Aunque estoy activo en física, soy nuevo en astronomía. Soy un astrónomo aficionado, en realidad incluso peor que un aficionado. Lo acabo de empezar. Tengo un refractor de distancia focal de 700 mm de objetivo de 60 mm que uso principalmente con un ocular de 20 mm.
Tengo un par de preguntas sobre el telescopio, las observaciones y las explicaciones detrás de las observaciones. Como todos están interrelacionados, decidí preguntarles juntos.
1) Entonces, primero lo básico. Con respecto al poder de resolución de un telescopio, sabemos por el criterio de Rayleigh que la difracción ocurre en el objetivo. Pero la difracción ocurre cuando la luz pasa a través de una rendija estrecha o se dobla alrededor de una esquina (cuyas dimensiones son del orden de la longitud de onda de la luz). Pero no hay rendija y probablemente tampoco desviación de la luz. ¿Cómo es entonces que asumimos que se ha formado un patrón de difracción cuando consideramos la derivación de la resolución de un telescopio?
2) ¿En qué se diferencian la pupila de salida y la pupila de entrada del diámetro del ocular y del objetivo?
3) ¿Por qué al aumentar el aumento se reduce el brillo del objeto (la física detrás de él)? Quiero decir que si uso un ocular de 4 mm, en primer lugar, se vuelve muy difícil encontrar el objeto y, en segundo lugar, su brillo se reduce en comparación con el brillo que obtuve con un ocular de 20 mm.
4) En segundo lugar, ¿por qué las lentes Barlow reducen mucho el brillo? ¿Y por qué al usar lentes Barlow el campo de visión se hace más pequeño y el objeto pasa el doble de rápido que sin Barlow?
5) Ahora la pregunta más importante. ¿Cómo es posible que cada vez que apunto mi telescopio hacia un planeta visible o una estrella (sé que es una estrella por el mapa del cielo), vea casi del mismo tamaño, cuando las estrellas son visibles solo como pequeños puntos? Las estrellas parecen ser azuladas y los planetas que he visto (Marte y Júpiter) parecen rojizos. Está bien, pero una estrella no puede verse como una esfera. Las estrellas aparecen como puntos, ¿no?
6) ¿Cómo puedo hacer que el telescopio dé los mejores resultados, es decir, qué ocular debo usar y si debo usar lentes Barlow o no?
1. Poder de resolución y difracción
La difracción ocurre en cualquier lugar donde haya un borde. "Se define como la curvatura de la luz alrededor de las esquinas de un obstáculo o abertura en la región de la sombra geométrica del obstáculo". ( Wikipedia ) Entonces, todo lo que necesita para la difracción es un obstáculo de cualquier forma: en el borde del obstáculo, la luz se doblará un poco.
En los telescopios, la difracción tiene lugar alrededor del borde del objetivo, ya sea una lente o un espejo. Con un objetivo más pequeño, con un borde más curvado y con los lados opuestos del borde más juntos, obtiene una difracción más fuerte (ángulo de desviación más grande). Con un objetivo más grande, un borde más recto, lados opuestos del borde más separados, obtiene menos difracción (ángulo de desviación más pequeño).
Esta es la razón por la que los telescopios más grandes tienen discos de Airy más pequeños . Es similar a cómo una rendija angosta hace una figura de difracción más ancha, mientras que una rendija más ancha hace una figura más estrecha. En el caso de un telescopio, la figura de difracción es el disco de Airy: en lugar de tener zonas de difracción paralelas, es circular. Una apertura más grande hace un disco Airy más pequeño.
2. Pupilas y aberturas de entrada/salida
Para muchos telescopios de aficionados modernos, la pupila de entrada es en realidad la apertura del telescopio o el diámetro visible del objetivo. En algunos casos, el instrumento tiene un tope de apertura que reduce el tamaño de la parte visible, pero eso es raro. En la mayoría de los casos diámetro del espejo = pupila de entrada.
