الفلك

ما هو الفرق بين grism و grating؟

ما هو الفرق بين grism و grating؟

في الملاحظات الطيفية ، تواجه أحيانًا صريرًا ، وأحيانًا مقضب.

كلاهما يمكن أن يتسبب في تشتت الضوء ، ولكن ما الفرق؟


تقدم شبكات النقل من تلقاء نفسها انحرافًا لونيًا. هذا لأنهم يغيرون البعد البؤري الفعال ويقومون بذلك كدالة لطول الموجة. يمكن القضاء على الانحراف اللوني عن طريق إدخال منشور من التشتت الصحيح. تُعرف مجموعة المحزوز / المنشور ، المعروفة باسم grism ، صورة غير متقطعة بالترتيب 0 بالإضافة إلى الطيف ، على الرغم من أن الطيف منخفض الدقة إلى حد ما.


طيف المنشور

يمكن تصميم مطياف المنشور من النوع الشقّي لمعظم أدوات محزوز الحيود التي تمت مناقشتها سابقًا عن طريق استبدال المحزوز بالمنشور. أكثر هذه التصاميم شيوعًا هي المطياف الأساسي (الشكل 8.14) ومطياف ليترو (الشكل 8.15). بالنسبة لتصميم Littrow ، سيتم استخدام منشور 30 ​​درجة ، مع الألمنيوم السطح الخلفي. لذلك ينعكس الضوء ويمر مرتين عبر المنشور مما يجعله مكافئًا لمنشور واحد بزاوية 60 درجة. يتم إرجاع الحزمة المنعكسة على طول نفس اتجاه الحزمة الواردة تقريبًا ، وبالتالي تمر عبر النظام بطريقة مماثلة

الشكل 8.23 ​​مطياف المنشور الموضوعي.

الشكل 8.23 ​​مطياف المنشور الموضوعي.

التي تظهر في الشكل 8.15. لا يوجد ما يعادل الشبكات المنحنية ، لذا فإن تصميمات دائرة Rowland و Wadsworth لا تحتوي على معادلات قائمة على المنشور.

يمكن أن يكون للمنشور محزوز حيود مطبق على أحد أسطحه ، ومن ثم تُعرف المجموعة باسم Grism. في أحد الأشكال ، يوفر مطياف رؤية مباشرًا للعمل الشمسي ، حيث يكون انحراف المنشور مساويًا ومعاكسًا للترتيب المشتعل لشبكة النقل على سطحه. عندئذٍ لا يكون للضوء أي انحراف صافٍ ويتم تشتيته فقط ، مما يبسط تصميم الجهاز بأكمله من خلال التخلص من المكونات الخارجة عن المحور.

أبسط مطياف على الإطلاق هو المنشور الموضوعي. في هذا التصميم ، يغطي المنشور الرفيع كل هدف التلسكوب ، وبالتالي يتم استبدال كل كائن في الصورة بطيفه. يمكن استخدام منشور بسيط ، وفي هذه الحالة يجب توجيه التلسكوب بزاوية كبيرة إلى الاتجاه المطلوب بسبب الانحراف الناجم عن المنشور. بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام منشورين من زجاج مختلف في المقابل لإعطاء انحراف صفري مع الاحتفاظ ببعض التشتت (الشكل 8.23). هذا هو المعكوس الدقيق للعدسة اللونية ، حيث يتم الجمع بين عدستين من زجاجين مختلفين لإعطاء (قريب من) تشتت الصفر مع الاحتفاظ بالتركيز (أي الانحراف). يعتبر المنشور الموضوعي تصميمًا فعالًا للغاية لأنه لا يستغني عن الشق فحسب وبالتالي يحسن الإنتاجية بشكل كبير (انظر المناقشة السابقة) ، ولكن يمكن الحصول على العديد من الأطياف في تعريض واحد. إذا تم تطبيق منشور موضوعي على كاميرا شميت ، فيمكن الحصول على ما يزيد عن 105 أطيافًا على لوحة واحدة.

لسوء الحظ ، فإن مطياف المنشور الموضوعي له أيضًا عيوب خطيرة. الأهم هو صعوبة إيجاد السرعات الشعاعية من الأطياف لعدم وجود طيف للمقارنة (الفصل 9). تم إجراء محاولات مختلفة لحل هذه الصعوبة ، وأكثرها نجاحًا هو أخذ تعريضين على نفس اللوحة ، مع إزاحة طفيفة للتلسكوب ومع انعكاس المنشور بين التعريضات. كل كائن في الصورة له طيفان متجاوران (الشكل 8.24). ستؤدي الحركات الشعاعية للأجسام إلى تحولات دوبلر ، مما يؤدي إلى تغيير فصل خط معين في طيف واحد من نفس الخط في الطيف الثاني. إذا كانت بعض الأجسام لها سرعات شعاعية معروفة بالفعل ، فيمكن معايرة هذا التغيير في الفصل لإعطاء سرعات جميع الكائنات الموجودة على اللوحة. آخر

الطيف من الطيف من الثانية التعرض النار مع المنشور

الطيف من الطيف من الثانية التعرض النار مع المنشور

الشكل 8.24 يظهر لوح المنشور الموضوعي المكشوف بشكل مضاعف التغير في الفصل بين الخطوط المتماثلة في أزواج من الأطياف مع السرعات الشعاعية المتغيرة للأجسام.

فواصل نفس أزواج من خط الأطياف لسرعات شعاعية مختلفة لكل كائن في مجال الرؤية.

الشكل 8.24 يظهر لوح المنشور الموضوعي المكشوف بشكل مضاعف التغير في الفصل بين الخطوط المتماثلة في أزواج من الأطياف مع السرعات الشعاعية المتغيرة للأجسام.

تشمل العيوب قلة تشتت الأطياف ووزن وتكلفة المنشور لتلسكوب كبير.

8.7 منظار طيفي متحول رباعي (مقياس ميكلسون بيني)

يمكن لمقياس التداخل الذي استخدمه ميشيلسون ومورلي (الشكل 8.25) في تجربتهم الكلاسيكية لعام 1887 لمحاولة اكتشاف حركة الأرض من خلال الأثير أن يشكل أساسًا لنوع من المطياف المعروف باسم مطياف فورييه. على عكس محزوز الحيود أو المنشور ، لا يتم إنتاج الطيف بشكل مباشر. ومع ذلك ، يمكن فهم مبدأ التشغيل من خلال مثالين.

من الواضح أن الضوء من مصدر أحادي اللون سيشكل نمط تداخل بسيط عند تركيز الجهاز. إذا لم يقبل الكاشف سوى جزء ضيق من هذا النمط ، فسيختلف ناتجه مع تغير موضع المرآة المتحركة وتصطدم أجزاء مختلفة من النموذج بها. إذا كان يتحرك

يتم مسح المرآة بسلاسة ، ثم يكون خرج الكاشف عبارة عن موجة جيبية بسيطة (الشكل 8.26). سيعطي الضوء أحادي اللون ذو الطول الموجي المختلف قليلاً ناتجًا مشابهًا مع فترة مختلفة قليلاً. سيحتوي المصدر الوحيد الذي يوجد فيه كلا الطولين الموجيين على هذين المخرجين مجتمعين عن طريق إضافة مباشرة ، لإعطاء ناتج بتردد إيقاع (الشكل 8.27).

من حيث التردد ، المصدر أحادي اللون هو دالة دلتا واحدة ، وتحويل فورييه (المعادلة (8.17)) هو موجة جيبية. دالة دلتا المزدوجة ، المقابلة للمصدر ثنائي اللون ، سيكون لها تحويل فورييه بتردد نبضي. لذلك قد نرى أنه بالنسبة للأطياف الأكثر تعقيدًا ، سيكون خرج الجهاز مرتبطًا بتحويل فورييه للطيف. على العكس من ذلك ، يمكن العثور على الطيف من الخرج من خلال تحويل فورييه المعكوس (المعادلة (8.18)). ومن هنا الاسم الذي يطلق على الصك. يتم الحصول على العلاقة الدقيقة بين الطيف والإخراج من الجزء الحقيقي للتحويل العكسي:

حيث / (A.) هي شدة الطيف عند طول الموجة ، A ، AP هي فرق المسار بين الشعاعين لموضع معين للمرآة المتحركة و I (AP) هي الإخراج (الشدة) من الجهاز لـ قيمة خاصة لـ A P.

نظرًا لعدم وجود طيف يتم إنتاجه بشكل مباشر ، فلا يوجد ما يعادل تشتت محزوز الحيود أو المنشور. الدقة الطيفية لمطياف تحويل فورييه غير محدودة نظريًا. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، لا يمكن تمديد فرق المسير إلى اللانهاية كما هو مطلوب في المعادلة (8.34) ، وهذا ، بالإضافة إلى القياسات التي يتعين إجراؤها بشكل منفصل بدلاً من الاستمرار ، يفرض حدًا على الاستبانة الطيفية. وبالتالي يتم إعطاء الدقة الطيفية بواسطة


لماذا يعتبر محزوز الحيود أفضل من المنشور؟

يمكن للمنشورات أن تنشر أطياف الضوء إلى العديد من الألوان لتحليلها. هذا غالبا ما يكون جيدا بما فيه الكفاية. محزوز الحيود يفعل الشيء نفسه إلى حد كبير. ومع ذلك ، فإن محزوز الحيود أقل حساسية للون الضوء ويمكن صنعه لنشر الألوان على زاوية أكبر من المنشور.

