Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Наивные вопросы про спектроскопию  (Прочитано 27843 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ZvezdaАвтор темы

  • ***
  • Сообщений: 183
  • Благодарностей: 30
  • Прекрасный день!
    • Сообщения от Zvezda
Всем привет! Спектроскопия - штука довольно непростая, и, если изучать вопрос теоретически, легко запутаться. Я решила пойти экспериментальным путем и пытаться ставить вопросы по мере их поступления. Итак, дано: Кэнон в режиме raw, перед ним располагаем простую призму. Узнаете? Это держалка для фотоаппарата, которая используется для примитивной планетной съемки (камера за окуляром). Пройденный этап, держалка валялась без дела. Получаем спектры. И вот вопросы. 1. Воспитанные на Цесевиче мы помним, что спектры звезд ниточные, то есть бесконечно тонкие. Здесь на выдержке всего 3 сек мы видим широкие спектры. Почему? 2. Линий поглощений не видно. А что надо, чтобы увидеть? 3. Все спектры похожи, хотя спектры Арктура и Веги явно разные истории (планеты тут не так показательны по понятным причинам). Возникает гипотеза, что избирательность матрицы к цветам существеннее, чем физические различия спектров. Как быть? Можно, конечно, загнать в известную программу, взять оттуда спектр сравнения, получить график... А можно ли в фотошопе например откорректировать это дело, и получить не график, а "радугу", но с правильными цветами? Вот )
ПС. Вообще я все это затеяла ради спектров метеоров, мечта детства, но для начала хотелось бы матчасть )

Оффлайн Грехов Михаил

  • *****
  • Сообщений: 31 826
  • Благодарностей: 816
  • Вон с форума мракобесие, ложь, фальшь и дебилизм!!
    • Сообщения от Грехов Михаил
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #1 : 29 Мая 2016 [13:27:10] »
1. Спектры широкие, так как камера может быть не отфокусирована точно (возможно) или скорее всего была подвижка звезды за 3 секунды....было ли ведение вообще включено? Или вообще без телескопа? Далее-могут быть разного рода искажения оптики, когда звезда размывается в коматозно-астигматичную абракадабру. Особенно на краях поля.

2. Для получения линий поглощения на звездах-надо точно фокусировать. Они точечные объекты и по идее щели колиматора не надо. Будет очень тонкий спектр с разрывами. Ну и желательно его раздвинуть (применить объектив с большим фокусным расстояниям. Линии поглощения весьма узкие и может быть и так, что получатся у вас шириной менее пикселя на матрице камеры-так их не зафиксируешь). От протяженных объектов-нужна щель, которая "вырежет" лишь небольшую узкую полоску от объекта и этой полоской будет строить спектр.

3. Спектры Арктура и Веги не одно и тоже поскольку Вега-горячая звезда и её максимум излучения сдвинут в синюю область спектра, а у Арктура-красная и холодная звезда-в красную.... то есть у Веги синий кусок ярче, чем у Арктура. Это логично.

4. Матрица фотоаппарата содержит в себе RGB фильтры по байровской схеме + ИК фильтр. Сами себе эти фильтры не особо откорректированы строго по чувствительности... и в результате чего получаем общий график чувствительности фотоаппарата с неким максимумом, горбами и др. Можно получить очень ровно при помощи интерференционных светофильтров, но это весьма сложная технология.

Почитайте этот ресурс:
http://www.astrosurf.com/buil/
Там много-много полезного про астроспектроскопию... конструкции спектроскопов, результаты, анализ... разбор камер и др.       
Manfrotto 055XPROB + 808 RC4 + Fujinon 16x70 FMT-SX2. TS APO 102/714 + ES 20/100, ES 9/100, Radian 4+HEQ5Pro+ QHYIII 290M+50mm guide. 3"Flat+QHYCFW3+Optolong LRGB+SHO (36mm)+QHY268M.

Оффлайн Дмитрий Маколкин

  • *****
  • Сообщений: 14 800
  • Благодарностей: 1275
  • всяко разно
    • Skype - dmitrymakolkin
    • DeepSkyHosting: dvmak
  • Награды Призер конкурса астрофото
    • Сообщения от Дмитрий Маколкин
    • Панорамы Луны
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #2 : 29 Мая 2016 [13:32:23] »
1. Воспитанные на Цесевиче мы помним, что спектры звезд ниточные, то есть бесконечно тонкие. Здесь на выдержке всего 3 сек мы видим широкие спектры. Почему?

