Často kladené otázky
Co znamená, že plocha zrcadla je vyrobená s přesností λ/8?
λ značí vlnovou délku viditelného světla, obvykle se uvažuje 550nm, kde je oko nejcitlivější. Žádná optická plocha není dokonalá, vždy se na ní najdou drobné prohlubně a vyvýšeniny. Pokud je někde uvedeno, že plocha zrcadla je vybroušená např. s přesností λ/8, je tím myšleno, že její odchylka od ideálního tvaru nikde nepřekračuje právě 1/8 λ. Toto kritérium hodnocení plochy se značí PV (podle anglického „Peak to Valley“).
Geometrická optika nám říká, že deformace odražené vlnoplochy je dvojnásobkem deformace zrcadlící plochy. Deformace vlnoplochy 1/4 λ (čemuž odpovídá 1/8 λ na ploše zrcadle) je nazývána Rayleighovým kritériem. Lord Rayleigh byl první kdo ukázal, že deformace vlnoplochy nepřevyšující 1/4 vlnové délky světla, nepůsobí znatelné zhoršení obrazu. Je to tedy jakýsi standard, pod nějž by kvalita plochy zrcadla neměla jít (často se hovoří o tzv. difrakčním limitu). Dnes se ovšem všichni slušní výrobci optiky snaží dosahovat kvality vyšší.
Je nutné dodat, že PV je kritérium dosti zavádějící a málo přesné. Bez bližší znalosti skutečného tvaru optické plochy se jedná o téměř bezcenný údaj. Představme si, že na ploše zrcadla bude např. miniaturní bublinka o průměru 0,1mm a hloubce též 0,1mm. Kdybychom tuto bublinku započítali do celkové hodnoty PV, vyšel by nám extrémně špatný výsledek a zrcadlo by se tak jevilo zdánlivě naprosto nepoužitelné. To však není pravda - tato bublinka je zanedbatelně malá oproti velikosti celého zrcadla a na kvalitu zobrazení nemá naprosto žádný vliv. I Rayleighovo kritérium bylo odvozeno pro jeden určitý druh odchylky plochy (konkrétně pro sférickou vadu) a takto je nutné jej chápat, ačkoliv se tak v praxi často neděje.
Z tohoto důvodu se pro hodnocení kvality optických ploch používají další, přesnější kritéria jako je například směrodatná odchylka (RMS), nebo Strehlův koeficient (SR).
Pokud používáme PV kritérium, je také vždy potřeba uvědomit si, zda mluvíme o přesnosti samotné plochy zrcadla, nebo o deformaci vlnoplochy zrcadlem odražené a také k jaké vlnové délce je vztažená L (ne vždy se totiž jedná o 550nm). Bohužel, neexistuje jednotná domluva na tom, jaký údaj používat a u různých producentů a prodejců se lze setkat s čísly různých významů.
Co je to Strehlův koeficient?
Strehlův koeficient (Strehl Ratio – SR), je často používaným měřítkem kvality optické plochy a je pravděpodobně tím nejlepším parametrem, chceme-li popsat kvalitu optiky jediným číslem. Podívejme se blíže na to, co popisuje.
Na první pohled by se mohlo zdát, že objektiv dalekohledu zobrazuje hvězdu jako bod. Tak tomu bohužel není. Z vlnové povahy světla vyplývá fakt, že objektiv zaostřený na ohniskovou rovinu zobrazuje hvězdu jako disk (tzv. difrakční nebo Ayriho disk). Okolo tohoto disku pak vznikají difrakční kroužky. V ideálním případě se dostane do Airyho disku 83,7% světla prošlého optickou soustavou. Zbývajících 16,7% světla je pak rozloženo v difrakčních kroužcích. Toto je mimochodem důvod, proč nelze obraz v dalekohledu libovolně zvětšovat – jakmile narazíme na Airyho disk, další zvětšování už nám žádné další detaily neukáže. Každá nedokonalost či vada pak způsobí, že se do samotného Airyho disku dostane světla méně a do difr. kroužků naopak o to více, což situaci ještě dále zhoršuje.
