Picco di diffrazione - Diffraction spike

Picchi di diffrazione da varie stelle visti su un'immagine presa dal telescopio spaziale Hubble

I picchi di diffrazione sono linee che si irradiano da sorgenti di luce intensa , che causano ciò che è noto come effetto starburst o stelle solari nelle fotografie e nella visione. Sono artefatti causati dalla diffrazione della luce attorno alle alette di supporto dello specchio secondario nei telescopi riflettenti , o ai bordi delle aperture non circolari della fotocamera , e intorno alle ciglia e alle palpebre dell'occhio.

Picchi di diffrazione dovuti alle alette di supporto

Confronto dei picchi di diffrazione per varie disposizioni di montanti di un telescopio riflettore: il cerchio interno rappresenta lo specchio secondario
L'ottica di un telescopio riflettore newtoniano con quattro alette di ragno che sostengono lo specchio secondario. Questi causano il modello di diffrazione a quattro punte comunemente visto nelle immagini astronomiche.

Nella stragrande maggioranza dei modelli di telescopi riflettori , lo specchio secondario deve essere posizionato sull'asse centrale del telescopio e quindi deve essere sostenuto da montanti all'interno del tubo del telescopio. Non importa quanto fini siano queste aste di supporto, esse diffrange la luce in arrivo da una stella soggetto e questo appare come picchi di diffrazione che sono la trasformata di Fourier dei montanti di supporto. Le punte rappresentano una perdita di luce che avrebbe potuto essere utilizzata per l'immagine della stella.

Sebbene i picchi di diffrazione possano oscurare parti di una fotografia e non siano desiderati in contesti professionali, alcuni astrofili apprezzano l'effetto visivo che danno alle stelle luminose - l' aspetto della " Stella di Betlemme " - e persino modificano i loro rifrattori per esibire lo stesso effetto, o per assistere con la messa a fuoco quando si utilizza un CCD .

Un piccolo numero di telescopi riflettenti evita i picchi di diffrazione posizionando lo specchio secondario fuori asse. I primi modelli fuori asse come i telescopi Herschelian e Schiefspiegler hanno serie limitazioni come l' astigmatismo e lunghi rapporti focali, che li rendono inutili per la ricerca. Il disegno brachimediale di Ludwig Schupmann , che utilizza una combinazione di specchi e lenti, è in grado di correggere perfettamente l' aberrazione cromatica su una piccola area e i disegni basati sul brachimediale di Schupmann sono attualmente utilizzati per la ricerca delle stelle doppie .

Ci sono anche un piccolo numero di anastigmatici completamente riflettenti fuori asse che danno immagini otticamente perfette.

I telescopi rifrattori e le loro immagini fotografiche non hanno lo stesso problema poiché le loro lenti non sono supportate da alette di ragno.

Picchi di diffrazione dovuti all'apertura non circolare

I diaframmi a iride con lame mobili sono utilizzati nella maggior parte degli obiettivi delle fotocamere moderne per limitare la luce ricevuta dalla pellicola o dal sensore. Mentre i produttori tentano di rendere l' apertura circolare per un piacevole bokeh , quando si ferma su numeri f alti (aperture piccole), la sua forma tende verso un poligono con lo stesso numero di lati delle lamelle. La diffrazione diffonde le onde luminose che passano attraverso l'apertura perpendicolare al bordo approssimativamente rettilineo, ciascun bordo producendo due punte a 180° l'una dall'altra. Poiché le lamelle sono distribuite uniformemente attorno al cerchio, su un diaframma con un numero pari di lamelle, i picchi di diffrazione dalle lamelle sui lati opposti si sovrappongono. Di conseguenza, un diaframma con n   lamelle produce n   picchi se n   è pari e 2 n   picchi se n   è dispari.

Confronto dei picchi di diffrazione per aperture di diverse forme e numero di lame

  • 5 lame che danno 10 punte

  • 6 lame che danno 6 punte

  • 7 lame che danno 14 punte

  • 8 lame che danno 8 punte

  • 9 lame che danno 18 punte

  • 10 lame che danno 10 punte

  • 4 lame che danno 4 punte

Picchi di diffrazione dovuti a ottiche sporche

Striature dovute a una lente sporca

Una lente o un vetrino di copertura non puliti correttamente o uno con un'impronta digitale possono avere linee parallele che diffrangono la luce in modo simile alle alette di supporto. Possono essere distinti dai picchi a causa dell'apertura non circolare in quanto formano una macchia prominente in un'unica direzione e dalla fioritura CCD per il loro angolo obliquo.

In visione

Nella visione normale, la diffrazione attraverso le ciglia - e a causa dei bordi delle palpebre se si stanno socchiudendo gli occhi - produce molti picchi di diffrazione. Se c'è vento, il movimento delle ciglia provoca picchi che si muovono e scintillano. Dopo un battito di ciglia, le ciglia possono tornare in una posizione diversa e far saltare i picchi di diffrazione. Questo è classificato come un fenomeno entottico .

Altri usi dei picchi di diffrazione

Effetti speciali

Effetto di un filtro stella triangolare

Un filtro a retino incrociato , noto anche come filtro a stella, crea un motivo a stella utilizzando un reticolo di diffrazione molto fine incorporato nel filtro, o talvolta mediante l'uso di prismi nel filtro. Il numero di stelle varia in base alla costruzione del filtro, così come il numero di punti che ha ciascuna stella.

Un effetto simile si ottiene fotografando luci intense attraverso uno schermo di finestra con fili verticali e orizzontali. Gli angoli delle barre della croce dipendono dall'orientamento dello schermo rispetto alla telecamera.

Maschera Bahtinov

Uso di punte di diffrazione per mettere a fuoco un telescopio con una maschera Bahtinov
Articolo principale: maschera Bahtinov

Nell'astrofotografia amatoriale, una maschera Bahtinov può essere utilizzata per mettere a fuoco con precisione piccoli telescopi astronomici. La luce proveniente da un punto luminoso come una stella luminosa isolata che raggiunge diversi quadranti dello specchio primario o della lente viene prima fatta passare attraverso griglie con tre diversi orientamenti. Metà della maschera genera una stretta forma a "X" da quattro picchi di diffrazione (blu e verde nell'illustrazione); l'altra metà genera una linea retta da due punte (rosse). La modifica dello stato attivo fa sì che le forme si spostino l'una rispetto all'altra. Quando la linea passa esattamente al centro della "X", il telescopio è a fuoco e la maschera può essere rimossa.

Riferimenti

link esterno