Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Наивные вопросы про спектроскопию  (Прочитано 27842 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #20 : 31 Мая 2016 [18:37:15] »
думаю, что, с учетом специфичности этой тематики и очевидного интереса к ней со стороны ряда участников форума и вообще ЛА, надо бы на форуме сделать для неё отдельный раздел, например, "Астроспектрография" - но это уже на усмотрение модераторов и администрации сайта.
« Последнее редактирование: 31 Мая 2016 [22:17:51] от Михаил Марычев »

Оффлайн ZvezdaАвтор темы

  • ***
  • Сообщений: 183
  • Благодарностей: 30
  • Прекрасный день!
    • Сообщения от Zvezda
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #21 : 01 Июн 2016 [08:12:04] »
Всем привет! Огромное спасибо за комментарии, ссылки и дискуссию. Докладываю о результатах. Оказалось - это было неожиданностью для меня, спасибо вашим подсказкам - что вид спектра критически зависит от фокусировки, намного критичнее, чем просто фото звезд. Пришлось применить и пробные экспозиции, и диафрагмирование до 1:10, в результате линии поглощения проработались без труда. Привожу фото спектра Веги и троицы Марс-Юпитер-Антарес. Снялся вопрос и о том, что все спектры похожи - тут меня убедило и фото Гиад, приведенное в одном из постов, где на первый взгляд все спектры "просто радуги", и то, что при внимательном изучении спектры все-таки разные.
Не оправдалась высказанная тут гипотеза, что длинная экспозиция выжигает линии. Чем длиннее экспозиция, когда звезда успевает хорошо сместиться, тем лучше видны линии.
Попробовала радикально увеличить фокус, для этого вместо 50 мм объектива взяла зеркальный 500 мм (корейский аналог МТО-500), впечатления спортные. Из-за того, что объектив существенно шире призмы, светопотери велики, и такой метод можно рекомендовать только, если у вас есть достаточного размера решетка. В то же время спектры стало удобнее рассматривать. Несмотря на то, что у капризного объектива не удалось до конца решить проблемы фокусировки и результат мог бы быть лучше, линии все-таки есть, привожу вчерашний спектр Марса.
В принципе все вопросы, поставленные в начале поста, решены. Но с вашего позволения я буду и дальше рассказывать о своих опытах и о том, с какими трудностями столкнулась.

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #22 : 01 Июн 2016 [09:17:36] »
вид спектра критически зависит от фокусировки
Верно. Ещё необходимо уточнить, что за качеством фокусировки надо следить по тем участкам спектра, где хорошо видны спектральные линии. К сожалению, добиться равномерно хорошей фокусировки по всей длине спектра невозможно. Ещё важно, чтобы направление дисперсии (направление, в котором вытянут спектр) было на матрице камеры или вертикально, или горизонтально, то есть параллельно соответствующим цепочкам пикселов, в этом случае спектральные линии будут ориентированы вдоль них - это сильно облегчает видимость этих линий и возможность отфокусироваться по ним, и главное - существенно повышает качество результатов при последующем количественном анализе спектра. Следовательно, узел крепления объективной призмы или решётки должен предусматривать возможность поворота вокруг оси объектива и фиксации в выбранном положении.

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #23 : 01 Июн 2016 [09:25:45] »
Добавлю ещё кое-что. Если использовать не призму, а решётку, то удобно, когда на матрице умещается и собственно изображение звезды (нулевой дифракционный порядок), и её спектр. При фокусировке надо смотреть на особенности спектра, и когда она достигнута наилучшим образом, легко увидеть, что изображение звезды слегка не в фокусе - и это нормально. При этом польза от наличия изображения звезды в нулевом порядке дифракции - в возможности использовать соответствующую точку на матрице как начало отсчета длины волны излучения для калибровки спектра по длинам волн (в том числе для оценки линейной дисперсии системы). В случае призмы этого плюса нет - виден только спектр, и калибровка по длинам волн будет затруднена. Ещё одна причина, по которой труднее калибровать спектр, полученный призмой, состоит в зависимости угловой дисперсии призмы от длины волны (из-за того, что зависимость показателя преломления в синей области более крутая, чем в красной).

