Én azt látom problémának, hogy kb. senki nem érti ezt az egész színezés dolgot. Nem úgy értem, hogy az ügyfelek (amatőrcsillagászok) nem értik, hiszen nekik ez nem is a dolguk. Úgy értem, hogy a gyártók nem nagyon értik, hogy mi történik a távcsőben. Ez viszont már komoly probléma.
Azt szerintem kb. mindenki tudja, hogy az optika jelenségeit két módon lehet értelmezni/leírni:
- Klasszikus (geometriai) optikai módszertannal. Ezt kb. Newton találta ki, hiszen róla van elnevezve a fénytörési törvény, ami alapján ekkor számolunk. Magyaruk ekkor a távcsőbe érkező fényt vékony "fényszálak" (alias "fénysugarak") kötegének tekintjük és minden egyes ilyen fénysugárra kiszámoljuk a Newton-féle törési törvénnyel, hogy hova fog érkezni az adott fénysugár a fókuszsíkban. Ezt szépen le lehet rajzolni egy helyes kis ábrára, ezt hívjuk spot diagramnak. A lencsére ekkor úgy tekintünk, mint egy olyan eszközre, ami olyan cselesen van megcsinálva, hogy a "fénysugarakat egy pontba töri". Ennek a módszertannak az az előnye, hogy könnyű elképzelni, szemléletesen ábrázolható ahogy a vékony kis fénysugarak szépen áthaladnak a távcsövön.
- A másik lehetőség, hogy a kvantummechanika törvényeiből indulunk ki és a fényt hullámnak tekintjük. Ekkor úgy kell gondolkoznunk, hogy minden egyes foton egy-egy valószínűségi hullám, ami az optika TELJES FELÜLETÉN lép be a távcsőbe. Ekkor a távcső feladata az, hogy ezeket a valószínűségi-hullámokat (lehetőleg) azonos fázisban egy pontba gyűjtse.
Namost (számomra) mindenféle kérdés felett álló tény, hogy a valóság a kvantummechanika alapján működik. Ha nem így lenne, én már rég éhenhaltam volna. Egyetlen probléma van csak a kvantummechanikával: az kb. mindenki számára kínai. Sajnos a távcsőgyártók nem (tipikusan) a modern fizikatudományok doktorai. Nagyon nem! Olvastam olyan beszámolót egy gyártó saját tollából, hogy egy nagyobb Makszutov tervezésekor rájöttek, hogy amikor a spot diagram jól nézett ki, akkor a szoftveresen kiszámolt Strehl érték alacsonyabb volt, illetve fordítva. Saját bevallása szerint a gyártó megépítette mindkét változatot és megnézte, hogy a csillagos ég alatt melyiknek jobb a képe. Namost ennél jobb bizonyíték nem kell arra, hogy ez az emberke abszolúte nem érti a kvantummechanikát. Mégis világhírűek a távcsövei.
Szerintem (bár már régen nem vagyok fizikatanár) kb. pár sorban meg tudok győzni bárkit arról, hogy a valóság a kvantummechanika. Be is bizonyítom, indirekt módon. Figyelem, kezdem:
Ha a valóság nem a kvantummechanika lenne, akkor a következő dolgok NEM LÉTEZNÉNEK:
- Airy korong
- Diffrakciós gyűrűk
- Interferencia (ezért is haltam volna éhen, mert interferométer SEM létezhetne kvantummechanika nélkül)
- a Strehl arány értelmetlenné válna
- a központi kitakarásnak semmilyen hatása nem lenne a képminőségre (kontrasztra)
- a segédtükör-tartólábak nem keltenének diffrakciós tüskéket.
Ha tehát bárki a jelenlevők közül látta már BÁRELYIKET a fenti jelenség-listából élőben, akkor ezzel szemmel látta a bizonyítékát a kvantummechanika működésének (hiszen a Newton-féle optika szerint ezen jelenségek egyszerűen nem létezhetnének). QED.