الزجاج في المنشور واضح للضوء المرئي ، لكنه يمتص الضوء ويمنعه في جزء الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية من الطيف. غالبًا ما يعتمد التحليل الكيميائي على تحديد ألوان معينة من طيف العينة التي تتجاوز النطاق المرئي.

يمكن وصف زاوية الانحراف من الدرجة الأولى (# theta #) من حيث المسافة بين الخطوط (# d #) وطول الموجة (# lambda #).
#tan (ثيتا) = (لامدا) / د #
يمكن لمحزوز الحيود ببضع مئات من الخطوط في البوصة أن يحرف الضوء في منتصف الطيف المرئي بمقدار 20 درجة على الأقل. زاوية الانحراف للمنشور الزجاجي بشكل عام أصغر بكثير من هذا.


محزوز الحيود مقابل المنشور

محزوز الحيود هو مكون بصري دقيق لمطياف وآلات قياس مختلفة. يستخدم مثل المنشور ، الذي يفصل الضوء إلى الأطوال الموجية المكونة له ، وقد يتكون من سطح محكوم بآلاف الشقوق المتوازية والمتباعدة بدقة ، كل شق يكون عرضه بطول موجة ضوئية واحدة فقط. هذه تسمى شبكات النقل. تتكون بعض حواجز شبكية من سلسلة من الأسطح العاكسة المتوازية المتباعدة بشكل مماثل (حواجز شبكية عاكسة). تحتوي الشبكات المستخدمة في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية على ما لا يقل عن 6000 إلى 18000 خط في السنتيمتر في منطقة الأشعة تحت الحمراء لديهم من أقل من 500 إلى 3000 خط في السنتيمتر. تم تطوير حواجز تصل إلى 50000 خط لكل سنتيمتر لاستخدامها في الأجهزة عالية الدقة.

إن فصل الضوء إلى الأطوال الموجية المكونة له مع محزوز هو نتيجة لتداخل الموجة البناء والمدمّر بعد انحراف الضوء عن طريق الأحكام المحززة (انظر الانعراج). من ناحية أخرى ، يفصل المنشور الضوء على أساس مؤشرات الانكسار المختلفة. عندما يتم وضع محزوز بزاوية مناسبة لشعاع الضوء الساقط ، فسيتم تشتيت الحزمة الضوئية - أي سيتم تقسيمها إلى الأطوال الموجية المكونة لها. والنتيجة هي طيف من الضوء الداخل.

في آلات القياس ، تُستخدم حواجز شبكية الحيود في أزواج ، لأن الحركة النسبية للشبكتين تخلق أنماطًا بصرية (أنماط تموج في النسيج) أو هامش. يتم الكشف عن هذه الأنماط بواسطة الخلايا الضوئية ، ويتم إدخال مخرجاتها في جهاز كمبيوتر لتوفير قراءة رقمية للحركة ، بدقة تبلغ حوالي 0.00127 سم (0.0005 بوصة).

في البصريات ، يشير المنشور إلى أي وسيط شفاف به سطحين مستويين أو أكثر. مثال مألوف هو المنشور الثلاثي ، المصنوع عادة من الزجاج ، ويستخدم لتقسيم شعاع من الضوء الأبيض إلى الألوان المكونة له. تنبع قدرة المنشور على القيام بذلك من حقيقة أن مؤشر الانكسار لأي وسيط بصري يعتمد على الطول الموجي (اللون) للضوء ، وهي خاصية تسمى التشتت. في جميع الوسائط العادية - الزجاج والماء وما إلى ذلك - يزداد معامل الانكسار كلما أصبح الطول الموجي أقصر. وبالتالي فإن الأشعة في الطرف البنفسجي من الطيف المرئي (المقابلة للأطوال الموجية الأقصر) تنكسر بشكل حاد بواسطة المنشور أكثر من الأطوال الموجية الأطول ، في الطرف الأحمر من الطيف.

نوع آخر شائع من المنشور هو الزاوية اليمنى ، موشور الانعكاس الكلي. هذا المنشور لا يشتت الضوء إلى ألوانه ، بل يعكس الضوء بما يسمى الانعكاس الداخلي الكلي (انظر الانكسار). تستخدم المناشير العاكسة في صنع المناظير والأدوات البصرية الأخرى.


محتويات

للجهاز الذي يمكنه إنتاج ضوء أحادي اللون استخدامات عديدة في العلوم والبصريات لأن العديد من الخصائص البصرية للمادة تعتمد على الطول الموجي. على الرغم من وجود عدد من الطرق المفيدة لتحديد نطاق ضيق من الأطوال الموجية (والتي ، في النطاق المرئي ، يُنظر إليها على أنها لون نقي) ، لا توجد العديد من الطرق الأخرى لتحديد أي نطاق طول موجي بسهولة من نطاق واسع. انظر أدناه لمناقشة بعض استخدامات أحادية اللون.

في بصريات الأشعة السينية الصلبة والنيوترونية ، تُستخدم أحادي اللون الكريستالي لتحديد ظروف الموجة على الأجهزة.

يمكن أن يستخدم أحادي اللون إما ظاهرة التشتت البصري في المنشور ، أو ظاهرة الانعراج باستخدام محزوز الحيود ، لفصل ألوان الضوء مكانيًا. عادة ما يكون لديه آلية لتوجيه اللون المحدد إلى فتحة الخروج. عادة ما يتم استخدام المحزوز أو المنشور في الوضع الانعكاسي. يتم عمل المنشور العاكس عن طريق عمل منشور مثلث قائم الزاوية (عادة ، نصف منشور متساوي الأضلاع) مع جانب واحد معكوس. يدخل الضوء من خلال وجه وتر المثلث وينعكس مرة أخرى من خلاله ، وينكسر مرتين على نفس السطح. الانكسار الكلي ، والتشتت الكلي ، هو نفسه الذي يحدث إذا تم استخدام منشور متساوي الأضلاع في وضع الإرسال.

تحرير الموازاة

لا يمكن التحكم في التشتت أو الانعراج إلا إذا تم موازاة الضوء ، أي إذا كانت جميع أشعة الضوء متوازية ، أو عمليًا كذلك. مصدر ، مثل الشمس ، بعيد جدًا ، يوفر ضوءًا موازاة. استخدم نيوتن ضوء الشمس في تجاربه الشهيرة. ومع ذلك ، في أحادي اللون العملي ، يكون مصدر الضوء قريبًا ، ويقوم النظام البصري في أحادي اللون بتحويل الضوء المتباين للمصدر إلى ضوء موازاة. على الرغم من أن بعض تصميمات أحادية اللون تستخدم حواجز شبكية مركزة لا تحتاج إلى موازاة منفصلة ، فإن معظمها يستخدم مرايا موازاة. يفضل استخدام البصريات العاكسة لأنها لا تقدم تأثيرات مشتتة خاصة بها.

تحرير أحادي اللون Czerny – Turner

في تصميم تشيرني-تيرنر الشائع ، [1] مصدر إضاءة النطاق العريض (أ) يستهدف فتحة المدخل (ب). تعتمد كمية الطاقة الضوئية المتاحة للاستخدام على شدة المصدر في الفضاء المحدد بواسطة الشق (العرض × الارتفاع) وزاوية قبول النظام البصري. يتم وضع الشق عند التركيز الفعال لمرآة منحنية (الميزاء ، ج) بحيث يتم موازاة الضوء من الشق المنعكس من المرآة (يركز على اللانهاية). ينحرف الضوء الموازي عن الشبكة (د) ثم يتم جمعها بواسطة مرآة أخرى (ه) ، الذي يعيد تركيز الضوء ، المشتت الآن ، على فتحة الخروج (F). في موشور أحادي اللون ، يأخذ موشور ليترو العاكس مكان محزوز الحيود ، وفي هذه الحالة ينكسر الضوء بواسطة المنشور.

عند فتحة الخروج ، تنتشر ألوان الضوء (يظهر في الظاهر ألوان قوس قزح). نظرًا لأن كل لون يصل إلى نقطة منفصلة في مستوى فتحة الخروج ، فهناك سلسلة من الصور لشق المدخل تركز على المستوى. نظرًا لأن فتحة المدخل محدودة العرض ، تتداخل أجزاء من الصور القريبة. الضوء الذي يخرج من فتحة الخروج (جي) يحتوي على الصورة الكاملة لشق المدخل للون المحدد بالإضافة إلى أجزاء من صور فتحة المدخل للألوان القريبة. يؤدي دوران عنصر التشتت إلى تحريك نطاق الألوان بالنسبة إلى فتحة الخروج ، بحيث يتم توسيط صورة فتحة المدخل المطلوبة على فتحة الخروج. نطاق الألوان الذي يترك فتحة الخروج هو دالة لعرض الشقوق. يتم ضبط عرض فتحة الدخول والخروج معًا.