La pupila de salida se debe simplemente a la forma en que los rayos de luz convergen después de salir del ocular: convergen hasta que se agrupan en un área más pequeña (la pupila de salida) y luego divergen nuevamente.
Entonces, la pupila de salida es en realidad más pequeña que el diámetro de la lente final en el ocular, porque los rayos siguen convergiendo por un tiempo.
Obviamente, desea mantener su ojo en el ocular para que la pupila de salida coincida con la pupila de su ojo, para capturar la mayor cantidad de luz que sale del visor.
EDITAR: El lugar exacto donde mantienes el ojo no cambia el tamaño de la imagen. El tamaño de la imagen virtual creada por el telescopio depende únicamente del tamaño y la ampliación del objeto; nada más importa. Cambiar la posición de los ojos solo cambia la cantidad de luz que ingresa a su sistema visual. (Explicar por qué esto probablemente requeriría otro tema en este foro).
3. Aumento y brillo
La cantidad de luz capturada por el alcance permanece igual. Está dada por el tamaño de la apertura.
Pero con una imagen más grande (mayor aumento), la misma cantidad de luz que proviene del objeto se distribuye en un ángulo sólido más grande. Ves la misma cantidad de fotones, pero ahora están dispersos sobre una superficie aparente más grande. Por supuesto, se verá más tenue.
La misma cantidad de mantequilla untada sobre una rebanada de pan más grande.
4. Barlow, ampliación y campo de visión
Un Barlow aumenta la ampliación. Como se muestra en el párrafo n.° 3 anterior, mayor aumento = menor brillo aparente. Lo mismo sucedería sin un Barlow, pero solo usando un ocular mucho más fuerte.
Se trata de la ampliación. La absorción de luz en el vidrio del Barlow es insignificante.
Además, el objeto parece pasar más rápidamente por el campo de visión porque el campo de visión aparente permanece igual, pero se amplía toda la imagen. Debido a que la imagen se amplía, cualquier movimiento dentro de ella debe aparecer "más rápido". Entonces el objeto parecerá pasar más rápido a través del mismo campo de visión.
5. Las estrellas y los planetas se ven iguales
No deberían. Es un problema de rendimiento.
Las estrellas deben aparecer como puntos diminutos con un aumento de bajo a medio. Deberían aparecer como discos Airy (pero aún no grandes) a gran aumento, fluctuando debido a la vista (turbulencia de aire).
La mayoría de los planetas (Venus, Marte, Júpiter, Saturno) deberían exhibir discos claramente más grandes que las estrellas. Incluso Urano y Neptuno (que están muy lejos) aún deberían mostrar discos que, tras un examen minucioso, se revelan como más grandes que los discos de Airy, en un instrumento tan pequeño como 150 mm de apertura (quizás incluso más pequeño).
Podría ser una serie de razones para esto. Con una apertura de 60 mm, su telescopio debería tener suficiente poder de resolución para distinguir entre los discos planetarios más grandes (Júpiter) y cualquier disco estelar de Airy, y los anillos de Saturno deberían comenzar a ser visibles, aunque muy pequeños. Si eso no sucede, entonces tal vez:
Siempre que haya problemas persistentes con el instrumento, una mayor ampliación no ayudará.
EDITAR: Las estrellas están tan lejos que son objetos como puntos para nosotros. Entonces, sus imágenes en un alcance "deberían ser" también como puntos. Pero no lo son. Esto se debe a la difracción y las aberraciones.
Difracción que he explicado anteriormente. El disco de Airy es la imagen más pequeña posible de una estrella que podrías tener en un telescopio. No puedes hacer una imagen estelar más pequeña que eso, debido a la difracción.
Luego están las aberraciones. Hay aberraciones monocromáticas:
Luego están las aberraciones cromáticas, que ocurren con los refractores porque el índice de refracción del objetivo no es el mismo para todos los colores de la luz.
Es el sello distintivo de un buen telescopio que sus aberraciones sean menores que el tamaño del disco de Airy, al menos para la mayor parte del campo de visión (quizás excluyendo la zona cercana al borde). Se dice que ese instrumento está "limitado por difracción".