Возможны две причины: спектр растягивается в полосу суточным движением звезды, и если направление суточного движения перпендикулярно направлению дисперсии - то это нормально. Вторая причина - сильная расфокусировка. Так как выдержка очень короткая, то это точно расфокусировка. Поэтому там не видны линии пошлощения и эмиссионные линии.

Думаю, надо сначала разобраться с фокусировкой, потом двигаться дальше. Кстати, фокусировка может осложняться хроматическими аберрациями объектива, если он не зеркальный или апохромат.

Какой у Вашей призмы угол и из какого стекла она сделана? Можно попробовать посчитать Ваш случай, прикинуть разрешение и что там с фокусировкой.



Панорамы Луны в моей галерее:
http://www.makolkin.ru/Gallery/gallery.html
Мои дипы: https://deepskyhosting.com/dvmak

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #3 : 29 Мая 2016 [14:12:21] »
дефокус похоже.

Но даже так видна разница между Капеллой (К0III+G1III) и Вегой (А0).
У Веги длинный синий хвост, у Капеллы молекулярные бленды (широкие провалы) в красной части.

Оффлайн ZvezdaАвтор темы

  • ***
  • Сообщений: 183
  • Благодарностей: 30
  • Прекрасный день!
    • Сообщения от Zvezda
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #4 : 29 Мая 2016 [14:47:37] »
Всем привет еще раз. Фокусировала, естественно, со всей тщательностью. Но никогда не мешает обратить на это внимание еще раз. Не суточное движение - точно. При выдержке 3 сек его на 50 мм фокуса не видно (до 8 сек на 50 мм нет смаза). ОК, попрыгаю еще с фокусом. Объектив штатный для Кэнон ЕОС 400, вообще-то хороший (если хочется снять без заморочки звездное поле, оч прилично дает, не все объективы так могут аналогичного фокуса). Насчет поднять фокус - надо будет поколдовать. Призма - да кто ж ее знает, на Али Бабе куплена, равнобедренный треугольник, стеклянная, наверное. Я бы с радостью начала с решетки, но что-то туго с решетками в плане покупки. Да и почему бы не начать с призмы. У Веги чуть усиленнее коротковолновая часть, так и должно быть, это вы верно заметили ))) но вообще покажи несведующему человеку - он разницы не увидит. ОК, разберусь еще раз с фокусировкой, по исполнении доложу. А кто-нибудь пробовал с объективной призмой кроме меня? Как оно?
ПС Забыла рассказать о монти. Неподвижная, да. Так и фишка в том, чтобы суточное движение растянуло
« Последнее редактирование: 29 Мая 2016 [15:30:41] от Zvezda »

Оффлайн Грехов Михаил

  • *****
  • Сообщений: 31 826
  • Благодарностей: 816
  • Вон с форума мракобесие, ложь, фальшь и дебилизм!!
    • Сообщения от Грехов Михаил
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #5 : 29 Мая 2016 [15:08:11] »
Попробуйте поиграться для начала с более заметными источниками спектра испускания. Например с далекими ртутными лампами. Там все намного более легче, чем у звезд, где спектр поглощения и и даже заметные линии весьма узкие. Можно и в комнате с настольной лампой поэкспериментировать. Вот допустим-сделал щелку в картонке, дабы был узкий поток света и на DVD диске, который с точки зрения оптики работает как дифрешетка на отражение - уже заметен линейчатый спектр настольной лампы.

Кстати, у метеоров вроде бы тоже спектр испускания.

Чтобы резкости добавить попробуйте несколько прикрыть диафрагму. Хотя бы до 4...5.6 Увеличив чувствительность. Заодно и качество объектива на такой диафрагме возрастет. Чтобы уйти от сдвига звезды-попробуйте так развернуть камеру, чтобы при своем суточном движении звезда двигалась вдоль граней призмы. Заодно вам и линию прочертит прямо как на настоящем спектре. Выдержка при этом может быть и поболее...  Или камеру-горизонтально, но подобрать яркую звезду практически на севере или на юге.  Ну и поэкспериментировать с разной проработкой. Слишком высокая яркость спектра может "выжечь" линии. Ваши спектры-это оригиналы? Без уменьшения картинки?

Судя по тому, что цвета заканчиваются "округло" и то, что допустим Арктур шире а Вега-уже... скорее всего сильный дефокус и диафрагма довольно сильно открыта. 
« Последнее редактирование: 29 Мая 2016 [15:24:12] от Грехов Михаил »
Manfrotto 055XPROB + 808 RC4 + Fujinon 16x70 FMT-SX2. TS APO 102/714 + ES 20/100, ES 9/100, Radian 4+HEQ5Pro+ QHYIII 290M+50mm guide. 3"Flat+QHYCFW3+Optolong LRGB+SHO (36mm)+QHY268M.