ضوء شارد تحرير

وظيفة النقل المثالية لمثل هذا أحادي اللون هي شكل مثلث. تكون ذروة المثلث عند الطول الموجي الاسمي المختار. ثم تنخفض شدة الألوان المجاورة خطيًا على جانبي هذه الذروة حتى يتم الوصول إلى بعض قيمة القطع ، حيث تتوقف الشدة عن التناقص. هذا يسمى ضوء شارد مستوى. عادةً ما يكون مستوى القطع حوالي واحد في الألف من قيمة الذروة ، أو 0.1٪.

تحرير النطاق الترددي الطيفي

يُعرَّف النطاق الترددي الطيفي بأنه عرض المثلث عند النقاط التي وصل فيها الضوء إلى نصف القيمة القصوى (العرض الكامل بنصف الحد الأقصى ، ويُختصر بـ FWHM). قد يكون عرض النطاق الطيفي النموذجي نانومترًا واحدًا ، ومع ذلك ، يمكن اختيار قيم مختلفة لتلبية الحاجة إلى التحليل. يعمل النطاق الترددي الأضيق على تحسين الدقة ، ولكنه يقلل أيضًا من نسبة الإشارة إلى الضوضاء. [2]

تحرير التشتت

يتميز تشتت أحادي اللون بأنه عرض نطاق الألوان لكل وحدة عرض شق ، 1 نانومتر من الطيف لكل مم من عرض الشق على سبيل المثال. هذا العامل ثابت بالنسبة للشبكة ، ولكنه يختلف باختلاف الطول الموجي للمنشور. إذا تم استخدام موشور أحادي اللون في وضع عرض النطاق الترددي الثابت ، فيجب أن يتغير عرض الشق مع تغير الطول الموجي. يعتمد التشتت على الطول البؤري ، وترتيب الشبكة ، وقوة حل الشبكة.

نطاق الطول الموجي تحرير

قد يغطي نطاق ضبط أحادي اللون الطيف المرئي وجزءًا من كلا الطيفين القريبين من الأشعة فوق البنفسجية (UV) والأشعة تحت الحمراء (IR) أو أحدهما ، على الرغم من أن أحادية اللون مبنية لمجموعة كبيرة ومتنوعة من النطاقات البصرية ، ولعدد كبير من التصميمات.

أحادي اللون مزدوج تحرير

من الشائع أن يتم توصيل اثنين من أحادي اللون في سلسلة ، مع تشغيل أنظمتهما الميكانيكية جنبًا إلى جنب بحيث يختار كلاهما نفس اللون. لا يهدف هذا الترتيب إلى تحسين ضيق الطيف ، بل يهدف إلى خفض مستوى القطع. قد يكون للون أحادي اللون المزدوج حد قطع يبلغ حوالي واحد في المليون من قيمة الذروة ، وهو ناتج قطعتين من الأقسام الفردية. يشار إلى شدة ضوء الألوان الأخرى في شعاع الخروج بمستوى الضوء الشارد وهو أهم مواصفات أحادية اللون للعديد من الاستخدامات. يعد الحصول على ضوء شارد منخفض جزءًا كبيرًا من فن صنع أحادي اللون عمليًا.

حواجز شبكية الحيود وحواجز شبكية مشتعلة

تشتت أحادي اللون المشابك الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء عادةً باستخدام حواجز شبكية متماثلة ، يتم تصنيعها من شبكة رئيسية. تتكون الشبكة الرئيسية من سطح صلب مسطح بصريًا يحتوي على عدد كبير من الأخاديد المتوازية والمتقاربة. يعتبر إنشاء شبكة رئيسية طويلة ومكلفة لأن الأخاديد يجب أن تكون ذات حجم مماثل ومتوازية تمامًا ومتباعدة بشكل متساوٍ على طول الشبكة (3-10 سم). عادةً ما تحتوي شبكة المنطقة المرئية والأشعة فوق البنفسجية على 300-2000 أخاديد / مم ، ولكن 1200-1400 أخاديد / مم هي الأكثر شيوعًا. بالنسبة لمنطقة الأشعة تحت الحمراء ، تحتوي الشبكات الشبكية عادةً على 10-200 أخاديد / مم. [3] عند استخدام محزوز الحيود ، يجب توخي الحذر عند تصميم أحادي اللون عريض النطاق لأن نمط الانعراج له أوامر متداخلة. في بعض الأحيان يتم إدخال مرشحات منتقي النطاق العريض في المسار البصري للحد من عرض أوامر الانعراج حتى لا تتداخل. في بعض الأحيان يتم ذلك عن طريق استخدام المنشور كواحد من أحادي اللون لتصميم أحادي اللون.

تم الحكم على حواجز شبكية الانعراج الأصلية عالية الدقة. كان إنشاء محركات تحكم عالية الجودة مهمة كبيرة (بالإضافة إلى كونها صعبة للغاية في العقود الماضية) ، وكانت شبكات حواجز شبكية جيدة مكلفة للغاية. عادةً ما يتم تعديل منحدر الأخدود المثلث في محزوز مسطّر لتحسين سطوع ترتيب حيود معين. وهذا ما يسمى اشتعال حريق مقضب. تحتوي حواجز شبكية محكومة على عيوب تنتج أوامر حيود "شبحية" باهتة قد ترفع مستوى الضوء الشارد للون أحادي اللون. تسمح تقنية الليثوغرافيا الضوئية اللاحقة بإنشاء حواجز شبكية من نمط تداخل ثلاثي الأبعاد. حواجز شبكية ثلاثية الأبعاد لها أخاديد جيبية وبالتالي فهي ليست ساطعة ، ولكنها ذات مستويات ضوئية متناثرة أقل من حواجز شبكية مشتعلة. تقريبًا جميع الشبكات المستخدمة فعليًا في أجهزة أحادية اللون مصنوعة بعناية من حواجز شبكية رئيسية مسطرة أو ثلاثية الأبعاد.

المنشور تحرير

المنشورات لها تشتت أعلى في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. يُفضل استخدام أحادي اللون المنشور في بعض الأدوات المصممة أساسًا للعمل في منطقة الأشعة فوق البنفسجية البعيدة. ومع ذلك ، فإن معظم أجهزة أحادية اللون تستخدم حواجز شبكية. تحتوي بعض أجهزة أحادية اللون على العديد من حواجز شبكية يمكن اختيارها للاستخدام في مناطق طيفية مختلفة. لا يحتاج المونوكروميتور المزدوج المصنوع عن طريق وضع منشور وأحادي اللون المحزوز في سلسلة عادةً إلى مرشحات ممر نطاق إضافي لعزل ترتيب محزوز واحد.

تعديل البعد البؤري

يرتبط ضيق نطاق الألوان الذي يمكن أن يولده أحادي اللون بالبعد البؤري للموازين أحادية اللون. يؤدي استخدام نظام بصري أطول بؤريًا أيضًا إلى تقليل كمية الضوء التي يمكن قبولها من المصدر للأسف. قد يكون للأجهزة أحادية اللون عالية الدقة طول بؤري يبلغ 2 متر. يتطلب بناء مثل هذه الأجهزة أحادية اللون اهتمامًا استثنائيًا بالاستقرار الميكانيكي والحراري. بالنسبة للعديد من التطبيقات ، يعتبر اللون الأحادي الذي يبلغ طوله البؤري 0.4 مترًا ذا دقة ممتازة. العديد من أجهزة أحادية اللون لها طول بؤري أقل من 0.1 متر.

ارتفاع الشق تحرير

يستخدم النظام البصري الأكثر شيوعًا ميزاء كروي ، وبالتالي يحتوي على انحرافات بصرية تنحني في المجال الذي تظهر فيه الصور المشقوقة ، بحيث تكون الشقوق أحيانًا منحنية بدلاً من مستقيم ، لتقريب انحناء الصورة. وهذا يسمح باستخدام الشقوق الأطول ، وجمع المزيد من الضوء ، مع تحقيق دقة طيفية عالية. تتخذ بعض التصميمات مقاربة أخرى وتستخدم المرايا الموازاة الحلقية لتصحيح الانحناء بدلاً من ذلك ، مما يسمح بفتحات مستقيمة أعلى دون التضحية بالدقة.

