Máscaras de enfoque y difracción (publicado en AstronomíA)

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carlosz22
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Máscaras de enfoque y difracción (publicado en AstronomíA)

Mensajepor carlosz22 » 10 Jun 2009, 23:13

Hola a todos.

Hace ya un tiempo que no posteo por el foro, es lo que tienen los exámenes y el mal tiempo :(

Os presento una nueva máscara de enfoque que se me ocurrió hace un año usar y hasta ahora no he podido hacer una fotografía a través de ella para que todo el mundo podáis ver lo que yo veo cuando la utilizo. Para presentarla qué mejor que compararla con las ya conocidas por los aficionados. A continuación os dejo un "artículo" que he escrito en las que hablo de ellas.

Saludos.

Máscara tipo Hartmann

Imagen

Esta máscara se basa en que cuando un objeto está lo suficientemente alejado sus rayos se pueden considerar paraxiales. Por lo tanto, si abrimos dos o más aberturas en una máscara esta formará una imagen enfocada cuando todas las imágenes que la máscara produzca estén perfectamente superpuestas.

2 ó 3 triángulos.
Se forman spikes de difracción por tener lados rectos y vértices. En teóría cuando los spikes están superpuestos se consigue el enfoque exacto. Estos spikes no son lo suficientemente finos y cuando tenemos cierta turbulencia engrosan en exceso y hacen que sea más difícil ver donde está el punto de enfoque correcto.

2 ó 3 círculos
Se basan en superposición de círculos. La superposición de círculos, debido a fenómenos de difracción en los bordes de la máscara no tienen un perfil perfectamente definido y se dificulta la superposición de imágenes. Al contrario que con los triángulos se produce en menor emborronamiento de la imagen por la turbulencia.

Círculos y triángulos
Toma lo bueno de ambas máscaras, las puntas de difracción de los triángulos y el menor emborronamiento de la imagen debida a los círculos. Aun así, no es del todo efectiva y da un margen de precisión en el enfoque excesivamente alto.


Bahtinov

Imagen

La máscara de Bathinov se basa en spikes. La parte de abajo de la propia máscara forman dos puntas de difracción perfectamente fijas, en cambio la superior podríamos denominarla como “móvil” Cuando estamos muy cerca del punto de enfoque la parte superior produce un spike que cruza la imagen de tal forma que se coloca entre las dos puntas oblicuas. El punto de foco exacto se dará cuando el spike vertical esté justo en el centro de los otros dos.

Estamos dispersando la luz a lo largo de líneas, cuando el seeing es muy pobre, las puntas se vuelven más gruesas.

Imagen

Máscara
Los spikes son ligeramente más gruesos que los de la máscara a base de hilos y no llegan hasta el centro de la imagen debido a que la máscara no es continua, hay un salto de unas líneas de difracción a otras. Por culpa de este salto en la continuidad tenemos un círculo de mínima confusión, es decir, la imagen de la estrella, en vez de ser puntual, será ligeramente difusa por los bordes, de tal forma que nos costará bastante más colocar en el centro el spike móvil.

Hilos
Los spikes son muy finos por la pequeña superficie expuesta y llegan hasta el centro exacto de la imagen (en caso de tener un telescopio sin obstrucción central) No se produce un círculo de mínima confusión por ser continua, sin saltos en la máscara.

Imagen

Difracción por 1, 2, 5 y 20 rendijas.

Como podemos ver, cuando tenemos muchas rendijas, si el seeing fuese perfecto sería la forma óptima, pero, como esto nunca sucede, si dividimos el haz de luz máximo en varias también dividiremos la turbulencia en todas esas líneas, por lo tanto, perderemos finura en el enfoque. Los spikes se emborronarán. Si en vez de muchas rendijas hacemos lo contrario, ponemos un hilo que produzca difracción dejamos el haz de luz máximo intacto, esto será muy útil para gran parte de las noches por ser menos sensible a la turbulencia y para el observador es más fácil de enfocar debido a la inexistencia del círculo de mínima confusión.


Máscara de difracción

Imagen Imagen

Esta máscara se basa en una distribución de Fresnel. Estos fenómenos de difracción se producen por estar trabajando con círculos con una abertura muy pequeña en comparación con el haz de luz incidente. Aunque el haz de luz de una estrella es puntual, debido a la atmósfera este deja de ser si se convierte en un haz con un cierto diámetro, este diámetro es comparable al de las aberturas de la máscara.

El propio borde del agujero produce una cierta difracción completamente inevitable y forma unos ligerísimos discos de Airy pero con un brillo mucho menor al que tendríamos si la retirásemos, hace un efecto apodizante.

Imagen
Patrón que forma la máscara en azul en comparación con el patrón de difracción típico de un telescopio sin obstrucción central en negro.

Puntualidad

Con esta máscara lo que hacemos es estrechar el cono de luz. Al estrechar el cono de luz lo que hacemos es reducir el diámetro de la estrella, de esta forma, podemos ver pares de estrellas muy cercanos perfectamente resueltos, pasaríamos de tener una imagen como la de la izquierda a algo como lo de la derecha.

Imagen

El estrechamiento del cono de luz hace que se reduzca el FWHM. De esta forma podemos superar el límite práctico de aumentos que el seeing nos permitiría en una noche.

