Из школьного курса физики известно, что лучи света различной длины волны распространяются в прозрачном веществе (оптической среде) с различными скоростями (в то время как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны). Чем меньше длина световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше фазовая скорость волны в среде.
Так для света красного цвета скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления — минимальна и наоборот для света фиолетового цвета скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления - максимальна. Это явление получило название дисперсии.
Один из самых наглядных примеров дисперсии - разложение белого света при прохождении его через призму.
.jpg)
Именно дисперсией света объясняется удивительное явление природы – радуга.
Дисперсия является причиной хроматических аберраций, от которой страдают объективы линзовых телескопов и объективы других оптических приборов.
Земная атмосфера также является средой, в которой скорость распространения света меньше, чем в вакууме и зависит от длины волны. Поэтому земная атмосфера преломляет лучи от далеких космических объектов подобно огромной призме.
Атмосферная дисперсия превращает звезды (особенно хорошо это заметно по ярким звездам) в растянутые спектрики. Диски планет приобретают радужный ореол, с синим ободком верху и красным внизу. Но самое неприятное, то что изображение планет существенно портится из-за переналожения друг на друга изображений разного цвета.
.JPG)
Чем ближе к горизонту, тем сильнее проявляется дисперсия и ее неблагоприятное воздействие на изображение небесных объектов.
С хроматической аберрацией в объективах линзовых телескопов, мокроскопов, фото и видеообъективах научились бороться, используя комбинацию линз с различными коэффициентами преломления (АРО объективы).
Атмосферную дисперсию можно компенсировать программно (используя функцию RGB Align в программах Autostakkert или Registax). Однако этот метод компенсации атмосферной дисперсии работает только частично. Поэтому для небесных объектов, находящихся низко над горизонтом гораздо эффективнее работает метод компенсации атмосферной дисперсии при помощи специального устройства - корректора атмосферной дисперсии (ADC) Atmospheric Dispersion Corrector.
Функция корректора - скомпенсировать атмосферную дисперсию, собрав все разложенные ею лучи опять воедино.
До недавнего времени ADC были весьма дорогими и мало кто мог позволить себе приобрести такое устройство. Усилиями компании ZWO (известного производителя астрокамер) на рынке астрономической оптики появился высококачественный корректор атмосферной дисперсии по вполне доступный цене.
В этом году и в ближайшие годы большинство планет (Сатурн, Марс, Юпитер) будут находиться весьма низко над горизонтом. В этой ситуации ADC станет самым эффективным средством компенсации атмосферной дисперсии, как для астрофотографии, так и для визуальных наблюдений. Применение корректора атмосферной дисперсии позволит снимать и наблюдать планеты с максимально возможным для каждого конкретного телескопа разрешением.
Упаковка
Корректор атмосферной дисперсии от ZWO поставляется в небольшой коробке из плотного светло-коричневого гофрокартона. Коробка имеет размеры 125х85х75 и массу вместе с содержимым 148 грамм. На верхней грани коробки приклеен белый стикер со штрихкодом и надписью “ZWO- ADC/ ZWO ADC Atmospheric Dispersion Corrector /Made in China.”
.jpg)
Внутри коробки между двумя пенополиэтиленовыми вкладышами зафиксирован корректор атмосферной дисперсии.
.jpg)
Описание конструкции и принципа работы.
Корректор атмосферной дисперсии от ZWO состоит из трех последовательно соединенных цилиндров:
.jpg)
- посадочной втулки 1,25";
- корпуса корректора с оптическим блоком. В корпусе выполнены две прорези по боковой поверхности, и в эти прорези установлены две хромированные цилиндрические металлические рукоятки;
- втулки для окуляров 1,25".
.jpg)
Общая длина корректора 85 мм, диаметр корпуса 52 мм.
