optimal åbning

[thommyDeltager Giant]

Kære alle,

Ethvert teleskop har en teoretisk opløsningsevne, som afhænger af teleskopets åbning. I praksis påvirkes opløsningsevnen af flere faktorer, hvoraf den vigtigste vel er seeingen.

Hvis vi nu tager deep sky astrofoto som udgangspunkt, er der så en slags optimal åbning, hvor man ikke får en bedre opløsning ved at gå op i åbning, simpelthen fordi seeingen i DK, selv på en god nat, sætter begrænsningen?

/Thommy

[noodles Super Giant]

Hej,

På en måde, men ikke rigtig. Det svarer lidt til at bruge “blur” på sit billede to gange (en gang for atmosfære og en gang for optik). Selv hvis atmosfæren “blur”/udtværer mere end optikken så vil optik-“blur” stadig påvirke billedet.

[jesperDeltager Neutron star]

Jeg mener at huske at Morten engang regnede sig frem til at 150mm kan opløse hvad Dansk standard seeing har at byde på ved lange eksponeringer. Men det betyder ikke at der ingenting at er at hente med større åbning. Ved en given pixelopløsning som passer til seeingen, vil en større åbning betyde kortere samlet eksponeringstid. Enten i kraft af lavere f-forhold eller større pixels/binning/downsizing. Man får et dybere billede med mindre støj.

[thommyDeltager Giant]

Tak Jesper – jeg synes nok jeg kunne huske, at det engang blev diskuteret i en tråd, men jeg har ikke lige kunnet finde den. Det er egentlig lidt overraskende, at det allerede er ved 150mm, mrn du har selvfølgelig ret i at man kan bruge det mindre f-forhold eller den større brændvidde til at gøre S/N forholdet større.

Simon – jeg tror ikke helt man kan se det på den måde, men sikker er jeg nu ikke.

[noodles Super Giant]

Den udregning I snakker om er

theta = 1.22 lambda / diameter

For synlight lys og en opløsning på 2″ får jeg 80mm, men det er jo ikke rigtigt.

Du kan bare se på hvordan et Newton teleskop påvirker dit billede (spikes). Det er i princippet en speciel type blurring (convolution).
Hvis du bare har en cirkulær åbning så får du en såkaldt Airy disk som igen vil påvirke dit billede også selvom opløsning allerede er lav fordi det har været en tur gennem atmosfæren.

Noodles2016-03-31 06:20:39

[thommyDeltager Giant]

Nej, jeg får 70 mm for en teoretisk opløsningsevne på 2″

Men den teoretiske opløsning inkluderer Airy disken!

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Man siger, at en 7″ er den som passer bedst til danske forhold –

visuelt.

I forbindelse med astrofoto forholder det sig imidlertid anderledes.

Man vil ikke kunne opnå så god en opløsning med en 7″-åbning som med fx

en 14″, så på en fotografisk kikkert kan åbningen ikke blive stor nok.

mvh

Torben

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[jesperDeltager Neutron star]

Spørgsmålet gik jo på opløsning i deepsky foto (lange eksponeringer) og det var også det Mortens udregning (som jeg ikke kan finde) gik på. Jeg kunne selv bekræfte de ca. 150mm ved faktisk at opnå bedre FWHM med 127mm og 152mm refraktorer end med større teleskoper. Uden at det dog skal opfattes som kontrollerede laboratorie eksperimenter, da der er andre faktorer som er lette at kontrollere med en mindre refraktor, men svære at kontrollere med en stor relektor. Hvis vi snakker planetfoto med de nyeste kameraer er det formentlig rigtigt at teleskopet aldrig kan blive stort nok.

[thommyDeltager Giant]

Det var nemlig spørgsmålet. Det har vist forbindelse til hvor store luftcellerne er i forhold til teleskopåbningen. Ved større åbninger dannes såkaldte “speckles”. Jeg skal lige have studeret nogle artikler lidt nærmere

[ØysteinDeltager Giant]

Takk, Thommy for å ha startet denne interessante diskusjonen!

Som andre har vært inne på må vi skille mellom teleskopets oppløsningsevne og dets lyssamlende evne.

De atmosfæriske forholdene setter grense for oppløsningen, og selv små teleskoper har god nok oppløsningsevne til å matche seeingen, slik som beregningene viser. Hvis en skal utnytte større teleskopers bedre oppløsningsevne, må en nok ty til adaptiv optikk, plassere teleskopet der det er gunstige forhold – helst utenfor atmosfæren eller (som amatør) satse på ”Lucky imaging”.

For å se svake objekter krever visuelle observasjoner mye lys på kort tid. Større diameter gir (for bestemt brennvidde) lavere f-tall.

For fotografiske observasjoner (altså når vi samler inn fotonene over lengre tid før vi ”teller opp”) betyr lavt f-tall kortere eksponeringstider eller om en vil høyere SNR for en bestemt eksponeringstid.

Hvis jeg forstår Jesper riktig, påpeker han det samme i sitt første innlegg.

Så svaret på spørsmålet ditt er Ja, kanskje med et lite forbehold om ”Lucky Imaging”.

Hvis noen med større faglig tyngde vil bidra, hadde det vært fint

Øystein

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Dette er en rigtig interessant diskussion – især set i lyset af TOC’s

spirende planer om at gå op i åbning

Vi havde tidligere en 8″ f/6 Newton, men skiftede for godt 15 år siden

til en 12,5″ f/5.

Sagen er, at selvom der er lufturo, så vil det altid være sådan, at Airy

disk vil være mindst på instrumentet med den største åbning.

