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¿Tamaño óptimo del telescopio?

Consideremos un telescopio de difracción limitada con apertura sin obstrucciones $D$ . Tal alcance es capaz de producir una resolución angular $\alpha$ que escala como $\lambda/D$ con $\lambda$ que denota la longitud de onda de la luz. Sin embargo, en la realidad, un telescopio de este tipo tendrá que mirar a través de una atmósfera turbulenta, cuyas variaciones de índice de refracción provocarán errores de frente de onda con una longitud de correlación espacial ( Parámetro de fritura ) $r_0$ . Como resultado, no se formará un patrón de difracción estable, sino más bien un patrón de moteado. Me interesa conocer la resolución angular correspondiente al tamaño medio de este patrón de moteado.

Qué es esta resolución angular $\alpha(D/\lambda,r_0/\lambda)$ ?

Más concretamente: ¿cómo $\alpha$ escala para $D\gg r_0$ y para fijo $r_0$ : ¿existe una apertura óptima (de máxima resolución)? $D$ ? O más realista: Si construyera un Telescopio Hale de 200 pulgadas en mi patio trasero*, ¿superaría en resolución óptica a un telescopio de aficionado de 10 pulgadas?

*Puedes suponer que mi patio tiene un seeing típico caracterizado por un parámetro Fried $r_0$ de unas 4 pulgadas.

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musoNic80 Puntos 147

El seeing es una forma mucho más natural de pensar en el efecto de la atmósfera. Un seeing de 1" (un segundo de arco) está bien.

Si su telescopio está limitado por difracción, entonces su resolución angular es $1.22 \lambda / D$ . Un límite razonable para el tamaño de su telescopio sería establecer el disco de visión FWHM igual a su resolución angular, que para el mejor de los casos (luz azul, $\lambda \approx 400 ~\text{nm}$ ) le daría un diámetro de 4 pulgadas (10 cm), y en el peor de los casos (luz roja, $\lambda \approx 700 ~\text{nm}$ ) un diámetro de 7 pulgadas (17,6 cm). Por tanto, si construyes un telescopio de patio trasero sin óptica adaptativa, ¡sólo necesitas construir un telescopio de 7 pulgadas de diámetro para conseguir la máxima resolución angular!

¿Por qué se construyeron telescopios terrestres más grandes antes de que se inventara la óptica adaptativa? Porque los telescopios más grandes pueden recoger más luz. Construir un telescopio de patio trasero más grande no te dará mayor resolución, pero te ayudará a ver fuentes más tenues.

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Sam Saffron Puntos 1304

Algunos avances: en telescope-optics.net se puede encontrar una respuesta parcial a la pregunta anterior: http://www.telescope-optics.net/seeing_and_aperture.htm .

De la información facilitada parece desprenderse que para ver fijo (fijo $r_0$ ) la resolución óptima se alcanza para aperturas $D$ tal que $D/r_0$ alcanza valores cercanos a 2. En otras palabras, en cualquier condición atmosférica realista y en términos de resolución angular, un telescopio de 20" vencería a uno de 200" por un amplio margen.

Supongo que esto demuestra lo importante que es la óptica adaptativa.

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