Un super binocolo!

ivan86

escocat ha scritto:

P.S. Poi non so se esistono anche torrette che anzichè con specchio semiargentato dividono il fascio letteralmente in due, nel qual caso ogni oculare "vede" mezza apertura.... :crazy:

Si chiamano beam splitter, se cerchi su google trovi i disegni di come funzionano, l'apertura vista però è sempre la totale.

Pensa alla pupilla d'uscita che si forma sugli oculari della torretta, un 40cm a 100x ha una pupilla d'uscita di 4mm sia in monovisione che torrettizzato.

ciao

Angelo Cutolo

escocat ha scritto:

Supponi di tappare un telescopio con un tappo che presenta due aperture circolari agli estremi del diametro, ognuna larga mezzo diametro. La risoluzione del telescopio cambia? :geek:

Dipende, se ogni fascio così diviso va a finire ogniuno in un occhio diverso, allora la risposta è si, la risoluzione cambia e nello specifico dimezza.
Se invece fa a finire tutto in un occhio (un po come quando si focheggia con una maschera di hartmann), la risoluzione è equivalente (all'incirca) alla sintesi di apertura data dalla distanza tra i due fori e dal loro diametro.

ivan86

escocat ha scritto:

Supponi di tappare un telescopio con un tappo che presenta due aperture circolari agli estremi del diametro, ognuna larga mezzo diametro. La risoluzione del telescopio cambia? :geek:

È un pò come avviene con l'ostruzione dei newton, se ci pensi il secondario e i supporti dividono l'apertura in 4 spicchi eppure la risoluzione si conserva quasi tutta, soprattutto sui particolari ad alto contrasto.

Quindi la risposta è si, la risoluzione cambia ma poco, non è certo la metà se come nel tuo esempio il telescopio ha diametro 1 metro e le due aperture da mezzo metro.

Precisazione fatta da Angelo dovuta... io ovviamente qui sopra intendo su un solo occhio.

ciao

fabio_bocci

Il beam splitter non fa niente di diverso di un diagonale a specchio o un prisma, l'unica cosa è che la luce la divide in due fasci (si spera) di uguale intensità. Ossia se un prisma diagonale trasmette il 96% della luce il beam splitter trasmetterà il 44% della luce ad ogno occhio. La risoluzione sarà la stessa dello strumento originale, solo peggiorerà in funzione della qualità dei prismi e dello splitter della torretta. Ossia con una Zeiss si avrà una risoluzione ed una nitidezza maggiore che con una Maxbright. Perchè lo splitter diminuisce l'intensità della luce a ciascun occhio, come farebbe un filtro neutro, che non fa perdere in risoluzione.

Koten

Premetto che in fisica non sono molto ferrato, soprattutto sulle onde. Però penso di poter fare alcune considerazioni terra terra che mi sembra non siano state citate (correggetemi se sbaglio):

- se si dimezza la luminosità/energia ma la risoluzione resta la stessa (o quasi, non è questo il punto) come faccio a percepire i dettagli delle zone meno luminose, anche se ci sono? i recettori nell'occhio si eccitano ogni volta che vengono colpiti da un fotone. se arriva la metà dei fotoni, di fatto vedo la metà (con ogni occhio).
visto che nella corteccia occipitale il segnale proveniente dai due occhi viene interpretato singolarmente e non sommato, con un binoscopio vedrò stelle che sono luminose la metà di quelle al limite della visibilità con un rifrattore avente lente di pari superficie e torretta.

- quanti passaggi ci sono in più mettendo una torretta? quante superfici e materiali ci sono da attraversare in meno? esattamente quelli della torretta. quindi, per quanto di alta qualità possa essere questa torretta, qualche fotone verrà riflesso dalle superfici e qualcuno rifratto in una direzione non più utile all'occhio.

mi sembrano cose elementari senza andare a perdersi nella fisica teorica pura e inapplicabile alla realtà. se poi vogliamo discutere di materiali ideali allora.........

Angelo Cutolo

In merito alla prima considerazione, quello che permette di "vedere" o "percepire" qualcosa è l'insieme di risoluzione e contrasto, faccio il classico esempio delle lettere su un quotidiano, queste sono di dimensioni diverse (quelle del titolo, della spalla e dell'articolo) e sono nere su sfondo bianco (circa :mrgreen:

), ora se sei ad'una distanza tale da poter leggere in piena luce tutte e tre le dimensioni delle lettere, vuol dire che la risoluzione e sufficiente per leggerle, ma se man mano diminuisci la luce, vedrai che le lettere non si vedranno piu bianco su nero, ma grigio scuro su grigio chiaro e man mano che diminuisce la luce questi grigi diventeranno sempre piu simili fino a diventare indistinguibili, questo è il contrasto che man mano diminuisce, quindi ci sarà una soglia di luminosità (aka, contrasto) dove non riuscirai piu a leggere le lettere dell'articolo, poi (diminuendo ancora la liminosità) si arriverà alla soglia dove non riuscirai piu a leggere quelle della spalla e fino (quando si sarà quasi al buio) al non riuscire piu a leggere nemmeno quelle del titolo, eppure la risoluzione non è variata, quello che è calato è il contrasto.