الطول الموجي مقابل الطاقة تحرير

غالبًا ما تتم معايرة أحادية اللون بوحدات الطول الموجي. ينتج عن الدوران المنتظم للشبكة تغييرًا جيبيًا في الطول الموجي ، والذي يكون خطيًا تقريبًا لزوايا الشبكة الصغيرة ، لذلك من السهل بناء مثل هذه الأداة. العديد من الظواهر الفيزيائية الأساسية التي يتم دراستها خطية في الطاقة على الرغم من ذلك ، وبما أن الطول الموجي والطاقة لهما علاقة متبادلة ، فإن الأنماط الطيفية البسيطة والتي يمكن التنبؤ بها عند رسمها كدالة للطاقة يتم تشويهها عند رسمها كدالة لطول الموجة. تتم معايرة بعض أجهزة أحادية اللون بوحدات من السنتيمترات المتبادلة أو بعض وحدات الطاقة الأخرى ، ولكن قد لا يكون المقياس خطيًا.

النطاق الديناميكي تحرير

يمكن لمقياس الطيف الضوئي المصمم باستخدام جهاز أحادي اللون مزدوج عالي الجودة أن ينتج ضوءًا بنقاء وشدة كافيين بحيث يمكن للأداة قياس نطاق ضيق من التوهين البصري بحوالي مليون ضعف (6 وحدات امتصاصية).

تستخدم مونوكروميتور في العديد من أدوات القياس البصرية وفي تطبيقات أخرى حيث يكون الضوء أحادي اللون القابل للضبط مطلوبًا. في بعض الأحيان يتم توجيه الضوء أحادي اللون إلى عينة ويتم قياس الضوء المنعكس أو المنقول. في بعض الأحيان يتم توجيه الضوء الأبيض إلى عينة ويتم استخدام أحادي اللون لتحليل الضوء المنعكس أو المنقول. يتم استخدام اثنين من أحادي اللون في العديد من مقاييس الفلور يتم استخدام أحدهما لتحديد الطول الموجي للإثارة ويستخدم أحادي اللون لتحليل الضوء المنبعث.

يشتمل مطياف المسح التلقائي على آلية لتغيير الطول الموجي المحدد بواسطة أحادي اللون وتسجيل التغييرات الناتجة في الكمية المقاسة كدالة لطول الموجة.

إذا استبدل جهاز التصوير فتحة الخروج ، فإن النتيجة هي التكوين الأساسي لجهاز قياس الطيف. يسمح هذا التكوين بالتحليل المتزامن لشدة نطاق عريض من الألوان. يمكن استخدام فيلم فوتوغرافي أو مجموعة من أجهزة الكشف الضوئي ، على سبيل المثال لجمع الضوء. يمكن لمثل هذا الجهاز تسجيل وظيفة طيفية بدون مسح ميكانيكي ، على الرغم من أنه قد تكون هناك مقايضات من حيث الدقة أو الحساسية على سبيل المثال.

يقيس مقياس الطيف الضوئي الامتصاصي امتصاص الضوء بواسطة عينة كدالة لطول الموجة. في بعض الأحيان يتم التعبير عن النتيجة كنسبة مئوية للإرسال وأحيانًا يتم التعبير عنها باللوغاريتم العكسي للإرسال. يربط قانون بير-لامبرت امتصاص الضوء بتركيز المادة الممتصة للضوء ، وطول المسار البصري ، وخاصية جوهرية للمادة تسمى الامتصاصية المولارية. وفقًا لهذه العلاقة ، يكون الانخفاض في الشدة أسيًا في التركيز وطول المسار. يكون النقصان خطيًا في هذه الكميات عند استخدام اللوغاريتم العكسي للإرسال. كانت التسمية القديمة لهذه القيمة هي الكثافة الضوئية (OD) ، والتسمية الحالية هي وحدات الامتصاص (AU). واحد AU هو انخفاض بمقدار عشرة أضعاف في شدة الضوء. ستة AU هو تخفيض مليون مرة.

غالبًا ما تحتوي أجهزة قياس الطيف الضوئي على جهاز أحادي اللون لتزويد العينة بالضوء. تتمتع بعض أجهزة قياس الطيف الضوئي بالامتصاص بقدرات تحليل طيفية تلقائية.

لمقاييس الطيف الضوئي الامتصاصية العديد من الاستخدامات اليومية في الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء. على سبيل المثال ، يتم استخدامها لقياس التركيز أو التغيير في تركيز العديد من المواد التي تمتص الضوء. يتم قياس الخصائص الحرجة للعديد من المواد البيولوجية ، والعديد من الإنزيمات على سبيل المثال ، عن طريق بدء تفاعل كيميائي ينتج عنه تغير في اللون يعتمد على وجود أو نشاط المادة قيد الدراسة. [4] تم إنشاء موازين الحرارة الضوئية عن طريق معايرة التغيير في امتصاص مادة ما مقابل درجة الحرارة. يوجد الكثير من الامثلة الاخرى.

تُستخدم مقاييس الطيف الضوئي لقياس الانعكاس المرآوي للمرايا والانعكاس المنتشر للأجسام الملونة. يتم استخدامها لوصف أداء النظارات الشمسية والنظارات الواقية من الليزر والمرشحات الضوئية الأخرى. يوجد الكثير من الامثلة الاخرى.

في الأشعة فوق البنفسجية ، المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء ، عادةً ما تضيء مقاييس الطيف الضوئي للامتصاص والانعكاس العينة بضوء أحادي اللون. في أدوات الأشعة تحت الحمراء المقابلة ، عادة ما يتم استخدام أحادي اللون لتحليل الضوء القادم من العينة.

تستخدم أحادي اللون أيضًا في الأدوات البصرية التي تقيس ظواهر أخرى إلى جانب الامتصاص أو الانعكاس البسيط ، حيث يكون لون الضوء متغيرًا مهمًا. تحتوي مطياف ازدواج اللون الدائري على جهاز أحادي اللون ، على سبيل المثال.

ينتج الليزر ضوءًا أحادي اللون أكثر بكثير من أحادي اللون البصري الذي تمت مناقشته هنا ، ولكن فقط بعض أنواع الليزر يمكن ضبطها بسهولة ، وهذه الليزرات ليست سهلة الاستخدام.


محزوز الحيود

أ- العملية التي يتم من خلالها انتشار حزمة من الضوء أو أي نظام آخر من الموجات نتيجة المرور عبر فتحة ضيقة أو عبر حافة ، مصحوبة عادةً بالتداخل بين أشكال الموجة المنتجة.

ج: إنها لوحة زجاجية مسطحة بصريًا يحكم عليها قلم ماسي رفيع عدد كبير من الخطوط المتوازية متساوية الأبعاد.

س: ما هو عنصر مقضب؟

أ- المسافة بين مراكز أي خطين متتاليين مسطرين أو خطوط شفافة.

س: ما هو الفرق بين المنشور والطيف المقضب؟

ج: في الطيف المقضب يكون اللون البنفسجي أقل انحرافًا ويكون اللون الأحمر أكثر انحرافًا ولكن في المنشور يكون العكس هو الصحيح.

س: متى تختفي أطياف الترتيب الزوجي؟

أ- سوف تختفي إذا تساوي حجم الخطوط المعتمة والخطوط الشفافة.

س: لماذا ينحرف اللون الأحمر أكثر في حالة الحزوز؟

أ هذا لأنه في حالة صريف الخطيئة θ = n λ / (e + d) أي أن زاوية الانعراج تتناسب مع الطول الموجي والطول الموجي للأحمر هو الحد الأقصى.

س: ما الذي يعطي طيفًا أكثر كثافة & # 8211 موشور أو محزوز؟

A. المنشور يعطي طيفًا أكثر كثافة لأنه في المنشور يتركز الضوء بأكمله في طيف واحد بينما في حالة محزوز الضوء يتم توزيعه في أطياف محززة بأوامر مختلفة.


الاختلافات بين Alpy 600 و LHIRES III مع محزوز مختلفة

لقد كنت أستخدم LHIRES III مع 2400 خط / مم مقضب مدرج لفترة من الوقت ، وكنت أتطلع للحصول على مجال طيفي أكبر.

ما هي الاختلافات الرئيسية بين Alpy 600 و LHIRES III مع شبكة ذات دقة أقل ، إلى جانب حقيقة أن LHIRES III تتطلب مزيدًا من الصيانة (خاصة عند تبديل الشبكات) ، والاختلاف في نسبة f؟ من المرجح أن أحصل على محزوز LHIRES أخرى منذ أن كانت أرخص ، ولكن LHIRES تعاني من أطوال موجية أقصر ، ويبدو أن Alpy تم تصحيحه بشكل أفضل.

تم التعديل بواسطة الليل ، 08 نيسان / أبريل 2019 - 07:29 مساءً.

# 2 robin_astro

أعتقد أنك لخصت الاختلافات بشكل جيد. لدي كلاهما وأعتقد أن الاثنين يكملان بعضهما البعض بشكل جيد.

