Diffraktionspike - Diffraction spike

Diffraktion pigge fra forskellige stjerner set på et billede taget af Hubble rumteleskop

Diffraktionspigge er linjer, der udstråler fra lyse lyskilder, hvilket forårsager det, der er kendt som stjerneskudseffekten eller solstjerner på fotografier og i synet. De er artefakter forårsaget af lysdiffraktion omkring understøtningsskovlene i det sekundære spejl i reflekterende teleskoper eller kanter på ikke-cirkulære kamerapåbninger og omkring øjenvipper og øjenlåg i øjet.

Diffraktionspigger på grund af støttevinger

Sammenligning af diffraktionsspidser for forskellige stiverarrangementer af et reflekterende teleskop - den inderste cirkel repræsenterer det sekundære spejl
Optikken for et Newtonsk reflektorteleskop med fire edderkoppeskovle, der understøtter det sekundære spejl. Disse forårsager det fire spidsdiffraktionsmønster, der almindeligvis ses i astronomiske billeder.

I langt de fleste reflekterende teleskopdesigner skal det sekundære spejl placeres ved teleskopets midterakse og skal derfor holdes af stivere inden i teleskoprøret. Uanset hvor fine disse understøtningsstænger er, afleder de det indgående lys fra en motivstjerne, og dette fremstår som diffraktionsspidser, som er Fourier -transformationen af støttestiverne. Spidserne repræsenterer et tab af lys, der kunne have været brugt til at forestille stjernen.

Selvom diffraktionspigge kan skjule dele af et fotografi og er uønskede i professionelle sammenhænge, ​​kan nogle amatørastronomer lide den visuelle effekt, de giver til lyse stjerner - " Betlehems stjerne " - og endda ændre deres refraktorer for at udvise den samme effekt eller hjælpe med at fokusere, når du bruger en CCD .

Et lille antal reflekterende teleskoper kan undgå diffraktionspigger ved at placere det sekundære spejl uden for aksen. Tidlige off- aksedesign som Herschelian og Schiefspiegler- teleskoper har alvorlige begrænsninger såsom astigmatisme og lange fokalforhold , hvilket gør dem ubrugelige til forskning. Det brachymediale design af Ludwig Schupmann , der bruger en kombination af spejle og linser, er i stand til at korrigere kromatisk aberration perfekt over et lille område, og designs baseret på Schupmann brachymedial bruges i øjeblikket til forskning af dobbeltstjerner .

Der er også et lille antal off-axis uhindrede allreflekterende anastigmater, som giver optisk perfekte billeder.

Brydning af teleskoper og deres fotografiske billeder har ikke det samme problem, da deres linser ikke understøttes af edderkoppeskovle.

Diffraktionsspidser på grund af ikke-cirkulær blænde

Iris -membraner med bevægelige blade bruges i de fleste moderne kameralinser til at begrænse lyset, som filmen eller sensoren modtager. Mens producenter forsøger at gøre blænde cirkulær for en behagelig bokeh , når den stoppes ned til høje f-tal (små blænde), har dens form en tendens til en polygon med samme antal sider som vinger. Diffraktion spreder lysbølger, der passerer gennem åbningen vinkelret på den groft lige kant, og hver kant giver to pigge 180 ° fra hinanden. Da knivene er ensartet fordelt rundt om cirklen, på en membran med et lige antal blade, overlapper diffraktionspigerne fra vinger på modsatte sider. Følgelig giver en membran med n   klinger n   pigge, hvis n   er lige, og 2 n   pigge, hvis n   er ulige.

Sammenligning af diffraktionsspidser til åbninger i forskellige former og bladantal

  • 5 knive giver 10 pigge

  • 6 blade giver 6 pigge

  • 7 blade, der giver 14 pigge

  • 8 knive giver 8 pigge

  • 9 blade, der giver 18 pigge

  • 10 blade, der giver 10 pigge

  • 4 knive giver 4 pigge

Diffraktion pigge på grund af beskidt optik

Striber på grund af en snavset linse

En ukorrekt rengjort linse eller dækglas eller en med et fingeraftryk kan have parallelle linjer, der afbøjer lys på samme måde som understøtningsskovle. De kan skelnes fra pigge på grund af ikke-cirkulær blænde, da de danner en fremtrædende udstrygning i en enkelt retning og fra CCD-blomstring ved deres skrå vinkel.

I vision

Ved normalt syn producerer diffraktion gennem øjenvipper - og på grund af øjenlågets kanter, hvis man skeler - mange diffraktionsspidser. Hvis det blæser, forårsager øjenvippernes bevægelse pigge, der bevæger sig rundt og scintillerer. Efter et blink kan øjenvipper komme tilbage i en anden position og få diffraktionspigerne til at springe rundt. Dette er klassificeret som et Entoptisk fænomen .

Andre anvendelser af diffraktionsspidser

Specielle effekter

Virkning af et trekantet stjernefilter

Et krydsfilter , også kendt som et stjernefilter, skaber et stjernemønster ved hjælp af et meget fint diffraktionsgitter indlejret i filteret, eller nogle gange ved brug af prismer i filteret. Antallet af stjerner varierer afhængigt af filterets konstruktion, ligesom antallet af punkter hver stjerne har.

En lignende effekt opnås ved at fotografere skarpt lys gennem en vinduesskærm med lodrette og vandrette ledninger. Korsets stængers vinkler afhænger af skærmens orientering i forhold til kameraet.

Bahtinov maske

Brug af diffraktionsspidser til at fokusere et teleskop med en Bahtinov -maske
Hovedartikel: Bahtinov -maske

I amatørastrofotografering kan en Bahtinov -maske bruges til at fokusere små astronomiske teleskoper nøjagtigt. Lys fra et lyspunkt, såsom en isoleret lys stjerne, der når forskellige kvadranter i det primære spejl eller linsen, føres først gennem gitre i tre forskellige retninger. Halvdelen af ​​masken genererer en smal "X" form fra fire diffraktionspigge (blå og grøn i illustrationen); den anden halvdel genererer en lige linje fra to pigge (rød). Ændring af fokus får figurerne til at bevæge sig i forhold til hinanden. Når linjen passerer præcist gennem midten af ​​"X", er teleskopet i fokus, og masken kan fjernes.

Referencer

eksterne links