Si las imágenes estelares están muy hinchadas, es probable que el instrumento no esté limitado por difracción.
https://starizona.com/acb/basics/equip_optics101_aberrations.aspx
http://www.telescope-optics.net/aberraciones.htm
6. Cómo optimizar un instrumento
Podrías escribir libros enteros sobre este tema.
Un Barlow no es magia. Solo le brinda más aumento, pero el aumento es el parámetro más incomprendido de un alcance. A menos que todo lo demás sea perfecto, una mayor ampliación no ayuda.
Hay mucha lectura que podría hacer, y hay mucha experimentación. Aquí hay algunos temas más antiguos en esta pila:
¿Cuánto aumento se necesita para ver los planetas del sistema solar?
Primera noche en un telescopio preguntas
El mejor telescopio para la observación de nebulosas, estrellas y planetas
Intentaré responder tantas de estas preguntas, lo mejor que pueda, en esta hora tardía.
1) Las lentes tienen un índice de refracción que es diferente al vacío y al aire, y son curvas. es decir: esquinas cuando se trata de luz.
2) Las pupilas de entrada y salida son del tamaño de pupila necesario para pasar un rayo "extremo" a través de una óptica. Lo que significa que si el rayo de luz del eje óptico no se refractara en absoluto al pasar por el plano óptico, aún pasaría dentro de la pupila (entrada) y si se refleja perfectamente (salida). Los diámetros del objetivo y del ocular son subjetivos, lo que significa que puede tener, dentro de lo razonable, cualquier tamaño de objetivo y utilizar prácticamente cualquier ocular. Las restricciones a esto serían solo distancias focales.
3) Está mirando a través de una lente más gruesa y, por lo tanto, reduce la luz que incide en su ojo. Piense en la forma de las lentes, mírelas y podría darse cuenta de cuánto más curvatura tiene la lente de 4 mm que la lente de 20 mm. Esta curvatura adicional tiene el costo de un mayor ángulo de incidencia que debe tomar un rayo de luz y, por lo tanto, más óptica para atravesar.
4) Las lentes Barlow reducen mucho el brillo porque estás agregando ópticas adicionales. Con cada nueva adición, disminuye la cantidad de luz en un factor relativo al grosor y la claridad de la óptica. La lente de Barlow aumenta la ampliación y, por lo tanto, reduce el campo de visión.
5) Con su telescopio específico (del cual tengo uno con exactamente el mismo tamaño/distancia focal) debería poder ver a Júpiter como un disco, Marte también debería ser más que un "punto". Las estrellas son fuentes puntuales con diámetros angulares demasiado pequeños para que usted se preocupe dado el tamaño de su telescopio. Además, esos planetas parecen rojizos porque son-ish. Muchas estrellas seguirán apareciendo en colores distintos al azul si puedes encontrarlas.
6) Esto depende de su discreción y de los resultados deseados al observar. Lea el manual del propietario o visite el sitio web de telescopio mfr para conocer las configuraciones recomendadas.
Ya tiene una respuesta, pero hay algunas cosas interesantes de física en su pregunta que están vinculadas:
El telescopio tiene una apertura redonda (digamos de unos 60 mm) y se comporta como una rendija en algunos aspectos. Provoca patrones de difracción (un disco de Airy y círculos concéntricos ) cuando se observa una fuente puntual con grandes aumentos, cerca del límite de resolución del telescopio. También de un poco fuera de foco obtendrás muchos anillos .
(Por cierto, esta es la causa de muchos objetos no identificados "extraños" que las personas fotografían o filman en el cielo; especialmente una cámara DV con hojas de apertura de forma extraña. Sorprendentemente, pocas personas quieren escuchar la explicación).
Entonces, cuando se ven estrellas con un poder alto, en noches muy tranquilas, en realidad se ven como un pequeño círculo blanco rodeado por un solo anillo circular muy delgado.
Carlos Witthoft
Shashank
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