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #24 : 01 Июн 2016 [09:44:47] »
Не оправдалась высказанная тут гипотеза, что длинная экспозиция выжигает линии. Чем длиннее экспозиция, когда звезда успевает хорошо сместиться, тем лучше видны линии.
Это верно лишь частично - надо сначала уточнить, включено ведение по RA на звездной скорости, или скорость другая (в частности, ведение выключено). Если включено на звездной скорости, то для звезды спектр будет очень тонкой полоской шириной несколько пикселов. В этом случае "пережечь" спектр как минимум в некоторой его части и потерять видимость спектральных линий из-за этого - легко. Ещё при этом в размазывание линий будут вносить вклад хаотичные колебания положения изображения звезды за счет атмосферной конвекции и дрожания монтировки (ветер, ошибки ведения и т.п.). А если скорость ведения заметно отличается от звездной или ведение выключено, то спектр растягивается в поперечном направлении, изображение звезды представляет из себя тонкую полоску (как если бы спектрограф имел входную щель), и спектральные линии тоже пересекают спектр по всей его ширине (поперёк направления дисперсии) и становятся поэтому хорошо видными несмотря на вибрации и особенности сиинга. Наилучший эффект будет, если, как я уже отметил выше, спектр будет ориентирован по горизонтали или вертикали матрицы.

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #25 : 01 Июн 2016 [12:36:06] »
В принципе все вопросы, поставленные в начале поста, решены.

ну тогда еще одно замечание. на фото 2 в первом посте призма стоит не оптимальным образом. поверните ее так, чтобы одно из оснований было параллельно оптической оси. это будет ближе к оптимальному положению хотя тоже не идеально. оптимальный угол можно определить зная марку стекла призмы или экспериментально с помощью зеленого лазера.

Оффлайн ZvezdaАвтор темы

  • ***
  • Сообщений: 183
  • Благодарностей: 30
  • Прекрасный день!
    • Сообщения от Zvezda
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #26 : 01 Июн 2016 [23:33:24] »
оптимальный угол можно определить зная марку стекла призмы или экспериментально с помощью зеленого лазера.
Не могли бы вы хотя бы в двух словах рассказать о методике с лазером (у меня правда красная указка)
В случае с 500-мм объективом все так уродски держалось на скотче, что регулировать наклон призмы было трудно. Но на 50-мм объективе я все крепко сделала, там все возможности есть

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 #27 : 02 Июн 2016 [00:20:34] »
В том смысле, что вы призму своей входной гранью развернули плашмя к потоку света. Однако при этом на выходе вы больше  хоть и получаете спектр, но угол разворота не тот. (см рисунок-ваше направление-черное). а надо бы развернуть на розовое направление. То есть заклонить верхний край призмы к объективу. А понятьть какие углы разворота будут оптимальны можно при помощи зеленого лазера (середина спектра). Впустить его в грань сбоку и вращая призму понять при каком угле разворота его отклонение будет наибольшем. На этом наклонении по лазерному пятну и должен находиться объектив.

От оптимальности углов зависит ширина спектра... По уму, если нацеловаться на что-то более серьезное, то надо брать призму гранями побольше... и как-то попытаться очень точно отфокусировать объектив. Если у вас цель-спектры метеоров, то зажимать диафрагму не получится. Надо вбирать крохи яркости за столь скоротечный срок его существования. Даже просто яркое фото метеора и то непросто получить. А спектр и того сложнее.Значит нужны бОльшие значения диафрагм около 2.8 и качественный объектив. Не будет ли такого, что открытая диафрагма будет больше ширины грани призмы?
« Последнее редактирование: 02 Июн 2016 [00:31:47] 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 библиограф

  • *****
  • Сообщений: 9 330
  • Благодарностей: 759
    • Сообщения от библиограф
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #28 : 02 Июн 2016 [18:23:52] »
 Всё это излишнее !
Подойдите к сварщику и попросите зажечь дугу между графитовым и железным электродом;
в спектре дуги будут все линии метеорного спектра.
Установите позади объектива матовое стекло и получите изображение спектра, наблюдая дугу
метров с двадцати; подберите надлежащее положение призмы. 