Da dette er en lineær funktion af åbningsdiameteren, er det let at regne

ud, hvor stor den teoretisk vil være.

Så vidt jeg husker er den omkring 0,7″ på en 8-tommer – og altså det

halve på en 16-tommer.

Det er rigtigt, at lufturoen vil flytte stjernen rundt, men pletten som

flyttes rundt vil være mindst på det store instrument. Nogen vil så sige,

at lufturoen vil være størst ved den store åbning, fordi lyset fra

stjernen brydes af flere “lommer” i atmosfæren, og derfor vil udbrede

sig mere.

Jeg har set billeder taget med Ole Rømer Observatoriets 20-tommer

Cassegrain, og den skarphed overgår langt det man kan opnå med fx en

8-tommer – og forklaringen ligger ikke udelukkende i, at dette instrument

kører meget præcist.

En anden ting som spiller ind er også hvilken pixelstørrelse man opererer

med. Jeg mener, at det er god latin at have en pixelstørrelse der er det

halve af Airy disk, hvis man er ude efter maksimal opløsning (mest brugt

til planetfotografering).

Det er dog langt de færreste der opererer med så små pixels – faktisk er

det mere almindeligt at have en pixelstørrelse der ligger over Airy disk

– bl.a. fordi det også er vigtigt at få samlet noget lys.

mvh

Torben

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[noodles Super Giant]

Meget velskrevet Torben

Jeg bruger ofte de to teleskoper på Ole Rømer Observatoriet (20″ Cassegrain og C11) og på data taget samme aften ser man helt sikkert en forskel.
Men forskellen er ikke så stor som man naivt kunne håbe fordi de jo begge ser lys der har været en tur igennem atmosfæren.

[ØysteinDeltager Giant]

Noodles wrote: Meget velskrevet Torben Jeg bruger ofte de to teleskoper på Ole Rømer Observatoriet (20″ Cassegrain og C11) og på data taget samme aften ser man helt sikkert en forskel.Men forskellen er ikke så stor som man naivt kunne håbe fordi de jo begge ser lys der har været en tur igennem atmosfæren.

Det må være spennende å ha adgang til slike store teleskoper!

Når en skal si noe om hva en forventer av dem innbyrdes må en vel også kjenne brennviddene, altså ikke bare diametrene. Men at det største teleskopet, med tre-fire ganger så stor åpningsflate, gir høyere SNR er jo helt som forventet.

Jeg vil tro at forskjellen i kvalitet mellom bildene tatt med de to teleskopene i hovedsak skyldes denne ulikheten i lyssamlende evne. Nå er det jo totalresultatet som teller, og det kan være vanskelig å skille helt mellom oppløsning og lyssamlende evne, men denne tråden gjaldt jo egentlig oppløsningen til teleskopet.

Hvis vi følger signalet videre helt til fotobrikken, er selvsagt også pixelstørrelsen avgjørende, som Torben påpeker. Den er viktig for å gi den rette “samplingen”. Har en undersampling på grunn av feil forhold mellom pixelstørrelse og brennvidde, skal “drizzling” kunne hjelpe noe på oppløsningen.

Øystein

[jesperDeltager Neutron star]

Noodles wrote: Meget velskrevet Torben Jeg bruger ofte de to teleskoper på Ole Rømer Observatoriet (20″ Cassegrain og C11) og på data taget samme aften ser man helt sikkert en forskel.Men forskellen er ikke så stor som man naivt kunne håbe fordi de jo begge ser lys der har været en tur igennem atmosfæren.

Der er helt sikkert en kvalitetsforskel på billeder med 20″ og 11″. Jeg tillader mig dog at tvivle på at forskellen har ret meget med opløsning at gøre, hvis begge instrumenter har god optik, er kollimerede, kølede og så videre. Det er seeing disken man ser på begge. En måling af FWHM i buesekunder på serier af lange eksponerimger, taget med begge telskoper på samme nat ville kunne afgøre det.

Se evt Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_seeing At most observatories, the turbulence is only significant on scales larger than r0 (see below—the seeing parameter r0 is 10–20 cm at visible wavelengths under the best conditions) and this limits the resolution of telescopes to be about the same as given by a space-based 10–20 cm telescope.

Et andet citat: A telescope of aperture r0 would primarily suffer from image motion (as the tilt of the ray bundle changes), but not much from image blur. For diffraction limited performance of a quasi-perfect telescope, r0 must be slightly larger than the telescope aperture, typically about 1.6 times. At a wavelength of 0.5 microns (500nm), in the best sites, r0 varies from 100-mm to 300-mm, with seeing oscillations varying from 1″arc to 0″.35arc.

Det stammer herfra:

http://www.brayebrookobservatory.org/BrayObsWebSite/HOMEPAGE/forum/Astronomical%20Seeing.htmlJesper2016-04-02 08:27:15

[Torben TaustrupAdmin Neutron star]

Jeg har i øvrigt ladet mig fortælle, at størrelsen af den sekundære

obstruktion vil påvirke Airy disk og de tilhørende diffraktionsringe.

Jo større den sekundære obstruktion er i diameter, jo mere vil den

centrale spike dæmpes.

Er der nogen, som kan bekræfte dette?

TOC Observatory - "http://tocobs.org -14.5″ – f:4,2 Newt - Atik383 - ZWO2600-mono – SXV H9 - QHY8L-color - SkyWatcher 80 mm ED refraktor - 60 mm F:6 apocromat - TAL Apolar 125 f : 7,5.

[Forfatter]

Indlæg