Jak bardzo spadek temperatury wpływa na ostrość?

W odpowiedzi na pytanie „Jakie cechy soczewki są ważne w astrofotografii?” wspomniano: „Jeśli temperatura gwałtownie się zmieni, może być konieczne ponowne ustawienie ostrości, ponieważ różne materiały w obiektywie będą się rozszerzać i kurczyć w różnym tempie”. Ale przyjęta odpowiedź na pytanie „Jak się skupić w bardzo ciemnych warunkach?” sugeruje oznakowanie taśmy na soczewce, i czy nie okaże się to bezużyteczne, gdy temperatura spadnie w nocy?

Czy można wcześniej oszacować przesunięcie ostrości, kiedy ostrość została najpierw znaleziona wieczorem w 5 stopniach Celsjusza, a następnie w nocy temperatura spadła do -10 stopni Celsjusza? Jak obliczyć lub oszacować przesunięcie ostrości między tymi temperaturami?

Z drugiej strony, czy jest prawdopodobne, że zmiana temperatury o 15 stopni Celsjusza (27 F) naprawdę powoduje przesunięcie ostrości tak bardzo, że musiałbym ponownie ustawić ostrość? Jak drastyczna zmiana temperatury sprawia, że ​​zwykle konieczne jest ponowne ustawianie ostrości?

W moim przypadku jest to niewielki aparat podobny do dslr z obiektywem 14 mm, który ma nieco duży przedni element, a obiektyw waży więcej niż korpus aparatu. A ostrość byłaby w nieskończoności dla gwiazd.

Z mojego lektury wynika, że ​​ilość materiałów w „podręcznym” obiektywie powiększa się / kurczy, na przykład 15C, jest tak minimalna, że ​​nie warto o tym myśleć.

Jednak tak naprawdę staje się to problemem w przypadku dużych teleskopów, zarówno załamujących się, jak i odbijających światło (tym bardziej).

Dlaczego?

Jako (szorstki) przykład, wyobraźmy sobie duży teleskop odbijający, który ma długość ciała 3 m i jest zbudowany z rurowego aluminium. Pure aluminium pure ma liniową szybkość rozszerzalności cieplną 0,0000222 m / m / K, co oznacza, że ​​staje się on dłuższy / krótszy o 0,0222 mm na stopień Kelvina (lub C) na metr jego długości.

Dlatego teleskop skróciłby się o 0,0222 mm × 3 m × 15 ° C = 0,999 mm wraz ze spadkiem temperatury o 15 ° C. To w połączeniu z powiększeniem w zwierciadle wtórnym prowadzi do dramatycznego przesunięcia ostrości.

Myślę, że możesz sam zrobić eksperyment. Zrobiłbym kilka migawek (z kamerą, ustawieniami, ostrością i światłem zablokowanymi do tych samych wartości) i przy różnych temperaturach skośnego standardu krawędzi i zmierzyłbym MTF za pomocą wtyczki ImageJ i MTF lub Imatest . Następnie możesz wykreślić wykres MTF z różnymi temperaturami i zobaczyć wynik.

Myślę, że różne współczynniki rozszerzalności nie są jedynymi przyczynami tej zmiany, materiały mają różny współczynnik załamania światła przy różnych temperaturach i myślę, że powinieneś wziąć pod uwagę, że jeśli twój obiektyw stanie się bardzo zimny, w optyce może powstać kondensacja, ponieważ wewnątrz aparatu jest cieplej niż na zewnątrz.

Ogniskowa wzrasta o około 0,7 promila w zakresie temperatur od -10 do 20 ° C, a pozycja ogniskowania dziennego w nocy / temperaturowym w Hubble'u jest starannie modelowana (i nie są to proste relacje „skupienie vs temperatura”) i mieści się w zakresie 5- 7 mikronów. Ale nadal odchylenie tych modeli jest dość duże. Jedną rzeczą jest temperatura, drugą zmiany temperatury i rozprzestrzenianie się tej zmiany na komponenty w czasie, a następnie istnieje długa ekspozycja na te temperatury.

sprawdź to i to i to

Każda konstrukcja soczewki reaguje inaczej na zmiany temperatury. Zazwyczaj sprawdzam ostrość kilkakrotnie podczas sesji astrofotograficznej tak bardzo, aby mieć pewność, że przypadkowo nie zmieniłem ostrości jak z jakiegokolwiek innego powodu.

Oznaczenie taśmy zbliża Cię wystarczająco blisko, aby rozpocząć proces. Podczas ustawiania ostrości na słabo punktowych źródłach światła, takich jak gwiazdy, nic nie pojawia się w wizjerze ani nawet w trybie podglądu na żywo, dopóki ostrość nie zostanie prawie osiągnięta, ponieważ niewielka ilość światła jest rozproszona zbyt daleko, aby można ją było wykryć, gdy soczewka jest zbyt daleko od skupiać. Dopóki nie będziesz dość blisko ogniskowania nieskończoności, możesz przesuwać całe nocne niebo i nie widzieć niczego, na czym można by się skupić (chyba że księżyc jest widoczny). Gdy jesteś już blisko, tak jak gdybyś był właściwie skupiony przed zmianą temperatury, stosunkowo łatwo jest włączyć LV, powiększyć średnią gwiazdę, sprawdzić ostrość i w razie potrzeby skorygować. Wiele zależy od tego, jak ważne będą gwiazdy. Czasami nieco nieostry wygląda bardziej realistycznie, gdy jaśniejsze gwiazdy wydają się większe dla naszych oczu.

Fizyczne wielkości skurczu / rozszerzania się soczewki spowodowane zmianami temperatury w zakresie twojego pytania są bardzo małe. Ale wpływ tych kwot może być znaczący. Jeśli kołnierz montażowy kamery jest odsunięty nawet o 50 µm (50 mikronów lub 0,05 mm) z jednej strony na drugą, spowoduje to, że kamera nie będzie nadawać się do jakiegokolwiek krytycznego działania przy dużych otworach. Efekty można zobaczyć już przy 20 µm błędu. Astrofotografia, w której masz bardzo małe punktowe źródła światła w całym polu widzenia, jest często najbardziej krytyczną pracą wielu fotografów.