ستعمل LHIRES بدقة منخفضة ولكنها مصممة بالفعل خصيصًا للعمل عالي الدقة (لا يزال أعلى دقة متاحة تجاريًا) على نطاق ضيق من الطول الموجي ، لذا فإن العدسة عبارة عن مزدوج لوني بسيط يظهر الكثير من الانحراف اللوني وبالتالي فقدان الدقة خاصة عند الطرف الأزرق بعده

4000 أمبير عند استخدامها مع محزوز بدقة منخفضة وحتى بدقة متوسطة مع مقضب 600l / مم عند العمل في هذه المنطقة. يمكنك رؤية مثال على ذلك من خلال مقضب 150 لتر / مم هنا (فيجا نصف الطريق لأسفل)

وهذا هو مخطط ضبط التركيز المطلوب والذي يتبع ما تتوقعه لمضاعفة لونية

هذا مثال على الأداء مع مقضب 600 لتر / مم في هذه المنطقة. تم التركيز على مقياس الطيف حول منتصف النطاق ويمكنك رؤية تدهور خطوط Balmer عند الحواف حتى في هذا النطاق المحدود نسبيًا

يمكنك التحقق من شدة هذا التأثير باستخدام LHIRES الخاص بك ودقة مقضب عالية من خلال التركيز على H beta في نجم عملاق ساخن مع خطوط Balmer الضيقة ثم التحرك تدريجياً لأسفل خطوط Balmer دون تغيير التركيز.

من ناحية أخرى ، تستخدم ALPY عدسات خاصة مصممة للكروماتيزم المنخفض ويمكن أن تدخل جيدًا في الأشعة فوق البنفسجية دون فقدان الدقة.

يحتوي ALPY أيضًا على بصريات أسرع بكثير (اسميًا f5 ولكن يمكن أن ينخفض ​​إلى f3.5 بدون تظليل) مما يعني المزيد من الحساسية للأجسام الممتدة مثل المجرات والسدم وما إلى ذلك إذا تم استخدامها مع تلسكوب سريع مطابق. (على الرغم من أن إضافة مخفض بؤري يمكن أن يجلب مشاكله الخاصة مع الزيغ اللوني. ليس فقدان الدقة كما هو الحال قبل الشق ، ولكن أخذ عينات انتقائية لطول الموجة في الشق الذي يشوه شكل الاستمرارية إذا انحرف التركيز بين قياس النجم المرجعي و استهداف)

تعد ALPY أيضًا أكثر استقرارًا من الناحية الحرارية والميكانيكية من LHIRES وبمجرد إنشائها نادرًا ما تحتاج إلى تعديل


ما هو الفرق بين grism و grating؟ - الفلك

حواجز شبكية الحيود تسمح بالتحليل الطيفي البصري. المقضب عبارة عن مجموعة من المصادر المتوازية الضيقة والمتباعدة بشكل متساوٍ. تشتت الشبكة الضوء بأطوال موجية مختلفة لإعطاء هامش ضيق لأي طول موجي. هذا يسمح بالتحليل الطيفي الدقيق. تدعم هذه الصفحة الحيود التعليمي للوسائط المتعددة.

شقان وثلاثة وأربعة والعديد من الشقوق

في الانحراف ، رأينا أن فرق الطور عند الزاوية و phi ثيتا بين أشعة من مسافة مصدرين أ كان بصرف النظر & فاي = 2 & بيأ الخطيئة ثيتا/& لامدا. مع شقين، مثل & فاي يختلف من 0 إلى 2 & pi ، يدور مجموع الطور بحيث ينتقل اتساعه من الحد الأقصى إلى الصفر إلى الحد الأقصى. مع ثلاث شقوق لها نفس التباعد ، نفس الاختلاف في & ثيتا وبالتالي & فاي يأخذنا من الحد الأقصى المركزي إلى الصفر عند & فاي = 2 & pi / 3 ، إلى حد أقصى تابع صغير عند & فاي = 2 & pi / 2 = & pi ، إلى صفر عند & فاي = 4 & pi / 3 والعودة إلى الحد الأقصى عند & فاي = 2 & بي. ل أربع شقوق، يحدث الصفر الأول عند & فاي = & pi / 2 وهناك حدان أقصى فرعيان صغيران.

ضع في اعتبارك عرض الحد الأقصى الكبير ، بمعنى آخر. التباعد بين الأصفار على كلا الجانبين. بالنسبة للشقين ، يكون نطاق & phi هو 2 & pi = 4 & pi / 2 لثلاثة فتحات يكون 4 & pi / 3 ، وللأربعة فتحات 4 & pi / 4 و ن الشقوق 4 & pi /ن. لاحظ أيضًا أن ارتفاع الحد الأقصى يزداد ، لأن المزيد من الشقوق تساهم فيه. تذكر أن الشدة تساوي مربع السعة ، لذا فإن شدة الحواف الساطعة الممثلة في المخططات أعلاه ستكون 2 2: 3 2: 4 2 = 4: 9: 16 = 1: 2.25: 4.

محزوزات الحيود

بالنظر إلى الضوء الأبيض ، نرى تشتت أطوال موجية مختلفة لهذه الشبكات الثلاثة.

أنماط ذات مصادر أحادية اللون وعريضة النطاق

Gratings with different line spacings illuminated with monochromatic light from a laser and then broad band light from an incandescent lamp.

The three gratings shown above are first illuminated successively with monochromatic (red) laser light. Note the successively greater dispersion: the first order fringe of the grating with 300 lines/mm occurs at the same angle as the third order fringe of the grating with 100 lines/mm. Then the same three gratings are illuminated with an incandescent lamp, which emits a continuous spectrum of wavelengths.

Note the central bright fringe: for all wavelengths, this occurs at &theta = 0, so this fringe is white. For the other fringes, sin &thetam = nm&lambda، أين m is the order of the fringe and n is the number of fringers per unit length.

Emission spectra

Now let's illuminate the grating with more complicated light sources. The central line is the undeflected beam of undispersed light at angle zero. The first order diffraction pattern appears on either side. A pure gas, when heated, emits light with specific wavelength (and thus specific energy per photon). Sodium and Mercury vapour lamps are viewed here through a grating. The incandescent lamp emits light from a hot metal filament with a continuous spectrum.

Absorption spectra

A pure gas absorbs light with specific wavelength (and thus specific energy per photon). When light with a continuous spectrum of wavelengths passes through a gas, black lines on the transmitted spectrum show the wavelengths that have been absorbed: an absorption spectrum. The pictures show the absorption spectra for hydrogen and helium. These gasses are the principal components of the sun and its atmosphere, Helium (named for the Greek word for the sun) is the only element that was not discovered on Earth: the presence of helium in the solar atmosphere was deduced from the theoretical prediction of the absorption lines for the element with two protons in the nucleus and the observation of those absorption lines in the spectrum of light from the sun.

Atomic energies and spectra

Why does a gas emit or absorb only discrete wavelengths, corresponding to photons with discrete energies? According to quantum mechanics, an electron in an atom can have only discrete values of energies, each energy corresponding to one particular orbital, described by a wave function. The diagram depicts the first several of these for hydrogen (the chance of interacting with an electron roughly corresponds to values of the square of the wavefunction, which is coded here as the brightness).


Beginner Question - Star Diagonals and Erecting Prisms

I'm relatively new to amateur astronomy but understand some things. I have a couple of refractors and a newtownian and I've been at it long enough that I'm upgrading some items, e.g. I should have an upgraded focuser for my 90eq in a couple of days. I use my 90eq mostly for lunar and planetary targets.

I'd also like to upgrade the diagonal on my Celestron 90eq but I'm a little baffled by the options and the googlez hasn't helped much so far. About the only thing I understand is that dielectric coatings are better than standard.

1. Can anyone direct me to a resource that I can study. Happy to do my own research and I'm usually pretty good with search engines but not this time.

2. Does a diagonal and an erecting prism do the same thing but one is a mirror and the other, well, a prism?

3. Are there different kind of diagonals, e.g. is a star diagonal something different than a regular diagonal?

4. What other questions should I be asking but I don't know enough to ask?

#2 LanceRFerguson

أوه! I just found this. Finally!

#3 Mitrovarr

#4 SteveG

Is your 90 EQ a long focus achromat? Then a prism diagonal will suite you well. For that scope, I would look at a standard Celestron prism:

For erect image, first decide if you want a 45 deg or 90 deg diagonal (both are available). The erect-image diagonals are not great for stars though, mainly designed for terrestrial use.

#5 Mitrovarr

Edited by Mitrovarr, 25 November 2019 - 03:00 PM.

#6 LanceRFerguson

Is your 90 EQ a long focus achromat? Then a prism diagonal will suite you well. For that scope, I would look at a standard Celestron prism:

https: //agenaastro.c. r-diagonal.html

For erect image, first decide if you want a 45 deg or 90 deg diagonal (both are available). The erect-image diagonals are not great for stars though, mainly designed for terrestrial use.

1000mm achromat indeed. I'll check that out, thanks!

#7 LanceRFerguson

Also, don't think you have to spend a fortune to get a decent diagonal. That article you found describes top end gear for extremely experienced astronomers who already have high end gear aside from their diagonal. It really, really isn't aimed at beginners.

