1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

In genere le analisi le fanno i vecchi..

Seconda puntata.

Il nostro scopo è quello di vedere l'effetto di un gruppo ottico eccentrico o non allineato, giusto? Bene, ATMOS ci può aiutare ma bisogna capire come si fa a dire ad ATMOS che un gruppo di superfici è spostato o ruotato o tutte e due le cose.
Quindi, sebbene questo thread non sia un manuale di ATMOS, è necessario spiegare come descrivere la posizione delle superfici. La regola è semplice:

La posizione di una superficie è definita in modo relativo alla precedente.

Vediamo con un esempio. Carichiamo il file "ApoTripl2.atm" che è il modello di un tipletto apocromatico con 4 superfici. Utilizzando il menu EDIT -> Tilt/Decenter imponiamo una rotazione di 5° alla prima supeficie, come nelle figura:

http://img819.imageshack.us/img819/817/ ... rficie.png
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Premiamo il bottone 2D e zoomiamo sul tripletto (come in figura) per vedere come si è disposto (a questo scopo abbiamo usato 5° di rotazione per rendere facilmente apprezzabile la disposizione spaziale del tripletto).
Possiamo facilmente notare che è ruotato tutto intero, ance se abbiamo inserito la rotazione di 5° solo sulla prima superficie (evidenziato in figura a sinistra sotto "Tilt A" in celeste chiaro). Se le superfici fossero definite con posizione e rotazione assoluta per ruotare l'intero tripletto sarebbe stato necessario ruotare e traslare tutte le quattro superfici. Ma siccome le superfici sono definite con coordinate relative, si ruota solo la prima superficie, e le altre che mantengono la posizione relativa, seguono automaticamente la rotazione.
Le coordinate sono relative anche per la posizione delle superfici lungo l'asse. Infatti, in alto a sinistra, il parametro "thickness" rappresenta la distanza della prossima superficie da quella corrente (lo spessore dell'elemento appunto).

Facciamo la prova del nove. Proviamo a ruotare tutte le quattro superfici del tripletto (notare che in figura le quattro superfici ruotate sono evidenziate in celeste sotto la voce "Tilt A"), come si dovrebbe fare se le rotazioni fossero assolute. Il risultato è questo:

http://img36.imageshack.us/img36/7389/t ... erfici.png
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In questo caso, poichè le rotazioni sono relative, abbiamo che ogni superficie è ruotata di 5° rispetto alla precedente, e il tripletto via via si incurva. Si può infatti notare che le lenti sono più spesse in basso e più sottili in alto.
Dunque, per ruotare un gruppo ottico si deve ruotare solo la prima superficie. Se poi ci sono altri elementi ottici che vogliamo riportare sull'asse originale dello strumento, questi andranno ruotati in senso opposto e traslati indietro sull'asse (cosa che spiegherò nel prossimo esempio).

Se per esempio volessimo studiare l'effetto di una barlow ruotata, dovremmo ruotare semplicemente e soltanto la prima superficie (se le ruotiamo tutte deformiamo la barlow).


Vediamo adesso la questione degli spostamenti laterali. Anche in questo caso la regola è la stessa: gli spostamenti laterali sono relativi. Se vogliamo mettere eccentrico un gruppo ottico dobbiamo spostare lateralmente solo la prima superficie, le altre resteranno centrate a questa e quindi saranno spostate della stessa entità. Se dopo ci sono altri elementi ottici che vogliamo riportare sull'asse originale, occorrerà traslare di una quantità opposta il primo di questi.

Anche qua vediamo un altro esempio con lo stesso tripletto. Nel primo caso spostiamo lateralmente di 10 mm (per vedere bene l'effetto sul disegno) la seconda superficie. Il risultato è questo. La terza e la quarta superficie sono rimaste centrate rispetto alla seconda, e si sono quindi spostate in assoluto lateralmente della stessa quantità.

http://img713.imageshack.us/img713/7598 ... perfic.png
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Infine vediamo che cosa succede se spostiamo tutte le superfici (notare, evidenziato in celeste chiaro, lo spostamento imposto a tutte le superfici). Come è prevedibile si ottiene un gruppo deformato, dove ogni superficie è spostata rispetto a quella precedente.

http://img7.imageshack.us/img7/6066/dec ... perfic.png
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Se, riprendendo l'esempio precedente, volessimo studiare l'effetto di una barlo eccentrica, dovremmo traslare semplicemente e soltanto la prima superficie (se le trasliamo tutte deformiamo la barlow).