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #29 : 02 Июн 2016 [23:34:20] »
От оптимальности углов зависит ширина спектра...

неа. потери на призме растут при не оптимальном расположении.

Подойдите к сварщику и попросите зажечь дугу между графитовым и железным электродом;

да, наверное это проще, чем лазер)
красный тоже подойдет. не так велика дисперсия, чтобы разница был критичной.
оптимальный угол: когда угол падения на призму примерно равен углу под которым луч выходит. лазерная указка, темнота и пара сигарет будут оптимальны для проведения опыта. для некурящих - используйте бумажный экран и рулетку.

сделать нормальную калибровку по длинам волн в вашем случае (без щели) будет сложно. можно определить дисперсию (ангстрем/пиксель) по звездам. а привязку каждого спектра выполнять по теллурическим линиям кислорода (6869, 7605). дисперсию лучше приближать полиномом.

Оффлайн Piter_Korn

  • *****
  • Сообщений: 2 190
  • Благодарностей: 35
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Piter_Korn
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #30 : 03 Июн 2016 [09:29:19] »
To   Михаил Марычев
 Михаил, а не подскажете каким образом можно "уложить" спектр на матрицу, если его длина в фокальной плоскости спектрометра , ну , скажем, 50 мм.
Речь идет о конструкции спектрометра с ДР на отражение.
Извиняюсь перед топикстартером.

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #31 : 03 Июн 2016 [11:06:28] »
To   Михаил Марычев
 Михаил, а не подскажете каким образом можно "уложить" спектр на матрицу, если его длина в фокальной плоскости спектрометра , ну , скажем, 50 мм.
С сохранением соответствующей линейной дисперсии и с той же коллимирующей оптикой это не получится сделать совсем просто. Никак резко разрезать спектр на две части в промежуточной между матрицей и объективом области (и потом направить одну из половинок тоже на матрицу) не получится - в этой области ещё не сформировано резкое изображение спектра. Вариант, аналогичный эшелле-спектрометру, тоже не получится при работе со спектром первого порядка. Действительно, допустим, что диапазон, в котором наша схема чувствительна, 350-750 нм. Тогда второй порядок дифракции для света с длиной волны 350 нм попадёт на место первого порядка для света с длиной волны 700 нм, то есть в диапазоне 350-700 нм (а это бОльшая часть требуемого интервала 350-750 нм) вообще не будет наложения порядков - эшелле-схема становится бессмысленной.  Чем-то похожий на схему эшелле-спектрометра был бы такой вариант: вместо одной решётки поставить составную - из двух решёток с одинаковой плотностью штрихов, развернутых друг относительно друга вокруг оси, параллельной направлениям штрихов обеих решёток (чтобы образовался двугранный угол), и чтобы суммарная линейная апертура этих решёток покрывала апертуру коллиматора, подобрав указанный угол таким, чтобы на матрице друг на друга наложились две половинки спектра - "красная" и "синяя" (и та и та в первых порядках дифракции - за счет этого они обе будут достаточно яркие). Далее разделить их кросс-диспергирующей призмой. Какие другие варианты? Например, состыковать рядом две матрицы в одной фокальной плоскости, но, во-первых, надо ещё поискать такие матрицы, чтобы можно было их поставить почти рядом (и всё равно какая-та (малая) часть спектра в его середине будет потеряна), во-вторых, объектив должен давать поле с малой кривизной (или, установив плоскости двух матриц так, чтобы получился двугранный угол, чуть меньший 180 град., можно было бы частично избавиться от влияния кривизны поля). Можно сделать возможность поворота дифракционной решётки, и снимать спектр по частям - но этот очевидный способ, как я понял, Вас не устраивает. Простой вариант - взять решётку с меньшей плотностью штрихов и (или) объектив с меньшим фокальным расстоянием (при этом уменьшится линейная дисперсия).
« Последнее редактирование: 04 Июн 2016 [10:55:31] от Михаил Марычев »