Quindi si può fare un parallelo tra lente singola e binocolo, la lente singola da 100 mm in monoculare, darà un tot di risoluzione ed un tot di luminosità (sul singolo occhio), un binocolo da 100 mm in visione (ovvimente) binoculare dara sempre lo stesso tot di risoluzione, ma essendoci due occhi il cervello si mette in moto trasferendo il contrasto (la differenza di luminosità tra i vari oggetti osservati) in maniera superiore (di quanto precisamente non so, essendo variabile in funzione del "pacchetto" occhi/cervello) a quella del singolo occhio.

Ed Zarenski (che è un grande conoscitore di binocoli) su forum cloudy nights dice che empiricamente (e ripeto, empiricamente, quindi nessuna Legge fisica o qualcosa di simile) rispetto alla visione monoculare, un binocolo ovviamente a parita di diametro (quindi ad esempio singolo cannocchiale da 100 mm contro un binocolo da 100 mm) aumenti la risoluzione percepita (con percepita intende l'elaborazione fatta dal cervello unendo le immagini provenienti dai due occhi) di circa il 20% ed il contrasto percepito (vedi parentesi precedente) del 40/45%.

Sono prove che si possono fare direttamente utilizzando le "USAF resolution test chart" per la risoluzione e le "Griglie Argentieri" per il contrasto.

ivan86

Alla prima domanda mi limito a quotare l'intervento di Angelo, sulla seconda ricordo solo che anche un binocolo monta dei prismi, con le loro riflessioni e perdite oppure degli specchi come i Matsumoto.

Ciao

Koten

Angelo Cutolo ha scritto:

Quindi si può fare un parallelo tra lente singola e binocolo

Non puoi farlo e per due motivi:
1) nell'esempio del giornale tu stai comunque usando due fonti di immagini che consentono un "apporto completo di fotoni" (gli occhi) e questi possono essere paragonati al binocolo. quando usi il telescopio in modalità monoculare o con torretta, l'apporto di fotoni è dimezzato. Dovresti considerare una singola lente con superficie doppia rispetto al binocolo (141,4mm di telescopio) per avere lo stesso apporto.
se un binocolo da 100mm fornisce 100 fotoni per occhio lo stesso farà il telescopio da 141,4mm con torretta binoculare. con il telescopio da 100mm avresti 50 fotoni per occhio e in questi casi 50+50 non fa 100 perchè ogni immagine viene elaborata separatamente e poi messe insieme. se 50 fotoni non sono sufficienti per far eccitare i recettori dell'occhio che "guardano" una zona poco luminosa (nel senso che emette poca luce) tu in quella zona non vedrai nulla.
2) nel tuo esempio non si considera la differenza cromatica. bianco su nero è il contrasto ideale, ma come la mettiamo se su un giornale ci sono delle foto a colori? quali zone smetti di vedere prima? quanta luce in meno emette una nebulosa di idrogeno rispetto a una stella?

se sto farneticando correggetemi e mi farete solo del bene (sono due mesi che lavoro di notte e dormo poco di giorno) :rotfl:

Angelo Cutolo

L'esempio del quotidiano è solo concettuale, per spiegare la differenza tra risoluzione e contrasto, quindi che tu lo "legga" con uno o due occhi, concettualmente cambia solo la soglia di intellegibilità e sempre concettualmente puoi considerare le sue lettere perfettamente nere ed il fondo della pagina perfettamente bianca, senza immagini a colori o le imperfezioni cromatiche tipiche di una pagina reale.
Quindi rileggi l'esempio, dal solo punto di vista concettuale e non pensando ad un "reale" quotidiano con tutte le sue peculiarità ed imperfezioni.

Koten

Sì. L'esempio del quotidiano l'ho capito, compresi i materiali e le condizioni perfetti.
Tuttavia secondo me una persona con un occhio di vetro farebbe più fatica a leggere quello stesso giornale in penombra, o meglio, perderebbe la capacità di leggerlo con più luce che una persona con due occhi sani.

Il discorso dei colori lo faccio non per sottolineare che un vero giornale ha imperfezioni, ma per dire che, all'atto pratico, quando si osserva una nebulosa ci sono altri fattori in gioco, come il contrasto minore dei colori sul fondo cielo, gli oggetti non perfettamente risoluti (le nebulose non hanno contorni perfettamente definiti) ecc.
La visione binoculare permette anche di percepire e mappare in due modi distinti gli oggetti diffusi, colorati e poco luminosi. I recettori in ogni retina sono disposti in modo casuale e vengono colpiti dai fotoni in modo casuale. Ogni occhio creerà un'immagine perfetta ma diversa nei particolari (soprattutto ai bordi del campo). Poi, ma solo poi, la corteccia occipitale si occupa di sovrapporre le due immagini sommando i particolari visti. Se però ogni occhio viene inondato dalla metà dei fotoni le cose che emettono poco vengono viste poco.

Serve per forza una lente di diametro uguale alla lente del binocolo moltiplicato per sqrt(2). Questo però porta a un allungamento della focale o alla velocizzazione dell'ottica con i problemi che conseguono...

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