Wenn der gute Fraunhofer geahnt hätte, dass man heute sogar Refraktoren nach seiner Bauart mit 6" Öffnung auf f/8 kürzen kann, und die dann noch spielend bei strehlgrünen 96% landen, der hätte sich gewundert[:0]! Ob 1% Messgenauigkeit zum Nachweis wirklich noch ausreicht ist eine andere Frage.

Bleiben wir aber mal bei den von Wolfgang angegebenen 1% Messgenauigkeit. Der Strehl- Wert S wird bekanntlich vereinfacht nach folgender Formel berechnet:
S= 1-(2xpixRMS)²
Bei der Berechnung von S an Hand von Interferpogrammen werden üblicherweise die Interferenzstreifen abgetastet und aus den Abweichungen zum idealen Verlauf die RMS- Werdte berechnet.
Der RMS- Wert wird üblicherweise in lamba- Wellenfrontabweichung angegeben.
Daraus kann man für S=0,95 den RMS- Wert berechnen. Nennen wir den mal RMS95
Also, nach Umformung obiger Formel:
RMS95=(1-0,95)^0,5/ 2xpi = 0,03559 lambda
(1-0,95)^,5 heißt Wurzel aus 1-0,5 = Wurzel aus 0,05.
Nehmen wir jetzt 1 %- Punkt weniger Stehl an, S=0,94
Der zugehörige RMS94 wäre dann :
RMS94=(1-0,94)^0,5/2 x pi = 0,03808 lambda

Daraus folgt, wenn +/- 1% Messunsicherheit toleriert werden, darf der RMS- Wert nicht mehr als (0,03808 –0,03559) lambda = 0,00249 lambda abweichen. Das entspricht erfahrungsgemäß einem PtV- Wert im Bereich von 0,0075 bis 0,0125 lambda. Die Umrechnung von RMS zu PtV ist nur für Spezialfälle, z. B. reine sphärische Abberation möglich.

Wenn ich meine Schlüsse ziehen darf, dann folgende:
1. Es muss Beobachter geben, die noch die Auswirkung von Wellenfrontfehlern peak to valley von 0,0125 lambda = lamba/80 beim Test am Himmel wahrnehmen können. Sonst wären die Angaben Stehl 0,95 könne man Strehl 0,94 beim Test am Himmel klar erkennen unglaubwürdig. Zugegeben, einen einzelnen PtV- Ausreißer in irgend einer Ecke der Optik könnte man verzeihlicherweise übersehen dürfen. Der würde aber i. a. auch den Strehl-Wert nicht sonderlich rühren. Wie dem auch sei, solchen Leuten würde ich bedenkenlos die Lizenz zum Strehlen erteilen, allerdings nur mit eigener Optik.
2. Der Prüfer mit der Angabe er könne Strehl mit 1% Wiederholgenauigkeit messen, sollte das noch mal gründlich überprüfen oder sich der erstgenannten Gruppe anschließen.[}:)]
Gruß Kurt