Оффлайн Piter_Korn

  • *****
  • Сообщений: 2 190
  • Благодарностей: 35
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Piter_Korn
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #32 : 03 Июн 2016 [11:50:30] »
Спасибо за развернутый ответ!
ОДНАКО, ДР только одна, и "частая" 2000 штр./мм, второго порядка уже почти не видно (угол > 60 град.). При моей оптике длина спектра еще больше чем 50 мм в первом порядке. Фотоприеммник Кенон 450....
Сейчас занимаюсь телескопом, спектрометр пока не испльзую....  лежит , дожидается.
Апертура колиматора 80 мм и уменьшать не хочется т.к. площадь решетки позволяет .
Еще раз спасибо.

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #33 : 03 Июн 2016 [12:00:22] »
При моей оптике длина спектра еще больше чем 50 мм в первом порядке.

используйте объектив в меньшим фокусным расстоянием. или дисперсия высокая так нужна?

Оффлайн Piter_Korn

  • *****
  • Сообщений: 2 190
  • Благодарностей: 35
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Piter_Korn
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #34 : 03 Июн 2016 [12:03:18] »
Цитата
или дисперсия высокая так нужна?
Нужна профессионалам, а я - любитель. Какая получилась, такая и есть.

Оффлайн krussh

  • *****
  • Сообщений: 2 460
  • Благодарностей: 112
  • http://www.soulfulbits.com/
    • Сообщения от krussh
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #35 : 03 Июн 2016 [12:15:10] »
Цитата
или дисперсия высокая так нужна?
Нужна профессионалам, а я - любитель. Какая получилась, такая и есть.

тогда тем более проще всего уменьшить дисперсию за счет уменьшения фокусного расстояния. все остальные варианты (эшелле, дихроики и прочее) существенно дороже.

опишите подробнее. у вас щелевой или бесщелевой спектрограф?
если первое, то какое относительное отверстие телескопа, фокус и  диаметр коллиматора, размер решетки и фокус и диаметр объектива?

если второе, то какой диаметр и фокус объектива, параметры решетки?

Оффлайн Piter_Korn

  • *****
  • Сообщений: 2 190
  • Благодарностей: 35
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Piter_Korn
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #36 : 03 Июн 2016 [21:30:05] »
Ну вот это моя моделька со всеми правильными размерами и углами. По крайней мере прикидки были сделаны на ней.

Оффлайн Piter_Korn

  • *****
  • Сообщений: 2 190
  • Благодарностей: 35
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Piter_Korn
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #37 : 03 Июн 2016 [21:38:57] »
Yглы

Оффлайн Михаил Марычев

  • ***
  • Сообщений: 161
  • Благодарностей: 12
    • Сообщения от Михаил Марычев
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #38 : 04 Июн 2016 [13:56:49] »
ДР только одна, и "частая" 2000 штр./мм
Для Вашей решётки я попробовал оценить, что мы можем получить для первого порядка дифракции для диапазона спектра 350-700 нм.
Две следующие картинки с комментариями справа поясняют сделанные оценки.

Оффлайн Piter_Korn

  • *****
  • Сообщений: 2 190
  • Благодарностей: 35
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Piter_Korn
Re: Наивные вопросы про спектроскопию
« Ответ #39 : 04 Июн 2016 [20:39:48] »
Спасибо большое!    Буду разбираться.
первоначально я использовал информацию
http://www.astrosurf.com/buil/us/stage/calcul/design_us.htm
и, собственно по ней , применительно к имеющейся в наличии оптике, и соорудил этот (пока) макет.
Фотографировать еще не пробовал, просто установил экранчик в фокальной плоскости объектива и обнаружил, что длина спектра .... Огого.
Имеется еще дублет - склейка F 200 D 90. Можно ее попробовать в качестве колиматора, однако это не сильно уменьшит длину спектра, но у этой стекляхи пока нет корпуса - нужно точить (станок имеется).

Вот что откопал:  обновления !
http://www.astrosurf.com/buil/us/compute/compute.htm
« Последнее редактирование: 04 Июн 2016 [21:22:05] от Piter_Korn »