Oh yeah, I hear you. I really didn't look at the comparison too much. It was one of the few articles that I could find that explained anything. Did eventually find one on CN that was helpful. Starting to make some sense.

The stock diagonal is all plastic and hasn't had a tight fit since I bought it used. Barely holds an eyepiece steady and definitely not a smartphone. So I figured a diagonal upgrade wouldn't hurt anything.

#8 Mitrovarr

#9 j.gardavsky

you can spend quite a lot of money on the diagonal zenith mirrors and on the prisms.

As above, I would choose a quality zenith prism, and look around at the classified.

Regarding the dielectric mirrors, I have one which has not been cheap, but it has got some scratches from cleaning the dew during the observing sessions, so right now I am mostly using a prism. The expensive BBHS mirror is waiting for its first light in reserve.

Enjoy the hobby, and clear skies,

#10 wrvond

If you are using 2" oculars, your prism star diagonal choices are pretty limited (and expensive), but if you are using strictly 1.25" oculars there are a lot of choices out there. Dielectric mirrors are readily available in either size and can run the gamut for prices.

Here is a listing on the CN classifieds by a vendor selling one of each kind (star and erecting), additionally, the star diagonal is a prism, and the prices are very reasonable.

#11 LanceRFerguson

If you are using 2" oculars, your prism star diagonal choices are pretty limited (and expensive), but if you are using strictly 1.25" oculars there are a lot of choices out there. Dielectric mirrors are readily available in either size and can run the gamut for prices.

Here is a listing on the CN classifieds by a vendor selling one of each kind (star and erecting), additionally, the star diagonal is a prism, and the prices are very reasonable.

https: //www.cloudyni. to-choose-from/

That's excellent, thanks! Have sent a message to seller as to availability. I looked briefly at CN classifieds but hadn't pursued very far as I'm still sorting out the difference. Though I have that pretty well in hand thanks to this thread.

All oculars are 1.25" at this point (with the exception of some .965 stuff on my starter scope).

#12 clearwaterdave

William Optics makes a nice correct image prism diagonal if you want CI for nighttime use.,At least to me I saw no lack in the view.,It does restrict the widest fov eps at lowest power.,but not bad imho.,good luck with your choice.,

#13 SloMoe

Morning Lance, here's what I've learned for myself,

Mirror vs. prism, google it, and you'll find the article linked, don't breeze through it, read it.

I have a lot of diagonals and I do both terrestrial & celestial viewing.

I have and used both the 45° prisms the one you see Scopehead selling and the WO 45°, both are good up to about 125X then the aberration mentioned starts to set in in a refractor, in a Mak/SCT you can kick it to 200X and still have a sharp image,

The view starts to dim at about 175X .

Now that's with the correct image 45° diagonals, both types I've mentioned and own have the same fov, personally I couldn't tell any difference between the two, save your money and get the type Scopehead sells.

When you point your scope up the 90° becomes more comfortable to use, the dielectric's I've used are outstanding compared to the less expensive stock prism's, the view is brighter, if they dew or fog up, it's time to switch to another, don't clean them at night in the field, just like with eyepieces, they will scratch very easily, don't worry the stars will be out again the next night.

Prisms would be nice for some very deep sky stuff and when you're using line filters,

I have a Zeiss-Baader 34mm that I use on a 70mm finder, mainly because of it's helical focus eyepiece holder, now that's a sharp image, and a high price tag.

The infamous Celestron "94", Celestron give away price is a key to their success, with those it's hit or miss as far as the good ones go, a few more miss than hit, if they were a quality product Celestron wouldn't give them away so cheap, also there's a guy here that claims to be able to collimate them and fix them, and those he can't he dumps back into CN classifieds,

So if you want an inexpensive prism check our sites sponsor's selection or Agena, but buy them new, not from the Classifieds, too many dud's floating around there.

All of the more common brighter DSO's and planets the mirror just does a better job of the detail in the view.

I have had a couple of Orion Dielectrics, good mirrors, GSO and a few others just as good, depends on what drops into your lap when you go hunting for the bargain.

The correct image diagonals need a lot of light to work well for a crisp image and that's their downfall, at night there's not a lot of light so they don't preform, when you start bending light in every know direction it starts to loose clarity.

Layman's terms and to go into why is not what we need, the quick answer is they don't work well at high mag in low light conditions.

I found a while back a diagonal that has a 1.6X Barlow lens incorporated into it, it turned out to be a nice view, crisp with relatively no aberration up to about 185X, don't use it much but seems to be fairly rare, got a pile of Barlow's anyway, just something different.

I have both the W'O correct image diagonal's 45° & 90°, can't figure why they wouldn't put their helical focus eyepiece holder on the 45° so I did, it's the one I use for terrestrial high mag viewing.

If you're interested in the diagonal with the Barlow in it pm me.

EDIT: Scope's a good guy to deal with, if you have a problem with a product he'll work with you.

EDIT: #2. it's either this way or I start a second post.

So here's another thing, it's your eye that determines the view, sometimes we get lost in the numbers of what is what when it comes to light % transmission, 5% or even 10% difference you're going to have a hard time knowing which is which when you're staring through it.

Edited by SloMoe, 26 November 2019 - 08:16 AM.

#14 LanceRFerguson

Morning Lance, here's what I've learned for myself,

Mirror vs. prism, google it, and you'll find the article linked, don't breeze through it, read it.

I have a lot of diagonals and I do both terrestrial & celestial viewing.

I have and used both the 45° prisms the one you see Scopehead selling and the WO 45°, both are good up to about 125X then the aberration mentioned starts to set in in a refractor, in a Mak/SCT you can kick it to 200X and still have a sharp image,

The view starts to dim at about 175X .

Now that's with the correct image 45° diagonals, both types I've mentioned and own have the same fov, personally I couldn't tell any difference between the two, save your money and get the type Scopehead sells.

When you point your scope up the 90° becomes more comfortable to use, the dielectric's I've used are outstanding compared to the less expensive stock prism's, the view is brighter, if they dew or fog up, it's time to switch to another, don't clean them at night in the field, just like with eyepieces, they will scratch very easily, don't worry the stars will be out again the next night.

Prisms would be nice for some very deep sky stuff and when you're using line filters,

I have a Zeiss-Baader 34mm that I use on a 70mm finder, mainly because of it's helical focus eyepiece holder, now that's a sharp image, and a high price tag.

The infamous Celestron "94", Celestron give away price is a key to their success, with those it's hit or miss as far as the good ones go, a few more miss than hit, if they were a quality product Celestron wouldn't give them away so cheap, also there's a guy here that claims to be able to collimate them and fix them, and those he can't he dumps back into CN classifieds,

So if you want an inexpensive prism check our sites sponsor's selection or Agena, but buy them new, not from the Classifieds, too many dud's floating around there.

All of the more common brighter DSO's and planets the mirror just does a better job of the detail in the view.

I have had a couple of Orion Dielectrics, good mirrors, GSO and a few others just as good, depends on what drops into your lap when you go hunting for the bargain.

The correct image diagonals need a lot of light to work well for a crisp image and that's their downfall, at night there's not a lot of light so they don't preform, when you start bending light in every know direction it starts to loose clarity.

Layman's terms and to go into why is not what we need, the quick answer is they don't work well at high mag in low light conditions.

I found a while back a diagonal that has a 1.6X Barlow lens incorporated into it, it turned out to be a nice view, crisp with relatively no aberration up to about 185X, don't use it much but seems to be fairly rare, got a pile of Barlow's anyway, just something different.

I have both the W'O correct image diagonal's 45° & 90°, can't figure why they wouldn't put their helical focus eyepiece holder on the 45° so I did, it's the one I use for terrestrial high mag viewing.

The 90° I don't use at all,

If you're interested in the diagonal with the Barlow in it pm me.

Guess that covers $.02

EDIT: Scope's a good guy to deal with, if you have a problem with a product he'll work with you.

EDIT: #2. it's either this way or I start a second post.

So here's another thing, it's your eye that determines the view, sometimes we get lost in the numbers of what is what when it comes to light % transmission, 5% or even 10% difference you're going to have a hard time knowing which is which when you're staring through it.

This is extremely helpful, thanks for taking the time to write it up. I'll have to go through it a couple of times to catch everything but it answers a number of questions. It helps gives me a basis for judging what I'm looking at. I wanted another diagonal because the cheap, plastic stock one isn't very mechanically sound anymore. It's a Celestron 90eq so getting something pricey doesn't make sense. I like the scope but I'm realistic about it, too. I figure for $20 I'll roll the dice and see what the difference is between the existing mirror and a prism. I'll either have a nicer diagonal and/or I'll learn something. In this hobby learning something for $20 is pretty cheap!

Good to know on Scopehed as yesterday I ordered the 90 degree from him!

Thank you again for the details!

EDIT: Not to mention having the right search terms can make all the difference! This morning I'm reading some info that prisms are good in slow scope and they like long focal lengths. My 90eq is both so even better.


