Allgemeiner Prozess zur Berechnung, wie die Beugungsspitzen eines Teleskops aussehen würden?

Ich habe diese Frage zu den Beugungsspitzen des JWST gelesen und war ziemlich überrascht von der Größe der 4 Sätze von Beugungsspitzen. JWST-Bildbeugungsspitzen. 6 große Stacheln in einem sechseckigen Muster und zwei kleinere Stacheln orthogonalDas große sechseckige Stachelmuster wird meiner Meinung nach von der Wabenform der Primärspiegel gebildet, während die kleinen horizontalen Stacheln von dem einen Stützträger gebildet werden, der nicht mit den sechseckigen Achsen ausgerichtet ist.
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Ich hätte erwartet, dass der vertikale Arm eine viel größere Beugungsspitze hat als die Wabenform der Hauptspiegel. Warum ist dies nicht der Fall ?

Wie würde ich außerdem vorgehen, um das Beugungsspitzenmuster für eine beliebige 2D-Sekundärspiegel-Stützstrukturform zu berechnen, die eine Punktquelle beobachtet? Meine Intuition sagt mir, dass dies eine Art integrale Transformation sein wird. Es sollte zumindest eine Möglichkeit geben, es anzunähern, ohne die sich durch die Linsen ausbreitende Vollwellengleichung berechnen zu müssen.

Ich bin mir nicht sicher, wie viel von meiner Antwort hier auch hier gilt. "Ich hätte erwartet, dass der vertikale Arm eine viel größere Beugungsspitze hat als die Wabenform ..." "größer" kann zwei Komponenten haben; Stärke oder Intensität und Länge oder Umfang. Je breiter das Merkmal ist, desto enger ist sein Beugungsmuster. Sehr dünne Merkmale werden also viel weiter gebeugt, aber diese Spitzen werden schwächer in der Gesamtleistung und viel schwächer in der Leistung pro Pixel sein.
@uhoh Ich habe diese Frage gelesen, bevor Sie Ihre Antwort gepostet haben, und ja, sie beantwortet im Grunde auch meine. Hätte wissen sollen, dass es eine Fourier-Transformation war!
Technisch sehen wir abs (FT) ^ 2 = Leistung, da die Fotodetektoren das elektrische Feld nicht direkt messen. Das bedeutet auch, dass alle coolen Informationen, die in der Phase der FT gespeichert sind, verloren gehen, was eine Sache ist, die die Rückrechnung von Wellenfrontfehlern aus Punktspreizfunktionen manchmal so schwierig macht. Aber ich denke, Ihre Frage hier kann und sollte eine vollständigere und informativere Antwort haben als dieses schnelle Python-Skript.
Wie @uhoh zeigt, wird die Beugung von den Kanten von Spiegel zu Nicht-Spiegel dominiert, während die Kanten von Spiegel zu Spiegel fast vernachlässigt werden können. Wenn Sie alle Kanten zählen, die in eine bestimmte Richtung gehen, und ihre Gesamtlänge mit der des mittleren Booms vergleichen, werden Sie sehen, dass Spiegelkanten dominieren.
Vielleicht interessieren Sie sich für WebbPSF , das verwendet wird, um die Punktverteilungsfunktion für den JWST-Belichtungszeitrechner zu simulieren, der POPPY (Physical Optics Propagation in PYthon) verwendet, das die Fraunhofer- und Fresnel-Beugung simuliert
@pela Ich denke immer noch, dass es eine Diskrepanz gibt, dass der Schatten des Booms im tatsächlichen Sternbild viel weniger Einfluss zu haben scheint als in der FFT des Spiegel-Selfies.
@RogerWood Soweit ich verstehe, wie das Selfie aufgenommen wurde, wäre das keine ebene Welle, daher würde ich nicht erwarten, dass die Beugung ähnlich ist.
@pela ja, ich denke, der Unterschied besteht darin, dass die Beugung um die Ausleger nicht an der Oberfläche des Spiegels auftritt und die Wellenfronten entlang der Länge der Kanten nicht konstruktiv interferieren - wie sie von den Kanten auf der Oberfläche kommen der Spiegel.

Antworten (1)

Die Beugung lässt sich leicht (in dem Sinne, dass Ihr College-Professor sie als Hausaufgabe aufgibt :-) ) anhand der Struktur einer beliebigen Blende berechnen. Wenn Sie mit einem Optik-Lehrbuch beginnen und über Fresnell- und Fraunhofer-Zonen lesen, erhalten Sie die Grundidee. Für komplizierte Strukturen ist die Lösung im Grunde eine Überlagerung des Beugungsmusters von jeder Apertur (zum Beispiel ein Einzelschlitzmuster, das wiederholt für eine Reihe von identischen Schlitzaperturen angewendet wird).

Allgemeiner Prozess zur Berechnung, wie die Beugungsspitzen eines Teleskops aussehen würden?
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