Дифракционные пики — это линии, исходящие от ярких источников света, вызывающие на фотографиях и в зрении так называемый эффект звездообразования [1] или солнечных звезд [2] . Это артефакты , вызванные дифракцией света вокруг опорных лопаток вторичного зеркала телескопов-рефлекторов или краев некруглых апертур камеры , а также вокруг ресниц и век глаза.
Несмотря на то, что этот эффект похож по внешнему виду, он отличается от «вертикального размытия» или «размытия», которое появляется, когда яркие источники света захватываются датчиком изображения устройства с зарядовой связью (CCD) .
В подавляющем большинстве конструкций телескопов-рефлекторов вторичное зеркало должно быть расположено на центральной оси телескопа и, следовательно, должно удерживаться стойками внутри трубы телескопа. Независимо от того, насколько хороши эти опорные стержни, они преломляют падающий свет от рассматриваемой звезды, и это проявляется в виде дифракционных пиков, которые представляют собой преобразование Фурье опорных стоек. Шипы представляют собой потерю света, который можно было бы использовать для изображения звезды. [3] [4]
Хотя дифракционные пики могут затемнить части фотографии и нежелательны в профессиональных целях, некоторым астрономам-любителям нравится визуальный эффект, который они придают ярким звездам – вид « Вифлеемской звезды » – и они даже модифицируют свои рефракторы, чтобы продемонстрировать тот же эффект [5] . ] или для помощи в фокусировке при использовании ПЗС-матрицы . [6]
В небольшом количестве конструкций телескопов-рефлекторов дифракционные пики избегаются за счет размещения вторичного зеркала вне оси. Ранние внеосевые конструкции, такие как телескопы Гершеля и Шифшпиглера , имели серьезные ограничения, такие как астигматизм и большие фокусные расстояния, что делало их бесполезными для исследований. Брахимедиальная конструкция Людвига Шупмана , в которой используется комбинация зеркал и линз, способна идеально корректировать хроматическую аберрацию на небольшой площади, а конструкции, основанные на брахимедиальной конструкции Шупмана, в настоящее время используются для исследования двойных звезд .
Существует также небольшое количество внеосевых беспрепятственных всеотражающих анастигматов , которые дают оптически совершенные изображения.
У рефракторных телескопов и их фотографических изображений нет такой проблемы, поскольку их линзы не поддерживаются крестовинными лопастями.
Ирисовые диафрагмы с подвижными лепестками используются в большинстве современных объективов фотоаппаратов для ограничения света, попадающего на пленку или сенсор. В то время как производители пытаются сделать апертуру круглой для получения приятного боке , при уменьшении диафрагмы до высоких чисел f (маленькой диафрагмы) ее форма стремится к многоугольнику с таким же количеством сторон, как и у лепестков. Дифракция распространяет световые волны, проходящие через отверстие перпендикулярно почти прямому краю, причем каждый край дает два шипа, расположенных на 180 ° друг от друга. [7] Поскольку лопасти равномерно распределены по кругу, на диафрагме с четным количеством лепестков дифракционные пики от лопастей на противоположных сторонах перекрываются. Следовательно, диафрагма с n лепестками дает n пиков, если n четное, и 2 n шипов, если n нечетное. [8]
На изображениях телескопов с сегментированными зеркалами также наблюдаются дифракционные всплески из-за дифракции от краев зеркал. Как и раньше, два пика перпендикулярны каждому краю, в результате чего на фотографиях, сделанных космическим телескопом Джеймса Уэбба, получается шесть пиков (плюс два более слабых из-за паука, поддерживающего вторичное зеркало) . [9]
.jpeg/1280px-A_Wreath_of_Star_Formation_in_NGC_7469_(potm2212a).jpeg)
Неправильно очищенная линза или покровное стекло, а также линза с отпечатком пальца могут иметь параллельные линии, которые преломляют свет аналогично опорным лопастям. [10] Их можно отличить от пиков из-за некруглой апертуры, поскольку они образуют заметное размытие в одном направлении, а от ПЗС-цветков их можно отличить по наклонному углу.
При нормальном зрении дифракция на ресницах (и на краях век, если человек щурится) вызывает множество дифракционных пиков. Если ветер, то движение ресниц вызывает появление шипов, которые движутся и мерцают. После моргания ресницы могут вернуться в другое положение, и дифракционные шипы начнут прыгать. Это классифицируется как энтоптическое явление .
Дифракционный всплеск при нормальном человеческом зрении также может быть вызван некоторыми волокнами хрусталика глаза, которые иногда называют линиями шва . [11]
Кросс -экранный фильтр , также известный как звездный фильтр, создает звездный узор с помощью очень тонкой дифракционной решетки, встроенной в фильтр, а иногда и с помощью призм в фильтре. Количество звезд зависит от конструкции фильтра, как и количество точек, которые имеет каждая звезда.
Похожий эффект достигается при фотографировании яркого света через оконную сетку с вертикальными и горизонтальными проводами. Углы полосок креста зависят от ориентации экрана относительно камеры. [7]
В любительской астрофотографии маску Бахтинова можно использовать для точной фокусировки небольших астрономических телескопов. Свет от яркой точки, такой как изолированная яркая звезда, достигающий разных квадрантов главного зеркала или линзы, сначала проходит через решетки в трех разных ориентациях. Половина маски образует узкую X-образную форму из четырех дифракционных пиков (синий и зеленый на иллюстрации); другая половина образует прямую линию из двух шипов (красный). Изменение фокуса приводит к перемещению фигур относительно друг друга. Когда линия проходит точно через середину «X», телескоп находится в фокусе и маску можно снять.
.jpg/1280px-thumbnail.jpg)
