H104 Spiegel-Rauhheit im Vergleich - Übersicht von Newton-Spiegeln

Einleitung:

Eine Definitions-Einheit für Oberflächen-Rauhheit im Quadrat-Zentimeterbereich, gibt es nicht. Das wäre nämlich der Bereich,
innerhalb dessen man die Rauhheit bei Newton-Spiegel darstellen kann über den Lyot-Test. An den folgenden Beispielen kann
man also nur die Ergebnissse der Polier-Technik studieren und darüber vergleichen, ob ein Spiegel glatter oder rauher ist. Viele
der Massen-Spiegel aus China sind rauh, aber äußerst preiswert. Viele Beobachter merken am Himmel den Unterschied gar nicht.

Quote:


Bei der Rauheits-Diskussion muß man dringend unterscheiden zwischen der großdminensionierten Topografie
der Wellenfront auf der einen Seite. Dazu zählen Zonen, abgesunkene Kante, Über oder Unterkorrektur.

Auf der anderen Seite erzeugt die Flächenfeinstruktur, wie sie im Nachfolgenden gemeint ist, erhebliches
Streulicht, was ganz besonders die visuelle Nutzung einer Spiegeloptik beeinträchtigt. Für die Fotografie spielt
diese Art Rauhheit eine eher untergeordnete Rolle. Da werden selbst Aufnahmen mit rauhen Spiegeln noch
be-eindruckend. Für die visuelle Nutzung ist die "Glätte" einer Optik von großer Bedeutung. Ein gutes Test-
objekt für die hier gemeinte Rauhheit sind die Komponenten E und F im Orion Trapez, die nur bei glatten
Spiegeln klar definiert werden. Bei rauhen Spiegeln verschwinden diese feinen Sterne.

Diese Rauheit spielt immer dann eine Rolle, wenn Streulicht den Kontrast vermindert und ein lichtschwaches
Objekt neben einem hellen Stern im Streulicht "untergeht" . Auch die Sonnenbeobachter bevorzugen besonders
glatte Optiken.


http://www.intercon-spacetec.de/rat/rat-teleskope/welches-teleskop/optischequalitaet/
Quote:


RMS

Zunächst muß sich die Industrie den Vorwurf gefallen lassen, daß RMS auch der geschönten Zahlendarstellung dient. RMS, Root Mean Square, ist eine gemittelte Durchschnittsabweichung, der RMS-Wert ist mindestens 3,3 mal schöner als der PV-Wert. Besonders unfair ist, wenn RMS-Werte beworben werden, ohne ausdrücklich als solche gekennzeichnet zu sein.

Wenn man RMS-Werte als solche erkennt und damit umgehen kann, lassen sie genaue Rückschlüsse auf die Abbildungsleistung eines Teleskopes zu. Bei modernen Testprotokollen, d.h. Interferogramm mit Computerauswertung, ist der RMS-Wert die einzige sinnvolle Auswertung. Wie RMS, PV und Kontrastleistung zusammenhängen, zeigt folgende Abbildung:
optRauhheit.jpg