Посадочная 1,25" втулка длиной 27 мм, не имеет предохранительной проточки и крепится к корпусу корректора при помощи наружной Т2 резьбы (М42×0,75 мм). Внутри втулка имеет стандартную резьбу для окулярных фильтров и окрашена черной матовой эмалью.
.jpg)
Окулярная втулка 1,25" имеет длину 25 мм и так же крепится к корпусу наружной резьбой Т2. На свободном конце окулярной втулки нарезана наружная резьба Т2, через которую через Т-кольцо можно присоединить фотоаппарат.
В окулярной втулке окуляры фиксируются двумя никелированными зажимными винтами М4 и компрессионным латунным кольцом, имеющими цилиндрическую головку с накаткой.
.jpg)
Все составные части корректора изготовлены из анодированного черным алюминиевого сплава. Общая длина корректора 85 мм, наружный диаметр корпуса 52 мм. Световой диаметр оптического тракта 23 мм. Расстояние от верхней клиновой призмы до фокальной плоскости окуляров (с нулевым параметром парфокальности) 36 мм.
.jpg)
Со стороны посадочной втулки на торец корректора одевается черная пластиковая крышка, а в отверстие в посадочной втулке устанавливается черная пластиковая заглушка.
.jpg)
Как уже было сказано выше, корпус корректора выполнен в виде цилиндра с прорезями в боковой поверхности. Внутри цилиндра перпендикулярно оптической оси установлена составная призма, состоящая из двух одинаковых клиновидных призм с небольшим углом клиновидности из стекла К8. Эти призмы фиксируются в корпусе парой резьбовых колец. В оправы клиновидных призм через прорези в корпусной части вкручены никелированные металлические рычажки с прямой накаткой по боковой поверхности. Каждая из этих оправ может вращаться вокруг оси корпуса независимо друг от друга при помощи вкрученных в них рычажков так, что в результате призмы суммарно образуют либо плоскопараллельную пластинку (с нулевым суммарным преломлением) либо призму с удвоенным углом и соответственно максимальным преломлением света (при относительном повороте на 180 градусов). При промежуточном положении половинок значения коэффициента преломления варьируются от нуля до максимума.
.jpg)
Усилие вращения оправок регулируются за счет вкручивания или выкручивания рычажков. Чтобы зафиксировать угол разведения клиньев необходимо рычажки вкрутить до упора.
Все оптические поверхности корректора покрыты качественным зеленовато-фиолетовым многослойным просветляющим покрытием.
.jpg)
С внешней стороны корпуса по окружности корпуса находится подвижная шкала, размеченная белой краской. При помощи этой шалы контролируется угол взаимного поворота клиновидных призм. Шкала фиксируется винтом М4 с круглой головкой, изготовленным из капролона.
.jpg)
На торце фланца (на котором размечена шкала) установлен пузырьковый уровень.
На ранних модификациях корректора атмосферной дисперсии от ZWO такого уровня не было. Пузырьковый уровень добавили в более поздних модификациях корректора от ZWO для облегчения его ориентации в горизонтальном положении.
При наблюдениях низкорасположенных небесных объектов для компенсации атмосферной дисперсии необходимо установить призму-корректор посадочной втулкой в окулярный узел фокусера телескопа, затем в окулярный узел корректора установить окуляр и вращением рычажков подобрать такое положение призм, при котором совместная дисперсия призм окажется равной по величине и противоположной по знаку. Таким образом, величина суммарного поперечного хроматизма обнулится. При тщательной регулировке взаимного поворота клиньев достигается полная компенсация влияния атмосферной дисперсии.
Стоит обметить специфическую особенность этой схемы компенсации атмосферной дисперсии - в ней нарушается условие телецентричности. Световые пучки попадают на полевую диафрагму окуляра не перпендикулярно, поэтому наблюдается заметный сдвиг изображения за счет ухода осевой линии из центра полевой диафрагмы окуляра.
Кроме того при использовании корректора общая длина оптического пути увеличивается примерно на 55 мм (тоесть на эту величину необходимо подвинуть окулярный узел к объективу по сравнению с наблюдением без корректора).