Оффлайн ZvezdaАвтор темы

  • ***
  • Сообщений: 183
  • Благодарностей: 30
  • Прекрасный день!
    • Сообщения от Zvezda
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #6 : 29 Мая 2016 [15:38:20] »
На уличных лампах моя призма дает вполне приличные линии излучения  (фотки под рукой нет). С сидюком играла, на солнце дает с той же камерой и объективом прекрасные черные тонкие линии поглощения в тех местах, где надо, со звездами получается ерунда (светопотери видать велики). Чтобы за 3 сек выжгло, не думаю, но можно попробовать 1 сек, ок. Пробовала с 5 сек, там кажется в самом деле на ярких звездах переработка (зато появляются слабые, да куда уж, с яркими бы разобраться).
Про метеоры. Естественно, испускания. И вот ситуация. Повезло, попал в кадр. Теперь надо привязать линии излучения в спектре метеора к линиям поглощения в спектрах попавших в поле звезд. Ну чтобы длину волны калибровать. А у звезд я пока никаких линий не вижу. Вот )

Оффлайн библиограф

  • *****
  • Сообщений: 9 330
  • Благодарностей: 759
    • Сообщения от библиограф
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #7 : 29 Мая 2016 [15:48:57] »
 Спектры звезд, снятые с объективной призмой, все похожи, чтобы разобраться, что к чему,
нужен микрофотометр.
http://www.lpl.arizona.edu/~rhill/spect/spect.html
 Снимок скопления Гиады
http://theketelsens.blogspot.ru/2011/01/seeing-light.html
« Последнее редактирование: 29 Мая 2016 [15:58:07] от библиограф »

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #8 : 29 Мая 2016 [16:12:17] »
а какая длина спектров в пикселях?
и если выложите спектр той же Капеллы (кроп и не jpg), то смогу сделать разрезы и посмотреть что там к чему.

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #9 : 29 Мая 2016 [22:23:03] »
Воспитанные на Цесевиче мы помним, что спектры звезд ниточные, то есть бесконечно тонкие. Здесь на выдержке всего 3 сек мы видим широкие спектры. Почему? 2. Линий поглощений не видно.
"Чтобы снизить влияние шумов фотоприемника и сделать визуальную оценку спектров удобной и надёжной, их изображения расширяют поперёк дисперсии. Обычно для этого поворотом призмы направляют дисперсию по склонению, а ведение телескопа по часовому углу слегка расстраивают. В результате изображения спектров оказываются прямоугольными, и, как  в щелевых спектрах становятся заметными линии." (С)

Оффлайн kramvalera

  • *****
  • Сообщений: 544
  • Благодарностей: 70
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от kramvalera
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #10 : 29 Мая 2016 [23:24:04] »
Спектроскопия - штука довольно непростая, и, если изучать вопрос теоретически, легко запутаться.

так легко ведь в интернете узнать, какими параметрами должен обладать объектив, чтобы на спектре что то видно стало. например, у БТА зеленчукского эквивалентный фокус около 60 м (может я по памяти пишу и путаю, но масштаб тот) для спектрогафа, тогда на спектре что то можно увидеть подробно. С короткофокусным спектр очень не длинный в пикселях( с любой призмой или решеткой), ничего не видно будет по линиям поглощения. посмотрите спектры звезд в картинках и Вы поймете, что спектр должен быть длинным, чтобы что то на нем увидеть, так как полосы поглощения очень узкие по отношению к его общей длине в видимой области. На снимках, приведенных Библиографом по Гиадам только по паре линий поглощения, хоть спектр и не очень короткий, больше ничего не видно - такое никому не интересно, наверное. был бы он раз в 50 длиннее, может и стали бы видны узкие линии.
SW2001, рефракторы 150/1600, 78/435, монти EQ5motor-canon1100D

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #11 : 30 Мая 2016 [20:59:58] »
так легко ведь в интернете узнать
почему бы сначала не узнать?
По моему опыту, в русскоязычном сегменте сети про астроспектрографию найти что-то осмысленное маловероятно, поэтому рекомендую читать зарубежные источники - их великое множество, в том числе любительских.
В качестве наводящих примеров:
http://www.fieldtestedsystems.com/starspectra
http://www.astrosurf.com/buil/staranalyser3/userguide.htm
http://www.astrosurf.com/buil/staranalyser/obs.htm
http://www.threehillsobservatory.co.uk/astro/spectroscopy_11.htm
http://www.lafterhall.com/spectroscopy.html
http://www.richweb.f9.co.uk/astro/spectroscopy.htm
Фокальные расстояния соответствующих схем (чаще бесщелевых, как выше верно отметил Михаил Грехов) исчисляются в приведённых примерах сантиметрами. Чтобы видеть самые основные спектральные особенности, например, бальмеровские водородные линии, обратной линейной дисперсии порядка 1 нм/пиксел более чем достаточно, а если применить фокальное расстояние порядка 80-150 мм (чему соответствует безумное количество портретников и средних телевиков под М42x1 на рынке и на барахолке) и дифракционную решетку с плотностью штрихов порядка 200 штрихов на мм, то обратная линейная дисперсия будет в районе 0,2 нм/пиксел - в этом случае можно наблюдать более тонкие особенности спектров, в частности, многочисленные линии железа и магния в сине-зелёной части спектра.