Spiegel A und Spiegel B weisen die gleiche PV-Oberflächengenauigkeit von 1/4 PV auf. Spiegel A ist "rauh", d.h. die Spiegeloberfläche schwankt ständig zwischen Maximum und Minimum. Wahrscheinlich enthält dieser Spiegel eine Stelle mit größerem Fehler, die in dieser Messung nicht gefunden wurde. Die RMS-Oberflächengenauigkeit beträgt nur 1/16 RMS, die von diesem Spiegel gelieferte Kontrastschärfe ist unbrauchbar.
Spiegel B hat die gleiche PV-Oberflächengenauigkeit von 1/4 PV. Dieser Oberflächenfehler ist jedoch auf 1/1000 der Gesamtfläche begrenzt, und bei einem scharf gestellten Bild defakto unsichtbar. Mit etwas Glück oder bei entsprechender Anzahl von Messungen wäre diese Stelle auch durch den Messraster gefallen, d.h. dieser Spiegel könnte genausogut eine Genauigkeit von 1/8 PV im Protokoll haben. Bei der RMS-Auswertung fließt die Glätte des Spiegels erheblich ins Messergebnis ein, der Spiegel ist besser 1/30 RMS. Mit kleiner Obstruktion kommt die Kontrastschärfe in brauchbare Bereiche. Diese beiden Extrembeispiele sind von der Praxis gar nicht so weit entfernt. Jeder erfahrene Astronom kennt die Regel, daß die Kontrastleistung eines Spiegels nicht direkt aus dem PV Oberflächenwert abzuleiten ist, sondern eben auch entscheidend die Glätte hinzu kommt. Das extremste mir bis jetzt bekannte Testprotokoll weist für einen 10" f/4,8 eine PV wavefront Bildgenauigkeit von "nur" 1/3,6 aus, also nicht mal 1/4 PV. Wenn man sich nicht auf nur 2 Meßwerte beschränkt sondern die übrigen 50.000 digital ermittelten Meßwerte zu Rate zieht, kommt ein RMS-Wert von 1/28 wavefront heraus. Daneben weist das Protokoll einen Strehl-Wert von 0,95 aus, d.h. die Optik ist gerade mal 5% schlechter als ein theoretisches Ideal. Ohne Zweifel würde ein Interferogramm über 500 Testpunkte einen deutlich besseren PV-Wert ausweisen, und jeder manuelle Test würde die Oberflächengenauigkeit im Bereich von 1/20 PV ansiedeln.



Spiegel-Rauhheit im Vergleich - alles Lyot-Testaufnahmen

Bei einem Thread ähnlichen Titels hat zumindest eine Anregung von Günter ergeben, eine Übersicht zu
erstellen von ganz unterschiedlich rauhen oder auch glatten Spiegeln, je nachdem welchen Begriffen man
zugeneigt ist. Bei jedem dieser Beispiele handelt es sich um ein Unikat. Das ist besonders am LOMO Beispiel
erkennbar. Ein und derselbe Hersteller liefert einmal besonders glatte, manchmal aber auch rauhe Spiegel
ab. Bei anderen Herstellern kann man eine Entwicklung hin zu immer glatteren Spiegeln beobachten. In
dieser Übersicht geht es also nur darum, wie ein besonders glatter Newton-Spiegel aussieht und wann man
bestimmt von einem rauhen Spiegel sprechen muß. Aber auch ein rauher Spiegel kann theoretisch einen
Strehlwert von 0.99 haben, wenn er beispielsweise eine perfekte Parabel hat - meist jedoch nicht.

Man möge unseren Begriff Rauhheit nicht mit der DIN Norm überziehen, weil unser Begriff von der Spiegelschleifer-
Szene geprägt wurde und u.a. als ripple und micro ripple in deren Literatur eingegangen ist.

In Frankreich - ein Land wo der Lyot-Test weit verbreitet ist - gibt es einen mir bekannten Spiegelschleifer, der wohl
die glattesten Spiegel überhaupt herstellen kann, die ich gesehen habe.

@Lyot-Mirror01.jpg

Mein eigener Spiegel hat ebenfalls eine extreme Glätte. Den Hersteller wollte mir der Händler begreiflicherweise nicht
nennen. http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=31024#post31024

@Lyot-Mirror02.jpg

Dieser Hersteller hat in der Regel ziemlich glatte Spiegel, ich habe hier auch nicht ganz so gute Beispiele.

@Lyot-Mirror03.jpg

Ein Hersteller, der sich in den letzten Jahren gewaltig gesteigert hat auch was die Glätte betrifft. http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=4388

@Lyot-Mirror04.jpg

Offenbar ist es auch materialabhängig, wie glatt eine Oberfläche wird.

