簡單的光學測試方法

最近在為拋光修正203反射鏡而整理了一些試鏡手法，靈光一閃，想做個帖子交流一些簡單的光學測試，期望能幫助一些像我這樣新手多了解自己鏡子。 但這種測試放在diy版好像不太貼切，跟半仙溝通了，借個位置放帖好了。

鄙人技拙，學藝不精，今拋磚引玉，望不吝賜教。高深的技法鄙人也不敢班門弄斧, 望各路高手輕拍
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望遠鏡種類眾多，如何能客觀的評估鏡子的光學表現？ 廠家或有條件做各種高大上的激光干涉光學測試，一般愛好者或者未必有這些條件/器材。那有沒有些愛好者也能簡單檢測的方法呢？答案是肯定的。
鄙人在此希望能與各愛好者分享兩個比較簡單，成本不高的辦法，讓大家能分辨出受測鏡子一些常見的像差，包括球差、像散(散光)。


當年的哈勃就是被球差坑了


像散也會令光不能好好聚焦


（1）艾利斑(airy disc)這相信是國內比較知名的測試法，大概是因為它兼修光軸校正吧？

原理:艾利班其實是指一個點光源在光學成像, 在焦點上的表現。
理論上完美的成像應該也就是一個點, 但由於受衍射的影響, 就表現成一個同心環的光班

兩個並排的艾利斑

焦前, 焦點, 焦後的光錐側視圖, 可看出衍射導致出同心環

由於艾利斑是經所測的光學器材元件後所形成, 所以受測系統上的缺憾都會好像指紋一般留在所形成的艾利班上
透過判讀經受測系統所改變的艾利斑, 我們就能夠知道鏡子上到底有甚麼成像缺憾了

方法:
這方法是觀察鏡子在高倍目鏡下，星點的艾利斑及其各級衍射環的分配，再比較不同像差導致的衍射環分佈，繼而得出主鏡的像差情況。
星點可以用北極星, 比較不用追蹤

完美的艾利斑


帶球差的艾利斑, 可見到衍射的分佈有異



帶像散的艾利斑, 可以見到焦前後不對稱, 焦點略顯十字

這個方法可以順道為光軸作出精調，但需要比較高的觀測經驗，而且不容易辨識出不同像差，相信國內的各路高手亦有比鄙人更精辟的見解，所以請恕鄙人暫不詳談，有興趣的同好亦可以找老外大師Harold Richard Suiter所著Star TestingAstronomicalTelescopes, 內有詳盡解說。

（2）星點光柵

這是鄙人比較推薦的一種試鏡法，能夠很簡單，容易地測出球差和像散。非常適合新手使用

原理:
跟艾利斑類似，都是以星點作為點光源去測試主鏡, 不過這次不再用目鏡看放大的星點像,
而是看星點在焦點前後透過光柵出來的光柵像, 再從光柵的畸變去了解鏡子的暇疵。



如果成像完美的話, 通過光柵後的光線也不會有畸變, 從無限遠的點光源經光柵後，看出來的成像會保持光柵本來的直線。




要是成像有像差, 出來的光柵像就會出現相應的畸變了
通過對比畸變, 鏡子的成像問題就能夠清楚掌握了

方法:
用光柵看主鏡的成像, 可以先用目鏡找出觀測的星再去掉目鏡, 加上光柵片, 光柵方面大約5-10線/毫米的就可以用,
不須要太密, 也可以自製光柵目鏡作測試用


老外測試的RC光柵像, 可見線條都很筆直, 沒見到明顯球差




所有非直線的成像都包含著像差, 包括球差/ 環區


要注意, 當有像差出現時, 焦前焦後會出現一對相反的影像
所以必須確定自己看到的是焦前還是焦後才能正確的判定是哪一種像差

最後, 也說明一下, 以上的測試方法並不能測出色差(相信大家都能看出來了) 和場差(包括彗差和場曲, 因為不是軸上)

歡迎大家也試試自己的鏡子, 再回帖貼上, 讓大家都能多了解不同鏡子的光學表現!~~

沙發自佔

非常好的一篇科普文章，很专业，文笔也很不错！！条理性非常强！

这正是我需要的，简单易用，晚上做个光栅，然后再来比对图片

顶顶  顶顶，镜子磨好了也试试

仔细拜读这篇文章，通俗易懂，图文并茂，我又重新学习了一遍测镜方法。现在能认认真真去琢磨这些细节的其实真的非常有意思，用最实惠的办法去精确调节自己的镜子，比如牛反，光轴调精了，高倍的时候效果突显。用好手里的器材，观测或者拍摄让自己满意的目标。再次感谢楼主奉献这么精彩的文章。

好文章，顶楼主！

牛b论....文.....必须顶顶上去

顶顶顶

zhangshihan 发表于 2017-7-24 13:28
非常好的一篇科普文章，很专业，文笔也很不错！！条理性非常强！

多謝老張支持！
看到你的碩果累累, 我也得加大力度解設牛雙!

靠！作得如此绵绣文章的大神厝身此处，未免低调太过！上次那个折射镜如何准确调光轴的跟贴，也是楼主手笔吧？那么，折射光轴轻微不准确(这个恐怕是常态)，是否影响本贴结论？

另外看楼主提及牛双，不觉有一疑问，事关牛双前途如鲠在喉不吐不快！作为常识，折射镜筒内光线走单程，且气流稳定，反射镜筒内光线走双倍行程，且气流较不稳定，这个特点决定了长焦牛像质会受到影响，想知道这个影响多大，可否尽力量化？可否就此断言，开放式牛双，一旦观察者头部与光路形成交叉乱入关系，就注定上不了高倍比如说100倍？

不错不错，受益了！谢谢

顶一下

sysydf 发表于 2017-7-24 14:12
这正是我需要的，简单易用，晚上做个光栅，然后再来比对图片

回帖晚了, 很抱歉


光柵有好幾個方法能DIY, 但難度和精度皆不甚理想
還是建議買會比較簡單


鄙人亦準備了些簡易的光柵目鏡, 方便各同好
準備借半仙為渠道 (因本人在港, 快遞比較旦疼),
以白菜價(~$40, 收回運費成本)發給有興趣測試的同好,
詳情要待鄙人閒下來再定案


如果有意, 可以到麦开特的Q群( 474534055 / 435944863 )跟半仙或老鷹說一下, 額滿即止

北岸 发表于 2017-7-24 14:56
顶顶  顶顶，镜子磨好了也试试

多謝弟兄支持!
注意一下, 磨鏡用的光柵法與此法很相似,
但由於光源位置有異, 光柵像全然不同,

望之後有機會另文再談兩者分別

clearsky911 发表于 2017-7-24 17:27
仔细拜读这篇文章，通俗易懂，图文并茂，我又重新学习了一遍测镜方法。现在能认认真真去琢磨这些细节的其实 ...

先謝謝大慶哥之抬舉!

大慶哥一矢中的!
在測鏡時, 儀器本身之光軸亦必須校準才為有效!
透過艾利斑調光軸亦是上高倍前必修的一課!

然而, 亦望各同好注意, 星點光柵測試並不兼修光軸

我全身发烫 发表于 2017-7-26 13:02
靠！作得如此绵绣文章的大神厝身此处，未免低调太过！上次那个折射镜如何准确调光轴的跟贴，也是楼主手笔吧 ...

先留個爪印, 容鄙人晚點再詳細回應您的意見