Should you buy or avoid BK-7 prism binoculars?

From the said above it becomes clear than BK-7 can’t beat quality of BAK-4 prism.

If you choose binoculars with magnification up to 8x then BK-7 still can be acceptable. Because magnification up to 8x has a wide field of view.

When magnification increases field of view becomes narrower. This means in how power binoculars with BK-7 prism image quality may not be acceptable at all.

This means if you are on a tight budget and plan to buy BK-7 binocular choose one with a small magnification, preferably up to 8x and exit pupil should be at least 4mm.

Generally speaking I recommend to buy BK-7 prism binoculars only if you are on a tight budget.


Prism Spectrometer and Diffraction Grating: 787550

Dispersion of a beam of white light into its component colours by a glass prism is due to the variation in refractive index of the glass with the frequency (colour) of the light. This is a result of the variation in the speed of the light in the medium. Thus blue light (higher frequency) will be refracted more than red light (lower frequency) as it passes through the prism. The angle between the undeviated path of an incident ray and the final path of the ray as it exits the prism is called the deviation angle. When the ray passes symmetrically through the prism, (so that its path in the prism is parallel to the base), minimum deviation occurs.

Referring to the diagram, either increasing or decreasing θ will result in an increase in the deviation angle.

The refractive index of the prism is given by

Where A = prism angle D = angle of minimum deviation

The value of n is different for different wavelengths, and a relationship between n and l was given by Cauchy:

(2)where a and b are constants and λ is the free space wavelength.

Figure 2 Determination of Minimum Deviation Angle

  1. Turn on the sodium lamp and allow to warm up for at least 10 minutes.
  1. Position the prism on the prism table with the unpolished side flush with the prism holder and lock into place. (ملحوظة: Do not over tighten).
  1. Rotate the telescope to the straight through position.
  1. Open the slit adjust to give a wide yellow line through the telescope. Note: You will have to physically move the spectrophotometer and the telescope to be able to see the line.
  1. Close the slit adjust to give a sharp narrow yellow line. ملحوظة: You will probably have to adjust the focus on (a) the collimator and (b) the telescope. While you are at it adjust the focus for the cross hairs, which is at the eyepiece end of the telescope.

ملحوظة: All focus controls pull in and out.

  1. Ensure that the prism table lock is released (anticlockwise) and rotate the prism table until it is in the position in the diagram. Lock the table in this position.
  1. Ensure the telescope lock is released (anticlockwise) and rotate the telescope until spectral lines are observed. ملحوظة: You may have to adjust both the prism table and the telescope to achieve this.

– 8 -The position of minimum deviation may be obtained by rotating the prism table in one direction – the spectral lines will appear to move across the field of view, stop and reverse their motion. ملحوظة: You will need to adjust both the prism table and the telescope to achieve this.

The point where a particular spectral line changes direction corresponds to the minimum deviation for that particular wavelength in the prism.

  1. Line the cross hairs of the telescope up on the red spectral line, release the prism table lock and rotate the prism table until that spectral line changes direction. Lock the prism table where this occurs. ملحوظة: Do not adjust the prism table until all the measurements have been obtained. (This is not technically correct but for this instrument it is far more accurate than attempting to find the minimum deviation angle for each spectral line).
  1. Position the telescope near the spectral line, lock it, and use the telescope fine adjust to line up the cross hairs on that line.
  2. When this is done, note the reading on the scale. This is angle A for that spectral line. (ملحوظة: It is a vernier scale and should be read to at least 0.1 o )
  3. Repeat parts 10-11 of the procedure for the other five (5) strong lines.
  1. Note the colour, and the wavelength of each of the lines you have measured.
  1. Repeat steps 9-13 and find the average value.

NOTE: To do the next section you will have to move the prism to Position B and the telescope to the ‘B’ angle position as per Figure 2

  1. Repeat Parts 3-14 of the procedure.
  1. Tabulate all results.
  1. Determine the angle of minimum deviation, D, for each line by subtracting the mean of the smaller angle from the mean of the larger angle and halving the result.
  1. Construct a calibration curve of minimum deviation angle versus wavelength.
  1. Use the prism spectrometer to examine the spectra of the other light sources available in the laboratory.

For one other light source, determine the angular positions of at least three spectral lines at minimum deviation and using your graph of D vs λ obtained for the sodium lamp, calculate the wavelengths of these lines.

Compare the results with tabulated values.

Diffraction Grating

Diffraction of monochromatic light in a Young’s double slit experiment produces an intensity pattern which consists of a double slit “interference” pattern which is modulated by a single slit diffraction pattern.

The position of the maxima in the double slit interference pattern is given by

where d is the separation of the slits, θ is the angular position of a given maximum with respect to the x-axis, n is the order of a given maximum and λ is the wavelength of the light.

أ diffraction grating consists of a system of many slits (in fact, grooves ruled on a transparent material) and equation (3) may be used to describe the position of the principal maxima produced by a diffraction grating. If non-monochromatic light is incident on the grating, the different wavelengths of light will be dispersed (ie occur at different values of θ) within each order of diffraction.

  1. Replace the prism with the transmission diffraction grating supplied. Fix the grating to the surface of the prism table using the clamp provided. You will have to remove the prism clamp and replace it with the diffraction grating clamp.
  1. With the grating aligned approximately perpendicular to the collimator, find (by eye) the sodium spectra produced on either side of the straight-through position.
  1. Rotate the telescope to the position of the first-order spectrum on one side and align the cross hairs with a spectral line. Note the angular setting of the telescope.
  • Comment on any differences between the sodium spectrum you observe with the diffraction grating and that observed with the prism.
  1. Repeat the procedure for as many lines as possible, for the first-order spectra.
  1. If the angle is increased past the first order spectral lines another set of spectra lines, known as the second order, will be observed. ملحوظة: You may need to increase the intensity of the light by opening the slit adjust. Note the angular setting of the telescope for as many lines as possible.

NOTE: To do the next section you will have to position the telescope in the ’B’ angle position.

  1. Repeat Parts 3-5 of the procedure.
  1. Draw up a table showing the angular settings for each line (wavelength) on the right and left of the straight through position. Determine θ for both first-order and second-order lines by subtracting the smaller angle from the larger angle and dividing by two.
  • Explain how, and why, the angular separation between the spectral lines varies between the first-order and second order spectra.
  1. Plot λ vs sin θ for both first-order and second-order spectra, and determine the slope of each line. Hence obtain an average value for the spacing, d, of the lines on the diffraction grating. Give an estimate of the error involved in the value you obtain.
  • Compare your values of d with the value printed on the diffraction grating.
  • 5 –
  • Simulation software

If time permits, use the simulation software provided to compare your value of the slit separation with that predicted by the program.

  1. Choose Applications of Interference and Diffraction from the menu.
  1. Choose Gratings from the menu at the top of the screen.
  1. اختر ال Transmission Grating – Spectrum option from the pull-down menu.
  1. Enter the wavelengths of two of the lines you have measured, a slit width of 0.0001 mm and the slit separation you determined.
  1. Compare the predicted angular positions of the lines with the values you measured. Comment on the result.
  1. Investigate the effect of changing the slit width, slit separation or wavelength of the radiation.

Sodium Line Spectra Neon Line Spectra
λ (nm) Colour λ (nm) Colour
614.8 red 701 red
589.5 yellow 1 691 red
588.9 yellow 2 671 red
568.6 green 666 red
515.0 light blue green 658 red
498.0 blue green 652 red
466.6 light indigo 649 red
454.3 indigo 639 red
442.1 light purple 637 red
Helium Line Spectra 632 red
629 red
λ (nm) Colour 626 red
667.8 red 621 red
587.5 yellow 615 red
501.5 blue green 614 orange
492.2 blue green 609 orange
471.3 blue 607 orange
447.3 purple 602 orange
438.9 purple (faint) 597 yellow
594 yellow
Cadmium Line Spectra 588 yellow
λ (nm) Colour 585 yellow
644 red 576 green (faint)
510 blue green 540 green
481 blue 534 blue green
468 blue
442 purple (faint)
الزئبق Line Spectra
λ (nm) Colour
579.1 yellow
577.0 yellow
546.2 green
491.7 blue
436.0 purple
407.9 purple
404.8 purple

Experimental Aim

This experiment aims at estimating the refractive index of a prism for different wavelengths of the Sodium Spectrum and then plotting calibration and dispersion curves through the use of Prism Spectrometer.

مقدمة

A spectrometer is an instrument used in the analyses of the spectra of radiations. The glass-prism spectrometer is ideal in taking measurements of ray deviations as well as refractive indices. At times, diffraction grating may be used instead of the prims in the study of optical spectra. A prism is capable of refracting light into one spectrum while diffraction grating spreads the available light in numerous spectra (Duarte 2015). Due to this, slit images that are formed using a prism are mostly brighter as compared to the ones formed through grating. The only challenge in this is that the enhanced brightness of the spectral lines is often offset through a decreased resolution as the prism cannot effectively separate the various lines as the case of grating. However, these brighter lines permit a slit width that is narrow in shape to be used which is partially able to compensate for the lowered resolution (Guanter et al., 2015).