@Lyot-Mirror05.jpg

zählt ebenfalls zu den glatten Spiegeln http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=33916#post33916

@Lyot-Mirror06.jpg

Wegen des großen Durchmessers habe ich gegen zweio Planspiegel geprüft

@Lyot-Mirror07.jpg

auch hier noch ein glatter Flächeneindruck mit feinen Rillen, deren Ursache mir nicht klar sind.

@Lyot-Mirror08.jpg

Ein typischer GSO Spiegel mit der typischen Radial-Struktur - könnte bereits ein BK7 Spiegel sein.

@Lyot-Mirror09.jpg

feine micro ripples, trotzdem glatter Flächeneindruck

@Lyot-Mirror10.jpg

Auch bei LOMO - wer immer letztlich die Spiegel unter diesem Namen hergestellt hat - fallen die Ergebnisse unterschied-
lich aus. Nummer 5 habe ich für mich behalten. Ein erstklassiger kontrastreicher Spiegel bei gutem Seeing. http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=4673&highlight=Lomo+Dobson

@Lyot-Mirror11.jpg

Die "Rauhheit" dieses Spiegels wird man am Himmel vermutlich weniger wahrnehmen. Der Streulicht-Anteil wird etwas
höher sein, als bei einem sehr glatten Spiegel.

@Lyot-Mirror12.jpg

Das dürfte die übliche Qualität an Spiegelglätte sein, wie sie auch bei den folgenden Spiegeln erkennbar ist.

@Lyot-Mirror13.jpg

Die Parabel stimmt in der Regel, aber der Lyot-Test zeigt trotzdem eine rauhe Fläche.

@Lyot-Mirror14.jpg

Hier sind es in der Regel unüberlegte Polierstriche und ihre Auswirkungen im Lyotgraph

@Lyot-Mirror15.jpg

Auch hier "pflügt" der Spiegelschleifer über die Facetten tiefe Furchen in die Fläche des Randes. Unter einer Halogen-
Lampe zeigt sich die 0.7 Zone noch matt, weshalb dieser Spiegel reklamiert worden war. http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=6368

@Lyot-Mirror16.jpg

Dieser als Premium Spiegel deklarierte Newton hat, wenn man den spiegeleigenen Astigmatismus zuläßt, einen ziemlich
niedrigen Strehlwert: http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=34245#post34245

@Lyot-Mirror17.jpg

Hauptprobem hier ist nicht die Rauhheit, sondern die Formabweichung.

@Lyot-Mirror18.jpg

Auch dieser Hersteller hat ganz typische Merkmale mit denen man seine Spiegelidentifizieren kann. http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=8596

@Lyot-Mirror19.jpg

Ein BVC 18-Zoll Spiegel vor einem 16-Zoll Planspiegel http://www.astro-foren.de/showpost.php?p=34483&postcount=2

@Lyot-Mirror20.jpg

Auch diese Form der "Rauhheit" ist vertreten.

@Lyot-Mirror21.jpg

Auch dieser Spiegel, für ein Institut geschliffen, machte den Studenten, der glaubte, ein Schnäppchen gekauft zu haben, später tot unglücklich.

@Lyot-Mirror22.jpg

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Weitere Quellen:

http://www.astrosurf.com/tests/articles/contrast/contrast.htm
http://www.astrosurf.com/tests/defauts/defauts.htm#rugosite
http://www.astrosurf.com/tests/test460/test460.htm#haut
http://www.astrosurf.com/tests/defauts/fig2b.htm

Vous pouvez télécharger cette référence à l’adresse suivante : www.astrosurf.com/tests/biblio/contrast.zip

Daniel Malacara "Optical Shop Testing", Third Edition, 2007 by John Wiley Sons Inc, Kap. 8.5.2 Lyot Test S 305-307 ff

Jean Texereau "How to Make a Telescope" Second Edition, 1984 Willman-Bell, Inc, Richmond, Virginia,
LyotgraphTex01.jpg


