¿Cuándo se utilizan los prismas de cuña para corregir los efectos cromáticos de la refracción atmosférica? (dispersión atmosférica)

La refracción atmosférica (que se muestra a continuación) ocurre porque la atmósfera de la Tierra tiene un índice de refracción que difiere de la unidad.

El comentario de @ MikeG menciona que esta refracción tendría un componente cromático (ya que el índice del aire varía con la longitud de onda) y que los observadores a veces usan un prisma de cuña para corregirlo.

Supongo que sería más importante para una imagen de amplio espectro que para una imagen de banda estrecha.

  1. ¿Con qué frecuencia se hace esto en la práctica en estos días?
  2. ¿Con qué frecuencia se hacía esto en el pasado con emulsión en lugar de CCD?
  3. ¿Existen casos u observaciones notables en los que esto sea o haya sido muy importante?
  4. Aproximadamente, ¿qué tan fuerte es el efecto? Si la refracción promedio es de 2 minutos de arco, ¿aproximadamente cuántos minutos de arco necesitaría una cuña de vidrio para corregir la aberración cromática de la atmósfera?

Gráfico de refracción atmosférica frente a altitud aparente, utilizando la fórmula de GG Bennett de 1982. Autor: Jeff Conrado

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Acabo de enterarme de que los llamados Correctores de Dispersión Atmosférica (ADC) se anuncian en varios sitios web a precios de alrededor de 0.2k $, por lo que ADCpodría ser una palabra clave útil aquí.
La ESO también tiene una página sobre las matemáticas de la corrección de la dispersión atmosférica que me pareció interesante. Si sabe alemán (o cómo usar su traductor en línea favorito), también está Wie stark ist die Unschärfe durch Dispersion? ("¿Cuánto desenfoque es causado por la dispersión?")
No entiendo lo que quiere decir con "¿Con qué frecuencia se hizo esto en el pasado con emulsión en lugar de CCD?". ¿No te refieres a ADC en lugar de CCD? CCD es el sensor, y dirigir la luz a través de una emulsión con un gradiente de índice de refracción sería una solución para corregir el gradiente de índice de refracción de la atmósfera al atardecer o al amanecer. ¿O de qué tipo de emulsión estás hablando?
@B--rian Creo que es una cuestión de cuántos años tenemos. La emulsión fotográfica = "película" se utilizó antes de que se inventaran los CCD (p. ej., placas fotográficas ). ¿Recuerdas las cámaras de cine? Kodachrome o fujichrome? ¿Llevar sus instantáneas como un rollo de película a la tienda y recibirlas de vuelta entre 3 y 5 días después?
Ups, ahora veo. También trabajé con película fotográfica (aunque no en astronomía), pero no estoy familiarizado con el término emulsión.

Respuestas (1)

Respuesta parcial, aquí hay un ejemplo notable.

¿Por qué X-shooter usa pases dobles a través de prismas para la dispersión cruzada de Echelle en lugar de rejillas? nos informa que los prismas se utilizan mucho en estos asombrosos instrumentos. (relacionado: ¿Cuáles son los pros y los contras de los diferentes tipos de dispersores cruzados del espectrógrafo echelle? )


  1. ¿Existen casos u observaciones notables en los que esto sea o haya sido muy importante?

¡Sí! Tirador X:

El concepto de X-shooter se ha definido con un objetivo principal en mente: el mayor rendimiento posible en el rango de longitud de onda desde el corte atmosférico hasta el infrarrojo cercano a una resolución en la que el instrumento está limitado por el cielo en una exposición de media hora.

dice X-shooter, el nuevo espectrógrafo de resolución intermedia de banda ancha del Very Large Telescope de ESO .

La opción de usar una sola rendija en el plano focal del telescopio fue rechazada debido a la dificultad de diseñar un sistema de retransmisión altamente eficiente y corrección de la dispersión atmosférica para todo el rango espectral...

El diseño óptico permite la introducción de dos correctores de dispersión atmosférica (ADC) de longitud de onda corta y el enfoque del objetivo en las unidades de hendidura en la entrada de los respectivos brazos.

Curiosamente, como el telescopio rastrea cerca de una longitud de onda **, también es necesario corregir el rastreo para la dispersión atmosférica:

Para observaciones de hendidura (pero no IFU), estos espejos de punta e inclinación también compensan los cambios debidos a la refracción diferencial atmosférica entre la longitud de onda de seguimiento del telescopio (fijada en 470 nm) y la longitud de onda no desviada de los dos correctores de dispersión atmosférica (para los brazos UVB y VIS, ver Secc. 2.2.7) y la mitad del rango de dispersión atmosférica para el brazo NIR.

Aquí está la mayor parte de la descripción:

2.2.7. El reductor focal y los correctores de dispersión atmosférica

Los brazos precortados UVB y VIS contienen un reductor focal y un corrector de dispersión atmosférica (ADC). Estos ADC reductores focales consisten en dos dobletes cementados en dos prismas dobles contrarrotativos. Los reductores focales llevan la relación focal de f/13.41 a f/6.5 y proporcionan una escala de placa medida en la rendija de entrada de los espectrógrafos de 3.91′′/mm en UVB y 3.82′′/mm en VIS. Los ADC compensan la dispersión atmosférica para minimizar las pérdidas de rendija y permiten orientar la rendija en cualquier ángulo de posición en el cielo hasta una distancia cenital de 60°. Las longitudes de onda de desviación cero son 405 y 633 nm para los ADC UVB y VIS, respectivamente. Durante las observaciones de hendidura, sus posiciones se actualizan cada 60 s en función de la información extraída de la base de datos del telescopio.

Dado que el IFU se adelanta a los ADC en el tren óptico, no se dispone de corrección para la dispersión atmosférica para las observaciones IFU, y los ADC se establecen en su posición neutral en este modo de observación.

El brazo NIR no está equipado con un ADC. El espejo inclinable del brazo NIR compensa la refracción atmosférica entre la longitud de onda de seguimiento del telescopio (470 nm) y 1310 nm, que corresponde a la mitad del rango de dispersión atmosférica del brazo NIR. Esto significa que esta longitud de onda se mantiene en el centro de la rendija NIR. A una distancia cenital de 60° la longitud del espectro dispersado por la atmósfera es de 0,35'', por lo que los extremos del espectro pueden estar desplazados con respecto al centro de la rendija hasta 0,175''.

No puedo encontrar una imagen separada del prisma de corrección de dispersión, probablemente porque está colocado antes de las rendijas de entrada de los espectrómetros.