Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Системи адаптивної оптики


1. Адаптивні телескопи

Розвиток техніки астрофізичних досліджень йде по шляху створення нових телескопів оптичного діапазону із збільшеною корисною апертурою. Це диктується в основному двома міркуваннями: підвищенням вирішальної сили і збільшенням світлозбираючій здатності інструменту. Як випливає із законів хвилевої оптики, зображення точкового об'єкту у фокальній площині ідеальної лінзи або дзеркала є картиною Эйрі. Центральний освітлений кружок (диск Эйрі) має радіус

Де  — довжина хвилі використовуваного світла,  — фокусна відстань дзеркала,  — його діаметр. Відповідно кутова роздільна здатність буде

Виходячи з цих співвідношень, зрозуміло прагнення збільшити діаметр головного дзеркала телескопа. Для п'ятиметрового дзеркала одержимо, або 0,02". На практиці, проте, такий дозвіл реалізувати не вдається. Видимий кутовий діаметр зірок, спостережуваний в великих телескопах, складає звичайно величину близько 2". Атмосферні флуктуації суттєво обмежують спроможності наземних спостережень. Застосування адаптивної техніки переслідує ціль ослабити ці обмеження.

Основне наближення геометричної оптики – це наближення коротких довжин хвиль. Це означає, що довжини хвиль вважаються нехтує малими в порівнянні з розмірами неоднорідностей електромагнітного поля і середовища. Тому геометрична оптика не застосовна там, де необхідно досліджувати тонку структуру неоднорідностей, порівнянних з довжиною хвилі.

Оскільки характерний розмір атмосферних неоднорідностей достатньо великий, можна користуватися представленнями геометричної оптики і вважати, що кожен промінь, що потрапляє від зірки на дзеркало, одержить збурення фази . Тому хвилевий фронт, падаючий на дзеркало, не буде плоским. Якщо ми уміємо деформувати дзеркало контрольованим чином, то можна сподіватися компенсувати збурення, надавши дзеркалу належний профіль. Відмітимо, що при цьому умови спостереження інших об'єктів можуть погіршати: збурення хвилевого фронту від іншої зірки матимуть іншу форму і не компенсуватимуться.

Обговоримо на першому етапі можливість компенсації спотворень у разі єдиного об'єкту. Для оцінок необхідно знати статистичні властивості випадкової функції  — фази хвилі, що пройшла через турбулентну атмосферу.

Неважко бачити, що для формування зображення несуттєві зрушення фази одночасно по всій апертурі; важливі лише різниці (між її різними точками

Дисперсія цієї різниці фаз залежить від відстані між точками спостереження і є найважливішою характеристикою спотвореного хвилевого профілю. Її називають структурною функцією фази:


,

Кутові дужки означають статистичне усереднювання. У колмогорівської моделі турбулентності для функції  справедливо вираження.

телескоп адаптація коректор фокусування

,

де — характерний просторовий масштаб флуктуації фази (радіус кореляції).

Флуктуації різниці фаз швидко убувають, якщо відстань  стає малою . Для апертур, малих  атмосферні флуктуації не суттєві. Тому розмір апертури необхідно вибирати рівний радіусу кореляції.

Для типових умов спостереження  складає одиниці сантиметрів, і для досягнення дифракційної якості за допомогою «поршневого» коректора довелося б розбити дзеркало на велике число елементів. При додатковій корекції нахилу кожної субапертури спільне число елементів може бути суттєво зменшено.

При малих апертурах хвилевий фронт добре апроксімируеться лінійною залежністю що відповідає нахилу фронту і не виникає необхідності компенсації нахилів хвилевого фронту


Информация о работе «Системи адаптивної оптики»
Раздел: Физика
Количество знаков с пробелами: 17492
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 0

Похожие работы

Скачать
18946
0
0

... плоских зеркал (так называемая система кудэ, от французско го coude - ломаный), направляется в общее приемное устройство, расположенное в центральной лаборатории. При этом в одном из телескопов свет проходит через оптическую линию задержки, длина которой регулируется таким образом, чтобы разность хода приходящих на телескопы световых пучков была равна нулю. При нулевой разности хода на приемном ...

Скачать
17216
5
5

... на горе Фолкс (Техас, США). По его аналогу создается Большой Южно-Африканский Телескоп (SALT). SALТ (соответственно и HET) радикально отличаются от предыдущих проектов больших оптических (инфракрасных) телескопов. Оптическая ось SALT установлена под фиксированным углом 35° к зенитныму направлению, причем телескоп способен поворачиваться по азимуту на полный круг . В течение сеанса наблюдений ...

Скачать
19382
0
0

... мембрани зводить гістерезисні явища в дзеркалі до мінімуму. В процесі управління потрібні порівняно низькі напруги. Дзеркало нескладно у виготовленні, економічно, надійно, міцно і несприйнятливо в дії атмосферних факторів. Адаптивні оптичні елементи, що використовують для модуляції фази електрооптичний ефект (електрооптичні адаптивні фазові коректори), найвдаліше поєднують в собі висока швидкодія ...

Скачать
74572
0
2

... поиск должен быть одним из важнейших ориентиров при формировании современной программы исследования космического пространства. Информация о реликтовом веществе в начальный период образования Солнечной системы будет способствовать углублению наших знаний о больших планетах, которые сформировались из мельчайших небесных тел, содержавших данное вещество. Таким образом, химический и физический анализы ...

0 комментариев


Наверх