LyotgraphTex02.jpg


LyotgraphTex03.jpg


LyotgraphTex04.jpg


LyotgraphTex05.jpg


LyotgraphTex06.jpg

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Der Spiegelschleifer Kurt hat hier folgendes verlautbart:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=64847

Quote:

Bisher hat noch niemand überzeugend nachweisen können, dass sich der Unterschied von "extrem geringer Rauheit" zur "normalen" Rauheit von Spiegeloptiken bei der Beobachtung bemerkbar macht. Dazu müsste erst mal definiert werden was denn extrem gering und was normal ist. Mit traditioneller Pechpolitur schafft man ohne große Mühe Rauheiten der Wellenfront von weit besser als 1/100 RMS lambda. Lt. Schroeder "Astronomical Optics" folgt daraus ein Abminderungsfakor für die Kontrastübertragung von 0,996. Einfacher gesagt, der Bildkontast würde wegen Rauheit schlimmstenfalls um 0,4% gemindert. Sehr wahrscheinlich machen sich Restfehler in Form von Zonen, sphärischer Aberration, Astigmatismus ect. eher bemerkbar, selbst bei sehr guten Spiegeln. Sinngemäß kann man das auch bei Suiter "Star Testimg Astronomical Telescopes" nachlesen.

Vor einigen Jahren hab ich einen Artikel von Zambuto gelesen indem er behauptet hatte, nur er würde Spiegel extrem glatt polieren. Amateuren z. B. sei dies gar nicht möglich, weil sie die beim Schleifen entstandenen Mikrorisse nicht auspolieren könnten. Er kann wahrscheinlich für sich im Anspruch nehmen, dass seine Spiegel statt der oben geschätzten 0,4% nur 0,04% Streulicht wegen Rauheit produzieren.



Dazu ist folgendes zu sagen:

- Dieses Thema wird sich akademisch weniger lösen lassen, und schon gar nicht über die Literatur.

- Die "Rauhheit" einer Optik meint nicht deren Topografie, also nicht die "Landschaft" der Wellenfront. Sie meint die Flächen-Feinstruktur, die mehr oder weniger Streulicht erzeugt und über obere Bilder über den Lyot-Test nachweisbar ist.

- Bei der Frage der Rauhheit muß man ganz streng unterscheiden, ob man ein Teleskop visuell oder fotografisch nutzen möchte. Bei der visuellen Benutzung spielt die Rauhheit - auf welche Art sie immer entsteht - eine ganz zentrale Rolle. Bei der fotografischen Benutzung spielt die Rauhheit nahezu keine Rolle.

- Die visuelle Nutzung ist sehr viel schlechter zu dokumentieren als die fotografische Nutzung. Da werden selbst Feldaufnahmen mit schlechten Optiken noch beeindruckend.

- Das Orion-Trapez ist aber ein sehr guter Indikator für rauhe oder glatte Spiegel-Optiken. Wenn man die Komnponente E und F exakt definiert erkennen kann, hat man es mit einer sehr glatten Spiegel-Optik zu tun. Ein "rauhes" System verschluckt diese feinen Sterne.
Dies kann man aber nur im direkten Vergleich in der Beobachtungs-Praxis nachweisen und leider schlecht dokumentieren.

Der höhere Kontrast bei einem Refraktor (APO) hängt auch damit zusammen, daß über die Refraktion von Licht durch die Linsen weniger Streulicht verursacht wird, was wiederum sehr gut über den Lyot-Test nachweisbar ist, wenn man die vielen Beispiele auf meiner Index-Seite einmal anschaut. http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=6084

Vergleiche diese Übersicht mit der oberen Übersicht.

foucault-bilder.jpg

http://homepage3.nifty.com/cz_telesco/refracter_test.htm
http://homepage3.nifty.com/cz_telesco/newton_test.htm