Wann werden Keilprismen verwendet, um chromatische Effekte der atmosphärischen Brechung zu korrigieren? (atmosphärische Dispersion)

Atmosphärische Brechung (siehe unten) tritt auf, weil die Erdatmosphäre einen Brechungsindex hat, der sich von Eins unterscheidet.

Der Kommentar von @ MikeG erwähnt, dass diese Brechung eine chromatische Komponente hätte (da der Luftindex mit der Wellenlänge variiert) und dass Beobachter manchmal ein Keilprisma verwenden, um dies zu korrigieren.

Ich nehme an, es wäre für ein Breitbandbild wichtiger als für eine Schmalbandbildgebung.

  1. Wie oft wird das heutzutage in der Praxis gemacht?
  2. Wie oft wurde dies in der Vergangenheit mit Emulsion anstelle von CCDs gemacht?
  3. Gibt es bemerkenswerte Fälle oder Beobachtungen, bei denen dies sehr wichtig ist/war?
  4. Wie stark ist die Wirkung ungefähr? Wenn die durchschnittliche Brechung 2 Bogenminuten beträgt, wie viele Bogenminuten müsste ein Glaskeil ungefähr haben, um die chromatische Aberration der Atmosphäre zu korrigieren?

Diagramm der atmosphärischen Refraktion gegenüber der scheinbaren Höhe unter Verwendung der Formel von GG Bennett von 1982. Autor: Jeff Conrad

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Ich habe gerade erfahren, dass sogenannte Atmospheric Dispersion Correctors (ADC) auf diversen Webseiten für Preise um die 0,2k$ angepriesen werden, also ADCvielleicht ein hilfreiches Stichwort hier.
Die ESO hat auch eine Seite über die Mathematik der atmosphärischen Dispersionskorrektur, die ich interessant fand. Wenn Sie Deutsch können (oder Ihren bevorzugten Online-Übersetzer verwenden), gibt es auch Wie stark ist die Unschärfe durch Dispersion? ("Wie viel Unschärfe wird durch Streuung verursacht?")
Ich verstehe nicht, was Sie mit "Wie oft wurde das früher mit Emulsion statt mit CCDs gemacht?" gemeint haben. Meinst du nicht ADC statt CCD? CCD ist der Sensor, und das Richten von Licht durch eine Emulsion mit einem Brechungsindexgradienten wäre eine Lösung, um den Brechungsindexgradienten der Atmosphäre in der Dämmerung oder im Morgengrauen zu korrigieren. Oder von was für einer Emulsion redest du?
@ B--rian Ich denke, es ist eine Frage, wie alt wir sind. Fotografische Emulsion = „Film“ wurde verwendet, bevor CCDs erfunden wurden (z. B. Fotoplatten ). Erinnern Sie sich an Filmkameras? Kodachrome oder Fujichrome? Ihre Schnappschüsse als Filmrolle in den Laden mitnehmen und Ihre Bilder 3-5 Tage später zurückbekommen?
Ups, jetzt verstehe ich. Ich habe auch mit fotografischem Film gearbeitet (allerdings nicht in der Astronomie), aber den Begriff Emulsion kannte ich noch nicht.

Antworten (1)

Teilantwort, hier ist ein bemerkenswertes Beispiel.

Warum verwendet X-Shooter doppelte Durchgänge durch Prismen für die Echelle-Kreuzdispersion anstelle von Gittern? informiert uns, dass Prismen in diesen erstaunlichen Instrumenten stark verwendet werden. (verwandt: Was sind die Vor- und Nachteile verschiedener Arten von Echelle-Spektrographen-Kreuzdispergierern? )

  1. Gibt es bemerkenswerte Fälle oder Beobachtungen, bei denen dies sehr wichtig ist/war?

Ja! X-Shooter:

Das Konzept von X-Shooter wurde mit einem Hauptziel vor Augen definiert: der höchstmögliche Durchsatz über den Wellenlängenbereich von der atmosphärischen Grenze bis zum nahen Infrarot bei einer Auflösung, bei der das Instrument in einer halbstündigen Belichtung himmelbegrenzt ist.

sagt X-Shooter, der neue Breitband-Spektrograph mit mittlerer Auflösung am Very Large Telescope der ESO .