Существуют корректоры атмосферной дисперсии с оптическими схемами, в которых не нарушаются телецентричность световых лучей, однако такие корректоры существенно габаритнее и дороже.
Тестирование
Корректор атмосферной дисперсии от ZWO был протестирован на предмет удобства пользования и полноты компенсации атмосферной дисперсии при различной высоте наблюдаемых небесных объектов. Также определялось, вносит ли он дополнительные аберрации при нулевом угле коррекции (когда он работает как плоскопараллельная пластина).
Корректор тестировался совместно с 80 мм ED рефрактором c хорошей коррекцией хроматизма и телескопом системы Ньютона 150/750 по ярким звездам при различной высоте их расположения над горизонтом, а также по планетам - Юпитеру и Сатурну.
Вначале по яркой звезде, находящейся в околозенитной области определялись паразитное бликование призм корректора и деградация качества изображения от возможных аберраций, вносимых корректором. При увеличении около 2D как без корректора, так и с ним наблюдался одинаковый, слегка возмущаемый влиянием атмосферы дифракционный рисунок изображения звезды, почти без следов аберраций (наблюдались лишь незначительные аберрации, вносимые оптикой телескопа). Никаких дополнительных ореолов или деформации дифракционных колец не наблюдалось. Внефокалы тоже практически не изменились при введении корректора атмосферной дисперсии в оптический тракт. При применении увеличения 1D и 0.3D так же не было отмечено паразитного бликования на оптических поверхностях корректора.
Далее наблюдались планеты Юпитер и Сатурн примерно от высоты 10º и до точек кульминации, которые в этом году не превышают 22 º над горизонтом.
Без корректора
С корректором
И тут корректор отработал великолепно, полностью устраняя влияние атмосферной дисперсии и существенно повышая контраст и детализацию изображения. Так во время наблюдения Юпитера без корректора экваториальные полосы на высоте 10º едва просматривались, а с корректором качала проявляться их структура.
Тестирование показало, что собственного максимального поперечного хроматизма, вносимого корректором, с большим запасом хватает для компенсации влияния дисперсии при наблюдениях на любых высотах. Примерно можно считать, что одно большое деление шкалыы компенсатора соответствует одной угловой секунде атмосферной дисперсии.
Кроме того было замечено что:
- вносимый поперечный хроматизм компенсируется корректором нелинейно. Вначале действие происходит быстро, затем по мере дальнейшего разведения рычажков компенсация хроматизма происходит медленнее;
- при компенсации поперечного хроматизма смещается осевая точка объектива с оси окуляра
Для наглядности работы корректора по преломлению света были сделаны дневные снимки:
.jpg)
.jpg)
.jpg)
По грани крыши дома очень хорошо видно проявление дисперсии (хроматизма) в зависимости от степени сведения - разведения рычажков регулировки степени коррекции дисперсии.
Выводы и рекомендации:
Исключительно интересный и полезный астроаксессуар!
Особенно полезным он будет для наблюдателей планет и астрофотографов, поскольку планеты крайне редко находятся в околозенитной области (сейчас и в обозримом будущем будут находиться почти у линии горизонта), поэтому их изображения изрядно “портит” поперечным хроматизмом атмосферной дисперсии.
Стоит учитывать, что ADC не решит всех проблем с качеством изображения. Есть и другие факторы влияющие на качество изображения в телескопе:
- тепловая стабилизация оптики телескопа;
- турбуленция атмосферы;
- остаточные аберрации и разъюстировка оптического тракта телескопа;
- некачественные окуляры и т.д.
Однако если с вышеперечисленными факторами вы разобрались и последней помехой к достижению отличной детализации является атмосферная дисперсия, то тут корректор атмосферной дисперсии от ZWO будет тем самым последним штрихом, который поможет нарисовать для вас совершенную картину прекрасных небес.