[zoth]

Din cauza naturii ondulatorii a luminii, la trecerea acesteia printr-o apertura circulara (cazul care ne intereseaza pe noi) ia nastere fenomenul de difractie.
Figura de difractie ce ia nastere la trecerea luminii printr-o apertura circulara consta dintr-o serie de "n" inele concentrice care inconjoara discul principal de difractie denumit si disc Airy.
Puteti vedea cum arata figura de difractie in desenul de mai jos.
In concluzie, prin difractie, cea mai mica "zona" in care se poate focaliza un spot de lumina folosind o lentila sau o oglinda este marimea discului principal de difractie care se poate calcula cu relatia din desen.
Figura de difractie este daca vreti, imaginea unei stele vazuta printr-un instrument astronomic. Observam asadar ca imaginea stelei isi distribuie energia intre discul principal de difractie si inelele de difractie care il inconjoara.
Pe de alta parte am mai discutat de multe ori pana acum despre influienta negativa a obstructiei centrale asupra definitiei imaginii unui instrument.
Iata cateva valori ale distributiei energiei intre discul de difractie si inelele inconjuratoare in functie de obstructia instrumentului.

Obs=0% distributia in disc=83.8% distributia in inele=16.2%
Obs=10% distributia in disc=81.8% distributia in inele=18.2%
Obs=20% distributia in disc=76.4% distributia in inele=23.6%
Obs=30% distributia in disc=68.2% distributia in inele=31.8%
Obs=40% distributia in disc=58.4% distributia in inele=41.6%
Obs=50% distributia in disc=47.8% distributia in inele=52.2%

Vedem asadar ca odata cu cresterea obstructiei centrale imaginea stelei nu se mai distinge a fi egala cu discul principal de difractie ci tinde sa ia dimensiunea cercurilor inconjuratoare.
Din aceasta cauza definitia imaginii va fi afectata prin imposibilitatea distingerii detaliilor fine.
Acum intelegem si de ce se foloseste ca referinta imaginea data de un apocromat (obstructie=0, corectie buna de culoare).
Multe guri spun totusi ca in modul vizual s-ar accepta ca valoare minima pentru energia distribuita in discul principal de difractie valoarea de 70%, deci daca suntem indulgenti o valoare a obstructiei centrale de pana la 30% o putem "inghiti".

[zoth]

Am omis in postul anterior sa explicitez relatia care da dimensiunea cercului principal de difractie:
r = 1.22 L f/D
r = raza cercului principal de difractie
L = lungimea de unda (de obicei se masoara la o lungime de unda medie din spectrul vizual, in speta 560 nm de cele mai multe ori)
f/D = raportul focal al instrumentului

Intelegerea fenomenului de difractie are o importanta majora in interpretarea calitatilor unui instrument optic.
Am spus mai sus ca obstructia centrala afecteaza imaginea oferita de un instrument alterand contrastul la nivel de detaliu.
Domnul Texereau ne atrage atentia chiar mai mult asupra acestui lucru, in caz extrem aceasta obstructie altereaza chiar puterea de separare a instrumentului:

"Aspectele vizuale corespondente arata gravitatea alterarii in caz de obstructionare 0.5 ; primul inel de difractie este intratat de ranforsat incat cea mai mica aberatie reziduala, sau cea mai mica turbulenta aparuta nu mai este raza primului inel negru (la mine in desen primul inel alb) ci al celui de-al doilea care va fi reprezentativ pentru puterea rezolvanta, astfel un telescop de 400 mm cu obstructionare de 0.5 nu va fi deloc mai bun decat unul de 210 mm liber; acesta va fi deasemenea inferior daca turbulenta devine si ea notabila."

Intelegerea figurii de difractie are o importanta majora atunci cand vorbim si despre aberatiile optice ale instrumentelor.
Toate instrumentele indiferent de designul optic pe care il folosesc au aberatii. Daca insa reusim sa minimizam aceste aberatii sau macar o parte dintre ele sub marimea discului principal de difractie, acestea vor deveni "invizibile" atat pentru ochi cat si pentru orice alt senzor montat in planul focal.

[zoth]

Efectul dispersiv al obstructiei centrale a unui instrument.

Cea mai importanta influienta a obstructiei centrale este reducerea contrastului imaginii (de atatea ori amintita pana acum), astfel zonele intunecate ale imaginii devin mai luminoase iar zonele mai luminoase se intuneca.
Obstructia secundarei (prin efectul dispersiv pe care il produce) tinde sa inlature energia luminii din discul de difractie si sa o distribuie in exteriorul acestuia.
Contrastul imaginii perceputa de ochi este data de diferenta de luminozitate intre puncte diferite ale imaginii (de exemplu intre o stea si fundalul cerului).
O relatie pentru calculul contrastului:
c = (b2-b1) / b2
unde b1 si b2 reprezinta luminozitatea (cd/m^2) a doua arii ale imaginii.
Un exemplu:
daca luam luminozitatea suprafetei lui Jupiter de 600 cd/m^2 si cea a fundalului cerului de 300 cd/m^2 contrastul imaginii va fi:
c = (600-300)/600=0.5 sau 50%
daca extragem o mica parte din lumina, sa zicem 50 cd/m^2 de la suprafata planetei si o adaugam fundalului cerului (asa cum se intampla in efectul dispersiv), contrastul imaginii va deveni:
c = (550-350)/550=0.36 sau 36%
Vedem asadar ca dispersia unei mici cantitati de lumina cauzeaza o scadere semnificativa a contrastului imaginii.
Pentru o imagine si mai clara iata valorile factorului de contrast al unei imagini in functie de obstructia centrala:

Obs=0% CF=5.17
Obs=10% CF=4.51
Obs=20% CF=3.23
Obs=30% CF=2.15
Obs=40% CF=1.41
Obs=50% CF=0.92

Concluziile le puteti trage singuri

[Doru Dragan]

Trebuie amintit aici ca unii autori neaga natura ondulatorie a luminii (Abel, Iacob ... opere alese )
Serios vorbind, teoria e frumoasa dar practica ne omoara Refractoarele sunt foarte greu de facut si ca atare foarte scumpe. Atat de scumpe incat cel mai mare refractor avand obiectivul de 1 m a fost facut prin anii '50 si de atunci nimeni nu a mai incercat sa faca unul mai mare. Chiar si despre acest refractor nu am auzit nimic bun (ca s-ar vedea cu el cine stie ce bine).
Acestea fiind spuse, trebuie sa coboram in lumea reala, lumea in care reflectoarele rulez si obstructia e un fenomen cu care trebuie sa ne obisnuim. Si eventual sa-l controlam (optimizam, minimizam etc.). Ar mai fi de spus ca exista sisteme reflectoare off-axis cu oglinzi inclinate fata de axul optic, sisteme care nu prezinta obstructie. Poate o sa mai vorbim despre asa ceva

[zoth]