Namost ez mind csak elméleti hablaty lenne akkor, ha a két optikai leírás nem mondana ellent egymásnak. De ellentmondanak. Nagyon is! Emiatt minden tervezőnek döntenie kell, hogy geometriai- vagy hullámoptikai alapon tervez lencsét. A helyzetet bonyolítja az, hogy amikor az optikai rendszer teljesítménye lényegesen elmarad a diffrakciós-határtól (magyarul a fényhullámhossz töredékénél nagyobb eltérések vannak a valószínűségi hullámok úthosszában amikor azok elérik a fókuszsíkot) akkor a geometriai optika is egészen jól működik. Mikor történik meg ez? Nos, ennek két alapvető esete van:
- amikor a rendszer borzalmasan gyenge optikailag (mondjuk egy asztali lámpa foncsorának tervezésekor teljesen megfelelő a geometriai optika)
- amikor az optikai rendszer képes lenne ugyan diffrakció-határolt teljesítményt nyújtani, de nem teszi.
De miért nem teszi, ha képes lenne rá? Nos, egyszerű: pl. azért, mert valaki elállította a fókuszt. Mondjuk szándékosan ... mivel pl. pont a defókuszált képet nézegeti egy elvetemült csillagtesztelő.
Namost kb. itt kezd körvonalazódni, hogy miről is beszélek én itt és most...
Ha egy (APO) lencse geometriai optika alapon van tervezve, akkor a defókuszált képek minden színben kb. azonos méretűek lesznek a fókuszpont két oldalán. Ez azt jelenti, hogy a kék-, zöld-, vörös defókuszált kép nagyjából fedni fogja egymást. Ekkor az optikai tervező program (ami szerintem a defókuszált képek mérete, azaz a legszélső sugarak pozíciója alapján "találja ki", hogy hol vagy egy adott szín fókuszpontja) azt mutatja, hogy a fókusztávolság minden színben kb. azonos (persze pici hullámzással). Mivel a defókuszált képekben kb. fedésben vannak a színek, a minta pereme nagyjából fehér, a defókuszálásnál úgy érezzük, hogy "fehéren folyik szét a kép" azaz a defókuszált kép (szinte) színmentes marad.
Ha viszont egy lencsét kvantummechanikai (hullámoptika) alapon tervezünk, akkor pl. a vörös szín esetén (mivel ebben a színben szférikusan alukkorrigált a lencse) szóval vörösben a lencse egyik defókuszált képe kisebb lesz valamivel de fényesebb lesz a külső Fresnel-gyűrű (a fókusz másik oldalán meg nagyobb és elmosottabb a külső Fresnel-gyűrű). Kékben a lencse túlkorrigált, ezért ugyanezt látjuk, csak a defókuszálás irányát fel kell cserélni. Mert hát ugye ezek a színek szférikusan aberráltak... A jó hír az, hogy ekkor viszont a fókuszpontban minimális optikai úthossz-eltéréssel találkoznak a színek, tehát vörösben- és kékben a lehető legmagasabb lesz a Strehl A FÓKUSZPONTBAN. Viszont ekkor a defókuszált képek mérete színenként más és más, így a fókusz egyik oldalán a kék szín "lelóg" a többiről, a másik irányban defókuszálva pedig a vörös "lóg le". A külső Fresnel-gyűrű peremén az elszíneződést érzékeli a szem, úgy érezzük, hogy a lencse defókuszálva színez. Ráadásul a tervező progi is azt mondja, hogy eltér a defókuszált képek mérete, így tehát a lencse fókusza (szerinte) minden hullámhosszon más és más. Ja, kérem, ha a valóságnak ellentmondó elméletre alapozzuk a progi működését, akkor az eredmények is ellent fognak mondani a valóságnak ... a proginak mégis tudnia kell ezt a működést, mert különben nem lehetne vele pl. projektort tervezni. Márpedig azt is meg kell tervezni valamivel ...
A polikromatikus Strehl tehát akkor maximális, ha a lencse hullámoptikai/kvantummechanikai alapon van tervezve. Ekkor a legélesebb és legkontrasztosabb a kép a pontos fókuszban, viszont defókuszálva egy kis színezést látunk. Geometriai alapon meg a lencsét még defókuszálva is (szinte) színmentesnek érezzük, de a kontraszt fókuszban így egy kicsit csökken (viszont a lencse a spektrum szélein valamivel jobban korrigált, ezért ezt hívjuk "fotós" színkorrekció hangolásnak, mert a digitális szenzorok még ezeken az extrém hullámhosszakon is érzékenyek ... tehát ez a tervezés sem teljes marhaság, csak az eszközt a célhoz illik választani).
