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浅谈光学望远镜的分辨本领 ——为什么60AZ达不到那样的效果

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考虑到那个帖子里还有很多吧友被欺骗和盗图者无知无畏,所以专门开个帖子仔细说明一下光学望远镜的分辨本领。


1楼2014-08-21 21:35回复
    这一点,得先从可见光是什么说起。


    2楼2014-08-21 21:36
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      IP属地:日本来自iPhone客户端3楼2014-08-21 21:36
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        前排围观


        IP属地:江苏来自Android客户端4楼2014-08-21 21:37
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          总所周知,光是一种电磁波,而波在传播过程中遇到障碍物,能够绕过障碍物的边缘前进,这种偏离直线传播的现象就被称为衍射现象。由于衍射效应,截面有限而又绝对平行的光束是不可能存在的。

          如图所示,这种衍射我们称之为夫琅禾费衍射,我们可以很明显的看出,衍射效应导致点成的像是一个中心亮斑和外围的一些同心亮环。中央为亮斑我们叫它艾里斑,半径为第一暗环的半径。


          5楼2014-08-21 21:37
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            当我们用光学仪器去观测天体时,比如一对双星,画面可以看成是许多不同颜色,不同亮度,不同位置的物点组成。由于夫琅禾费衍射,每个物点成的像实际上都是一个有一定大小的衍射斑,靠的太近的像斑就彼此重叠起来,使画面变得模糊不清,所以对于高放大率的精密光学仪器,衍射效应是提高分辨率的一个严重障碍。


            6楼2014-08-21 21:37
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              同样是双星的例子,当我们用望远镜观测太空中的一对双星时,他们的像是两个圆形衍射斑,当他们的角距离逐渐缩小时,由于两个物点的光是非相干的,强度直接叠加,我们就看不出来是两个圆斑。为了给光学仪器规定一个最小分辨率的标准,通常采用瑞利判据。这判据规定,当一个圆斑像的中心刚好落在另一个圆班像的边缘时,就算这两个像刚刚能分辨。




              7楼2014-08-21 21:38
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                因此我们只要算出半角宽度就可以得到望远镜的最小角分辨率公式,所以,首先要算出光强分布。
                根据菲涅尔—基尔霍夫衍射公式



                8楼2014-08-21 21:40
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                  60口径望远镜看到很多


                  IP属地:广东来自Android客户端9楼2014-08-21 21:42
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                    上面看起来太抽象,我们可以把函数图像画出来

                    这也与我们开始定性画出的艾里斑的形状相符。由此我们可以制作一张图表

                    由艾里斑的定义,当函数值为0是,x的值为1.220π带入我们上面推导式子中
                    (a为圆孔半径,分母是光的波长)可以得到第一暗环的角半径
                    通过这个公式,只要知道口径大小,我们就可以知道最小角分辨率。


                    10楼2014-08-21 21:44
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                      让我们来算一下60AZ的最小角分辨率。

                      根据@杨礼铭 吧友的测量结果,那个盗图者的月球表面分辨率达到了1.45",所以说,那图必然不是口径为60的望远镜可以拍到的。
                      这和拍摄者技术无关,和望远镜本身构造无关,甚至和望远镜也没关注,同样适用于显微镜,间谍卫星,乃至瞳孔。这一切的一切,仅仅是因为光是一种波,而波会衍射。


                      11楼2014-08-21 21:45
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                        但也许有的人会想,既然光学仪器可以放大视角,从而使人能够分辨物体的细节,那么能不能通过提高放大率来提高分辨本领呢?这是不行的,增大了放大率之后,虽然放大了像点之间的距离,但每个像的衍射斑也放大了,光学仪器原来不能分辨的东西,放得再大,仍不能为我们的眼睛分辨。



                        12楼2014-08-21 21:47
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                          插一下不介意吧留个标记


                          IP属地:山西来自iPhone客户端13楼2014-08-21 21:47
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                            所以说,如果那图真是它拿60AZ的望远镜拍的话,那他推翻的,将是整个波动光学,这个个人技巧无关,说不定明年他就去斯德哥尔摩领诺奖了


                            14楼2014-08-21 21:49
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                              说完了,@真实与现实时代


                              15楼2014-08-21 21:50
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