Concordo in pieno con te con le opinioni che circolano in giro...fortunatamente circolano poco
Continua su questa strada, darai davvero tantissime informazioni utili a tutti.
Per quanto riguarda la barlow, sono perfettamente d'accordo nel traslare solo ed esclusivamente una superfice: sarebbe ridicolo farlo con tutte. Pensa alle Barlow con più elementi...altro che banana!
Raf

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"Non basta guardare,
occorre guardare con occhi che vogliono vedere,
che credono in quello che vedono..."
(Galileo Galilei)
"L'agitazione atmosferica è il limite alla
risoluzione dei telescopi" (Newton)
"Siamo surfisti del seeing,
aspettiamo l'onda giusta" (Raf)

o agli oculari con 18 superfici che farebbero la curva di Lesmo..... :mrgreen:

EDIT. Al di là delle battute, ho voluto fare una descrizione dettagliata di come specificare le rotazioni e gli spostamenti delle superfici sottolineando il fatto che si tratta di coordinate relative. Negli esempi che ho fatto, dove ho usato grandi angoli di rotazione e grandi spostamenti relativi, è immediato verificare sul disegno 2D se si ottiene ciò che si vuole. Ma nella realtà gli spostamenti che si devono analizzare sono più piccoli e potrebbe essere che dal disegno non sia immediatamente evidente che si è prodotto un gruppo ottico deformato invece che ruotato.
Per esempio, più avanti vedremo il caso di una lente di barlow sul cammino ottico prima di un sensore (che è la domanda rimasta senza risposta nel thread originario viewtopic.php?f=16&t=62772). Probabilmente vorremo ruotare la lente di un grado o perfino una frazione di grado, o spostarla lateralmente di un decimo di millimetro. Per fare questo correttamente or sappiamo che bisogna spostare solo la prima superficie della lente. Se invece le spostiamo tutte otteniamo una lente deformata. Ma con piccoli spostamenti nel disegno non saremo capaci di apprezzare la deformazione e quindi (se non sappiamo la cosa che ho chiarito nel post precedente) rischiamo di analizzare l'effetto di una lente deformata credendo di studiare quello di una lente spostata. Oltretutto, se la lente ha n superfici, l'ultima si trova spostata n volte, che quindi è una situazione n volte più grave (senza contare che il gruppo ottico è anche deformato).

Terza puntata.

Adesso che abbiamo capito come modellare gruppi ottici spostati, siamo in grado di entrare nel vivo di alcuni esempi interessanti. Una delle cose che verrà fuori è che non tutti gli spostamenti sono egualmente critici. Come nell'esempio del tavolo, alcune superfici tollerano spostamenti ampi mentre altre tollerano spostamenti minori. Dunque capire questa differente sensibilità e soprattutto capire quali sono le superfici che hanno davvero bisogno di posizioni accurate è importante.

Partiamo con un gruppo ottico che ha ampi margini di spostamento senza danneggiare l'immagine. Mi riferisco alla inclinazione della lastra correttrice degli SC. Come mai nessun SC ha la lastra regolabile in inclinazione?
Se qualcuno pensasse che lo SC di Marco Guidi (faccio un esempio chiaramente assurdo) non può funzionare perché la lastra non è collimabile sarebbe evidente, dalla qualità delle foto di Marco, che la lastra non necessita di collimazione. Questo è chiaro perché le immagini prodotte con lo strumento sono là a testimoniarlo. Ci possono però essere altre superfici ottiche per le quali una tale evidenza non esiste. Ciò non significa che siano superfici la cui posizione è critica. Per esempio non è critica la posizione dei secondari piani dei Newton (che tollerano millimetri di eccentricità) e come queste altre ancora.

Apriamo il file Schmidt-Cass2.atm. Eè uno SC con primario e secondario sferici e una superficie asferica sulla lastra. Ha una apertura di 200 mm e un rapporto focale di 8. Se proviamo a rappresentare lo spot diagram su tutto il campo, e proviamo diversi valori del campo, arriviamo facilmente a concludere che il campo diffraction limited per questo schema ottico è circa 0,3x0,3° (16 mm di lato). Ecco lo strumento tal quale è nei file demo (cliccare sul link per ingrandire la miniatura).


http://img683.imageshack.us/img683/4673/sc2c.png
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Bene. Ora immaginiamo di voler vedere l'effetto di una inclinazione di 5° della lastra. Applichiamo la rotazione di 5° alla prima superficie, e quello che otteniamo è che tutto il treno ottico ruota seguendo la superficie.