A pici APO tehát Newton szerint most van jól megépítve ... de Schrödinger ezzel nyilván nem értene egyet. Én sem értek vele egyet ... de legalább így volt alkalom ennek az egésznek az elméleti hátterét (egyszer az életben) leírni.
A fura csak az, hogy ez az egész talán nem is fizikai, mint inkább pszichológiai kérdés. Évtizedek óta mindenkit azzal ijesztgetnek mindenhol, hogy a színhiba milyen borzalmas dolog és hogy minden APO legfőbb feladata az, hogy a látható színhibát eltüntesse a képből. Pedig szerintem nem ez az APO igazi feladata, hanem hogy a maximálisan kontrasztos és éles képet mutasson fókuszban. Ehhez viszont a fentiek miatt "kötelező" egy kis defókuszált színhibát mutatnia (de figyelem, ez a tény a szférokromatizmusból következik, ha ettől (is) mentes az optikai rendszer, akkor a kvantummechanikailag legjobb hangolást választva a defókuszált képek peremei is színmentesek lesznek ... az ilyen lencse azonban ritkaság).
Valószínűleg én végül egy köztes beállítást fogok választani, azaz annyira fogom "visszahúzni" a színkorrekciót (kis lépésekben) hogy a defókuszált kép színezése még csak egészen minimális legyen. Ekkor 90% körüli polikromatikus Strehl-re számítok, ami ha nem is világklasszis érték, de szerintem egy ennyire fényerős kis lencse esetén elfogadható. Ez azonban szerintem akkor válik majd igazán érthetővé, amikor valaki a saját szemével meglátja, hogy milyen hihetetlenül kicsi és könnyű lesz ez a távcső élőben.
Amúgy ez nem is egy annyira rossz polikromatikus Strehl érték, mint ahogy leírva kinéz. A leképezés vörösben a leggyengébb (az üvegparaméterek "szerencsétlen" eltérése miatt itt defókusz is van a szférokromatizmus mellett) de még így is valamivel jobb itt a Strehl, mint pl. az AstroPhysics Traveller-é (annak mindkét bemért példánya 0,5 lambda körüli "tiszta" defókuszálódást mutatott 656nm-en, ennek a kis lencsének a PV-je itt most 0,4 lambda körüli, de még majd csökken egy kicsit a hangolásnál. Az eddig bemért kínai 100/900 ED-k kb. 0,7 lambda defókuszáltak voltak vörösben és azért azok is igen jó távcsövek, ha sikerül jól sikerült példányt kifogni). A kék oldalon viszont a Traveller (meg a kínai 100/900 ED is) csúnyán elveri ezt a kis lencsét, de hát átmérőben nem sok különbség van köztük, fényerőben viszont a különbség drasztikus. Az optika törvényeit senki nem tudja megerőszakolni, minden lencse optikai kompromisszum ... de nekem ez a kis lencse így egy teljesen vállalható kompromisszumnak tűnik.
A terv az, hogy még egy kicsit "simogatom" a színkorrekciót és 90%-os mért polikromatikus Strehl körül lezárom a project-et, onnantól kezdve a kiváló hullámfront üvegbe polírozása és a végleges tubus megépítése lesz a feladat.
Az viszont sajnos már most látszik, hogy a "refraktoros" Gemini Crayford sajnos nem fog működni ezzel a lencsével anélkül, hogy módosítanánk rajta. Az nagy fényerő miatt a (13cm mozgású) fókuszírozó bruttó 15cm hosszú csövében túl nagy átmérőre tágulna a sugárkúp akkor, ha egy 2"-es zenittükör is lenne a távcsőben (a zenittükröm fényútja 109mm plusz 10mm a 2"->1.25" konverter, ez összesen 119mm). 150mm+119mm az 269mm, ezt osztva a 4,8-as nyílásviszonnyal kb. 56mm-t kapunk, ami nagyobb, mint a fókuszírozó belépő felülete (és ezt ráadásul nulla vignettálatlan látómezőre számoltuk). Vagy másik (nagyobb) fókuszírozót kell(ene) használni vagy rövidíteni kell majd a csövet. A nagyobb fókuszírozó nehezebb is lenne (és horror pénzbe is kerülne) így ez egyelőre kizárt. Marad a cső rövidítése. Barbár dolog lesz, de nincs más megoldás ... sajnos.
GyP