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #12 : 30 Мая 2016 [21:07:27] »
в частности, с параметрами съёмки, перечисленными здесь
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,115689.msg2944927/topicseen.html#msg2944927
получены примеры следующих спектров некоторых известных звёзд (Арктур, гамма Кассиопеи, Вега).

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #13 : 30 Мая 2016 [21:11:05] »
вот ещё спектр солнечного света при тех же основных условиях.

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #14 : 30 Мая 2016 [22:16:24] »
а чего они такие полосатые поперек дисперсии?

Оффлайн ysdanko

  • *****
  • Сообщений: 11 002
  • Благодарностей: 227
    • Сообщения от ysdanko
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #15 : 30 Мая 2016 [22:23:51] »
а чего они такие полосатые поперек дисперсии?
Вдоль  ;D

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #16 : 30 Мая 2016 [22:57:29] »
Вдоль
Совершенно верно - вдоль. Ответ прост - при снятии спектров звёзд в бесщелевой схеме спектр разворачивается в вертикальном направлении (т.е. поперёк направления дисперсии света решёткой) за счёт рассинхронизации трекинга монтировкой по оси прямого восхождения, то есть за счет выставления скорости, отличной от звездной (в частности, можно ведение просто выключить). При этом атмосферная конвекция хаотично меняет изображение звезды в нулевом дифракционном порядке, и как следствие меняется яркость соответствующей полной горизонтальной полоски в спектре (в данном случае в спектре первого порядка). Спектр солнечного света был снят несколько иначе - в качестве источника выступало отражение солнечного света от рабочей гладкой части обычной отвертки (можно использовать швейную иглу, металлическую спицу, и т.п.), и горизонтальная полосчатость - следствие шероховатостей вдоль стержня отвертки и соответствующих различий её отражательной способности. Аналогичная картина может наблюдаться и при использовании спектрографа с входной щелью - тогда аналогичным образом будут сказываться шероховатости лезвий щели и вытекающие отсюда случайные колебания её ширины на различных участках щели. Во всех этих вариантах такие горизонтальные особенности почти не влияют на анализ спектра, и от них можно избавиться суммированием яркостей пикселов по вертикальным столбцам и переводом двумерной картинки в график функции одной переменной - зависимости интенсивности от номера пиксела по горизонтали (после калибровки спектра по длинам волн она превратится в зависимость интенсивности от длины волны).

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #17 : 31 Мая 2016 [06:56:02] »
а чего они такие полосатые поперек дисперсии?
Вдоль  ;D

хмм.. это интересный вопрос лингвистики) вытянута полоска вдоль, но градиент (и полоски) возникает поперек дисперсии.

в качестве источника выступало отражение солнечного света от рабочей гладкой части обычной отвертки
собственно удивило, что спектр солнца похож на щелевой. теперь все понятно.

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #18 : 31 Мая 2016 [09:11:34] »
хмм.. это интересный вопрос лингвистики) вытянута полоска вдоль, но градиент (и полоски) возникает поперек дисперсии.
согласен, есть такой момент!

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #19 : 31 Мая 2016 [18:30:58] »
Справедливости ради, а также в помощь автору темы, следует отметить, что вопросы про спектроскопию и(или) спектрографию разных, в т.ч. астрономических объектов, и вопросы по соответствующему оборудованию уже несколько раз поднимались и обсуждались на нашем форуме в разные годы. Не претендуя на полноту обзора, могу привести такие найденные темы:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,92679.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,37288.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,126211.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93694
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,138378.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,41377.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,61604.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,11314
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,3966
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,84865.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,112465
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,21531.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,27597.0.html
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,19745
Как я уже говорил чуть выше, систематической картины эти темы не дают, но в них затронуты многие принципиальные моменты, в ряде случаев даны полезные рекомендации и примеры реальных самодельных работающих приборов, и ещё масса ссылок на сторонние ресурсы.