La luz que nos “sobra” del cono de luz principal se reparte en las puntas de difracción que hay alrededor. Estas puntas están lo suficientemente alejadas del centro de la imagen para que nos permita ver cuál es la puntualidad de la estrella y a la vez poder ver si el punto de enfoque es el correcto.

Para comprobar el enfoque solo tenemos que fijarnos en la puntas que he mencionado antes. Justo en el punto de enfoque las líneas de difracción serán completamente rectas en cambio, cuando nos desviamos del enfoque las líneas pasan a ser círculos si nos alejamos mucho y elipses cuando estamos cerca. El cambio de una forma a otra es muy brusco apenas depende del observador el decidir cuando está enfocado y cuando no.

Imagen de lo que se ve a través de un telescopio refractor acromático con la máscara colocada y sin ella.

Imagen Imagen

Fotografía de Vega.
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Re: Máscaras de enfoque y difracción

Mensajepor MigL » 11 Jun 2009, 18:55

Hola Carlos.

Suerte en tus exámenes.

Y enhorabuena por el artículo, porque lo encuentro muy completo :thumbup: :thumbup: :shock:

La máscara de difracción... ¿está hecha con plástico de burbujas? :D

Saludos.

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Re: Máscaras de enfoque y difracción

Mensajepor Jou » 11 Jun 2009, 19:06

A mi, más que plástico de burbujas, me parece una chapa de metal con agujeritos. He visto chapas similares recubriendo altavoces de aparatos de música antiguos.

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Re: Máscaras de enfoque y difracción

Mensajepor carlosz22 » 11 Jun 2009, 19:13

Jou escribió:A mi, más que plástico de burbujas, me parece una chapa de metal con agujeritos. He visto chapas similares recubriendo altavoces de aparatos de música antiguos.


Premio :)

Es una plancha de aluminio agujereada. Cada agujero es de 1,5 mm de diámetro.

Saludos.
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Re: Máscaras de enfoque y difracción

Mensajepor Comiqueso » 11 Jun 2009, 20:20

Interesante articulo, Carlos :D Sin embargo me surge una duda :roll:

Las mascaras que nos enseñas... ¿Son "todo-sein", o hay alguna que se ajuste mas a según que seein?

¿Ein? :razz:
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Radian 5mm; Ethos 21,17 y 13mm
Losmandy G11+Gemini
CCD Atik 11000, Color :P
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Re: Máscaras de enfoque y difracción

Mensajepor carlosz22 » 01 Abr 2010, 14:04

Muy buenas a todos :)

Recupero mi propio hilo porque este mes (abril) me han publicado una versión mejorada del post en la revista AstronomíA :D

Os dejo un enlace a la versión en pdf del artículo por si queréis descargarlo para leerlo tranquilamente o si no os llega la revista :wink:

http://carlostapia.es/resources/archivos/Mascaras.pdf

Un saludo
Última edición por carlosz22 el 22 Feb 2012, 20:46, editado 1 vez en total.
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Re: Máscaras de enfoque y difracción (publicado en AstronomíA)

Mensajepor miguesacristan » 01 Abr 2010, 16:09

Despues de ver todas esas mascaras sobretodo la de los agujeritos de 1,5 m/m me pregunto
y no vale reirse si se podria hacer con un colador de los Chinos recortar la malla aplanarla y
de esa forma tener la mascara de agujeritos. Sera seguro una de mis tonterias pero dejo la idea por si acaso.
SALU2 M I G U E L

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Re: Máscaras de enfoque y difracción (publicado en AstronomíA)

Mensajepor OscarP » 01 Abr 2010, 19:08

Hola:
¿no se habló hace mucho tiempo de una mascara similar?.
¿el concepto es el mismo que el de la mascara apodizante que señalo Arbacia en este hilo o esto es otra cosa totalmente distinta?

http://www.asociacionhubble.org/portal/ ... php&t=5944

Un saludo
OscarP
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Re: Máscaras de enfoque y difracción (publicado en AstronomíA)

Mensajepor matelunga » 01 Abr 2010, 19:52

Carlos, ¡Que interesante aporte!

Un par de preguntas,
Ya nos contaste que usas orificios de un diámetro de 1,5 mm. SI llamanos paso a la distancia entre los centros de dos orificios contiguos, ¿que paso usas?
¿Tienes algún modelo para calcular los parámetros?

Adjunto un dibujo por para aclarar mi idea.

Saludos
Pablo
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Re: Máscaras de enfoque y difracción (publicado en AstronomíA)

Mensajepor carlosz22 » 01 Abr 2010, 20:01

Respecto a lo que dice Miguel, no se puede usar eso, los agujeros no serían uniformes, la máscara nueva funciona gracias a la disposición de estos, que son del mismo tamaño y son circulares.

Oscar, lo que hace la máscara apodizante es "destrozar" el primer anillo de difracción, al eliminarlo se facilita un poco la resolución de un sistema binario. En cambio, la máscara de agujeros lo que hace además de destrozar ese primer anillo reduce el diámetro aparente de la estrella con lo que facilita aun más la resolución de la estrella binaria.

Matelunga, la distancia entre centros, lo que llamas a en tu diagrama es de 2 milímetros. Vamos, están los agujeros muy pegaditos :lol:

Un saludo :)
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