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Adesso viene il difficile, perchè noi vogliamo ruotare solo la lastra, quindi solo le prime due superfici. Bisogna riportare le superfici a partire dalla terza al loro posto iniziale. Per spiegare come si fa mi aiuto con questo schema.


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Dopo la rotazione della superficie "1" la superficie "2" si è spostata da 2 a 2'. Dobbiamo riportarla nella posizione 2 (qua si intende che "1" è l'ultima superficie del gruppo ottico ruotato, quindi la faccia posteriore della lastra e "2" è la prima superficie del resto del treno ottico cioè lo schermo che forma l'ostrusione posto prima del secondario. Per riportare 2' su 2 occorre traslare 2' in 2'' allungando la distanza iniziale secondo la formula in figura. Dopo bisogna ruotare 2'' di un angolo opposto. Infine si può traslare da 2'' a 2 di una quantità anche mostrata in figura.

Poichè nel nostro caso la distanza delle superfici deve essere 50 mm e l'angolo di rotazione è 5°, si ottiene facilmente che bisogna spostare la superficie a una distanza di 50.191 mm per portarla sulla verticale della posizione 2, poi si ruota di -5° e poi si trasla in basso di 4.357787 mm. Questi valori sono evidenziati nella prossima figura, che mostra anche lo schema ottico ricomposto, con il secondario e il primario che sono ritornati sull'asse iniziale. Questo strumento differisce da quello originale per il fatto che la lastra correttrice è ruotata di 5°.


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Se ripetiamo lo spot diagram otteniamo il risultato che si vede in figura: praticamente non è cambiato quasi nulla! L'intero campo di prima continua a essere diffraction limited. C'è un lieve aumento della dimensione degli spot, che significa che il campo corretto si è leggermente ristretto. E questo a fronte di una inclinazione della lastra di ben 5° che corrispondono a 17,5 mm di altezza fra un bordo e l'altro.

Dunque lo schema SC è estremamente tollerante a errori di inclinazione della lastra. Dal momento che una tecnologia standard di produzione del tubo garantisce con ampio margine il rispetto di questi limiti è evidente perché gli Sc non hanno le lastre inclinabili e non hanno nemmeno necessità di tolleranze strette di ortogonalità sulla faccia anteriore (quando anche fosse che la lastra inclinata di un millimetro da un bordo all'altro l'effetto sarebbe insignificante).

EDIT: dimenticavo. Qua si può scaricare il file del modello con lastra inclinata di 5° http://www.mediafire.com/?0zd03jp18ru73jn (rimuovere l'estensione .txt aggiunta dal sistema di hosting e lasciare .atm - così si apre in ATMOS)

Ehm... Te ne auguro qualcuno di più...!

A parte gli scherzi, molto interessante il discorso.
In effetti quello che manca spesso (o almeno, che io non riesco a "collezionare") è proprio qualche analisi approfondita usando questi programmi (non nascondo di preferire PLOP ).
Se riesci a terminarli mi impegno personalmente a metterlo "in pulito" e pubblicarlo in bacheca, così non si perde nel mare dei thread e ce l'abbiamo sempre "a vista"

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Tutto ciò che dà fastidio al potere e alle buone coscienze, questo è Marcos. E, per questo, tutti noi che lottiamo per un mondo diverso, per la libertà e l'emancipazione dell'umanità, tutti noi siamo Marcos.

PLOP è un codice ad elementi finiti per calcolare la deformazione degli specchi con diversi tipi di cella. Ha anche un ottimizzatore incorporato e la possibilità di effettuare analisi di sensibilità con variazioni casuali.
Aberrator è im codice che calcola le figure di interferenza e dati connessi in asse.
ATMOS consente di studiare l'immagine anche fuori asse ed è uno strumento per progettare schemi ottici (ha incluso anche un sistema di ottimizzazione).
Poi di strumenti ingegneristici ce ne sono tanti.

Un po' alla volta lo finisco.

PS gli anni davanti sono quelli di lavoro... :-)

Sì, io ho usato Oslo per lavor, ma è chiaramente fuori dagli scopi di un amatore


E certo

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Ah grazie che me lo hai ricordato. Ho fatto un giretto sul sito ed esiste la versione EDU (limitata a 10 superfici) che è free. Dopo lo scarico. Uno strumento in più per confermare i risultati di ATMOS.
http://www.lambdares.com/education/oslo_edu/

Sono completamente OT, ma mi lasciate ringraziare Xenomorfo per tutte le cose che (mi) ha insegnato e spiegato qui ed altrove con profonda competenza su vari temi tecno-astronomici?
Grazie Xenomofro, e il tuo alias...

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Mi piace guardare lontano.