Die Option, einen einzelnen Spalt in der Brennebene des Teleskops zu verwenden, wurde verworfen, weil es schwierig war, ein hocheffizientes Relaissystem und eine Korrektur der atmosphärischen Dispersion für den gesamten Spektralbereich zu entwickeln ...

Das optische Design ermöglicht die Einführung von zwei kurzwelligen atmosphärischen Dispersionskorrektoren (ADC) und die Fokussierung des Ziels auf die Schlitzeinheiten am Eingang der jeweiligen Arme.

Da das Teleskop interessanterweise in der Nähe einer Wellenlänge ** verfolgt, ist es interessanterweise auch notwendig, die Verfolgung auch für die atmosphärische Dispersion zu korrigieren:

Für Schlitzbeobachtungen (aber nicht IFU) kompensieren diese Kippspiegel auch Verschiebungen aufgrund atmosphärischer Differenzialbrechung zwischen der Teleskop-Tracking-Wellenlänge (festgelegt auf 470 nm) und der unbewegten Wellenlänge der beiden atmosphärischen Dispersionskorrektoren (für UVB- und VIS-Arme, siehe Abschn. 2.2.7) und die Mitte des atmosphärischen Ausbreitungsbereichs für den NIR-Arm.

Hier ist der Großteil der Beschreibung:

2.2.7. Der Fokusreduzierer und die atmosphärischen Dispersionskorrektoren

Sowohl der UVB- als auch der VIS-Vorschlitzarm enthalten einen Fokusreduzierer und einen atmosphärischen Dispersionskorrektor (ADC). Diese Fokusreduzierer-ADCs bestehen aus zwei Dubletten, die auf zwei gegenläufig rotierende Doppelprismen zementiert sind. Die Fokusreduzierer bringen das Öffnungsverhältnis von f/13,41 auf f/6,5 und liefern eine gemessene Plattenskala am Eintrittsspalt der Spektrographen von 3,91′′/mm im UVB und 3,82′′/mm im VIS. Die ADCs kompensieren die atmosphärische Dispersion, um Spaltverluste zu minimieren und die Ausrichtung des Spalts auf jeden Positionswinkel am Himmel bis zu einer Zenitentfernung von 60° zu ermöglichen. Die Nullabweichungswellenlängen sind 405 und 633 nm für die UVB- bzw. die VIS-ADCs. Bei Spaltbeobachtungen werden ihre Positionen alle 60 Sekunden auf der Grundlage von Informationen aus der Teleskopdatenbank aktualisiert.

Da der IFU den ADCs im optischen Zug vorausgeht, ist für IFU-Beobachtungen keine Korrektur der atmosphärischen Dispersion verfügbar, und die ADCs sind in diesem Beobachtungsmodus auf ihre neutrale Position eingestellt.

Der NIR-Arm ist nicht mit einem ADC ausgestattet. Der Kipp-/Neigespiegel des NIR-Arms kompensiert die atmosphärische Brechung zwischen der Teleskop-Tracking-Wellenlänge (470 nm) und 1310 nm, was der Mitte des atmosphärischen Dispersionsbereichs für den NIR-Arm entspricht. Das bedeutet, dass diese Wellenlänge im Zentrum des NIR-Spalts gehalten wird. Bei einem Zenitabstand von 60° beträgt die Länge des von der Atmosphäre gestreuten Spektrums 0,35′′, sodass die Extrema des Spektrums gegenüber der Spaltmitte um bis zu 0,175′′ verschoben sein können.

Ich kann kein separates Bild des Dispersionskorrekturprismas finden, wahrscheinlich weil es vor den Eintrittsschlitzen der Spektrometer platziert ist.

Wann werden Keilprismen verwendet, um chromatische Effekte der atmosphärischen Brechung zu korrigieren? (atmosphärische Dispersion)
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