There is no direct proportionality between the angle of refraction and the wavelength of light in a prism. For this reason, the measurement of the wavelengths using a prism is achieved through the construction a calibration graph of the deviation angle against the wavelength and using the source of light with a known spectrum. The wavelength of the unknown spectral lines can thus be interpolated from the obtained graph (Hadni 2016). Future determinations of wavelengths is validated upon the creation of a calibration graph for th prism and this is only possible if they are made from prism that is aligned precisely just the same it was at the time of production of the graph. To achieve the reproduction of such an alignment, all the measurements must be made when the prism is aligned to enable refracting the light at the angle of the lowest possible deviation.

The light that is studied is rendered parallel using a collimator that is composed of a tube that has a slit of adjustable width at an end and a convex lens at the other end. The collimator must be maintained in a highly focused through the adjustment of the position of the slit to the point at which it is at the focal point of the lens (Hartmann et al., 2014). The parallel beams that originate from the collimator are made to pass through a glass prism that is on a prism table which is rotatable, levelized, lowered or even raised. The prism then deviates the components colours of the released light through various amounts and spectrum so generated is examined through the use of a telescope that is mounted on a rotating arm and oscillates over the divided angular scale.

The theory of the prism spectrometer illustrates that a spectrum that has maximum definition is achieved when the light ray angular deviation of the light ray that goes through the prism is least. Under such conditions it can be demonstrated that they ray goes through the prism is a symmetrical manner. For a specific wavelength of light that is traversing a certain prism, that exists a characteristic incidence angle for which the deviation angle is least. This angle is dependent in the refractive index of the prism and the angle that is formed between the two sides of the prism that have been traversed by light (Hossain et al., 2015). The equation below is used in illustrating the relationship between the two variables

in which n is the refractive index of the prism, the angle formed between the two sides of the prism that has been traversed by light and A the angle of minimum deviation.

Figure 2: Determination of Minimum Deviation Angle

  1. The sodium lamp was turned on and allowed to warm up for more than 10 minutes
  2. The prism was positioned on the prism table having the unpolished side flush with the holder of the prism and then locked into place (Leedle et al., 2015)
  3. The telescopes was rotated to the straight through position
  4. The slit adjust was open to provide a wide yellow line through the telescope
  5. The slit adjust was then closed to provide a sharp narrow yellow line
  6. The prism table lock was ascertained to be released in an anticlockwise manner and then the prism table rotated until it was in the position as illustrated in the diagram.
  7. The telescope lock was ascertained to be released in an anticlockwise directed and then the telescope rotated until the spectral lines were noticed.
  8. The position of the minimum deviation was obtainable through the rotation of the prism table in one direction only where the spectral lines would seem to move across the field of view, stop and the move in a reverse direction (Mouroulis et al., 2014)
  9. The cross hairs of the telescope were lined up on the red spectral line and the prism table lock released and the prism table rotated until there was a change in position of the spectral line. The prism table was then locked when it occurred
  10. The telescope was position close to the spectral line and the telescope fine adjust was then used in lining up the cross hairs on the line
  11. The reading on the scale was noted which was the angle A of the spectral line
  12. The parts 10-11 of the procedure were repeated for the other five string lines
  13. The wavelength and the colour were noted for each of the lines measured
  14. Steps 9-13 were repeated to estimate the average value

ملحوظة: The prism has to be moved to position B and the telescope moved to the B angle position as illustrated in figure 2 in order to perform the next section

  1. Parts 3-14 of the method were repeated
  2. The results were tabulated
  3. The minimum angle of deviation, D, was then determined for every line through subtracting the mean of the smaller angle from the mean of the greater angle and then halving the result
  4. A calibration curve was constructed of the minimum deviation angle against the wavelength (Piascik et al., 2014)
  5. The prism spectrometer was used in the examination of the spectra of the other sources of light that were available in the laboratory. Comparison was made with the tabulated values

Diffraction Grating Procedure

  1. The prims were substituted with the transmission diffraction grating that was supplied in which the grating was fixed to the prism table surface with the clamp given.
  2. The sodium spectra generated on either side of the straight-through position was determined using the eye while the grating was aligned about perpendicular to the collimator
  3. The telescope was rotated to the position of the first order spectrum on one of the side and then the cross hairs aligned with the spectral line. The angular setting of the telescope was taken care of.
  4. The procedure was repeated for as numerous lines as possible for the first order spectra
  5. Another set of spectral lines known as second order would be observed upon an increase in the angle beyond the first order spectra lines

ملحوظة: Performing the next section of this experiment required moving the telescope to B angle position

  1. The Parts 3-5 of the method were repeated
  2. A table illustrating the angular setting for every line on the right as well as left of the straight line through position was then drawn. The Ɵ was determined for both the first order and second order lines through finding the difference between the smaller angle and the larger angle and the final answer divided by two (Squires, Constable & Lewis (2015)
  3. Graphs of λ versus sin Ɵ were plotted for both the first order and second order spectra and then the slope of each of the lines determined. The averaged value of the spacing, d, of each of the lines on the diffraction grating was then determined and an estimate of the error incurred determined.

Prism Spectrometer Experiment

colour Deviation angle (degree) Lemda (nm)
Red 133.9 614.8
orange 133.5 589.5
green 133 568.6
Dark green 132 498
light blue 131.5 466.6
البنفسجي 130.4 442.1

Table 1: Sodium calibration results

Figure 3: Sodium calibration plot

Diffraction grating
colour deviation angle (sintheta) lemda (nm)
البنفسجي 0.282 442.1
light blue 0.3 466.6
Dark green 0.312 498
lime green 0.344 515
orange 0.357 588.9
red 0.371 614.8

Table 2: Diffraction Grating results

Figure 3: Diffraction Grating plot

Discussion and Conclusion

The prism spectrum that was obtained for the sodium lamp that could be seen with the resolution of the prism was provided as shown in the table from top to bottom. The measured angles i.e. 2A= and thus the angle of the prismA= (Vaughan 2017). The behavior of the dispersion curve was observed that there is no rapid fall over the range of the wavelengths thus it can be concluded that there is no heavy sloping line meaning that the dispersion of the different spectral lines do not vary so much from each other which is illustrated by the closeness of the refractive index of the provided wavelength range.

For the calibration curve, it is almost a straight line illustrating that the impact of the wavelength of the Angle of Minimum Deviation tends to being linear (Vaughan 2017). This curve can be used in establishing the wavelength of the spectral line that has an unknown wavelength but the Angle of Minimum Deviation is determined using the very apparatus. The aims and objectives of this experiment were thus met with the results illustrating high correlation with the theoretical values as recorded in literature.

Duarte, F. J. (2015). Tunable laser optics. CRC Press

Guanter, L., Kaufmann, H., Segl, K., Foerster, S., Rogass, C., Chabrillat, S., … & Straif, C. (2015). The EnMAP spaceborne imaging spectroscopy mission for earth observation. Remote Sensing, 7(7), 8830-8857

Hadni, A. (2016). Essentials of Modern Physics Applied to the Study of the Infrared: International Series of Monographs in Infrared Science and Technology (Vol. 2). Elsevier

Hartmann, N., Helml, W., Galler, A., Bionta, M. R., Grünert, J., Molodtsov, S. L., … & Bostedt, C. (2014). Sub-femtosecond precision measurement of relative X-ray arrival time for free-electron lasers. Nature photonics, 8(9), 706

Hossain, M. A., Canning, J., Ast, S., Cook, K., Rutledge, P. J., & Jamalipour, A. (2015). Combined “dual” absorption and fluorescence smartphone spectrometers. Optics letters, 40(8), 1737-1740

Leedle, K. J., Pease, R. F., Byer, R. L., & Harris, J. S. (2015). Laser acceleration and deflection of 96.3 keV electrons with a silicon dielectric structure. Optica, 2(2), 158-161

Mouroulis, P., Van Gorp, B., Green, R. O., Dierssen, H., Wilson, D. W., Eastwood, M., … & Loya, F. (2014). Portable Remote Imaging Spectrometer coastal ocean sensor: design, characteristics, and first flight results. Applied optics, 53(7), 1363-1380

Piascik, A. S., Steele, I. A., Bates, S. D., Mottram, C. J., Smith, R. J., Barnsley, R. M., & Bolton, B. (2014, July). SPRAT: spectrograph for the rapid acquisition of transients. في Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy V(Vol. 9147, p. 91478H). International Society for Optics and Photonics

Squires, A. D., Constable, E., & Lewis, R. A. (2015). 3D printed terahertz diffraction gratings and lenses. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 36(1), 72-80

Vaughan, M. (2017). The Fabry-Perot interferometer: history, theory, practice and applications. Routledge


شاهد الفيديو: Demonstrating diffraction using laser light for teachers (شهر اكتوبر 2021).