Airyho disk a difrakční kroužky - vlevo dokonalý reflektor s 30% centrálním zastíněním, vpravo refraktor polovičního průměru.
Strehlův koeficient je bezrozměrné číslo nabývající hodnot od 0 do 1 (příp. od 0 do 100%), vyjadřující poměr intenzit ve středu difrakčního disku optické soustavy zatížené vadami a soustavy dokonalé. Jinak řečeno, pokud SR nabude hodnoty 100% jedná se o dokonalou soustavu. V praxi se však k této hodnotě můžeme jenom přiblížit.
Mnozí producenti se v současné době snaží vyrábět zrcadla v co nejvyšší kvalitě se SR např. 95% a lépe. To je jistě velice záslužné a zákazníkovi velice sympatické. Ovšem faktem je, že v praxi toto nemá až tak velký význam. Rozdíl mezi dalekohledem vybaveným zrcadlem o SR např. 0.85 a 0.95 je jen obtížně pozorovatelný. Nejvíce k tomuto faktu přispívají špatné atmosférické podmínky v našich krajinách, smog a seeing (chvění vzduchu) a dále světelné znečištění. Toto tedy takové vysoce kvalitní zrcadlo zásadně degraduje. Proto lze pro pozorování v našich podmínkách doporučit s klidným svědomím i zrcadlo s hodnotou SR okolo 0.9. Takové zrcadlo je jistě dostatečně kvalitní a pozorovateli přinese spokojenost a ušetří mu nemalou částku na nákladech na dalekohled. Tyto prostředky lze pak investovat např. do vysoce odrazných vrstev, nebo do kvalitnějšího vybavení - okulárů, filtrů atd… Přesto takto dokonale vybroušená zrcadla nabízím, pro ty zákazníky, kteří věří, že je dokaží využít.
Čím se liší jednotlivé druhy skla používané k výrobě zrcadel?
K výrobě astronomických zrcadel lze použít mnoho druhů skel. Od obyčejného a levného „tabulového“ skla (float), přes standard, kterým je sklo borosilikátové (prodávané pod názvy Pyrex, SIMAX, Borofloat aj.), různá „optická“ skla jako např. BK 7 až po nejdražší a nejkvalitnější: tavený křemen („Fused silica“ nebo „Quartz“), sklokeramiku (BVC - black vitreous ceramic) a keramiku (Zerodur použitý na 8.2m dalekohledech VLT) nebo ULE (Hubblův teleskop). Tyto špičkové materiály jsou však extrémně drahé a v amatérských dalekohledech se používají pouze výjimečně.
Rozdílů mezi skly je samozřejmě mnoho. Kromě různého (pro uživatele nepodstatného) chemického složení se liší především fyzikálními a mechanickými vlastnostmi. Nejpodstatnější z nich je tepelná roztažnost materiálu a dále vnitřní pnutí ve skleněném kotouči. U zrcadla s příliš velkým vnitřním pnutím hrozí, že v průběhu času dojde ke zborcení optické plochy a znehodnocení zrcadla. V extrémních případech by teoreticky mohlo dojít i k prasknutí kotouče. U kvalitního zrcadla by pnutí nemělo překročit hodnotu 20nm/cm.
Tepelná roztažnost udává, jak se zrcadlo chová při změnách teploty. V amatérských podmínkách dochází k přemisťování dalekohledu z domu ven na stanoviště, v profesionálních podmínkách u dalekohledu umístěného v kopuli je sklo vystaveno změnám vnější teploty během dne. Tyto změny teploty vyvolávají deformace skleněného kotouče a tedy i optické plochy a to do té doby než dojde k tzv. vytemperování zrcadla, kdy je teplota skla (téměř) shodná s teplotou okolního prostředí. Někdy se stává, že pokles teploty během noci je tak rychlý, že zrcadlo nedosáhne tepelné rovnováhy vůbec. Čím je hodnota tepelné roztažnosti skla menší, tím menší je i deformace plochy v průběhu temperování a tím kvalitnější zobrazení nám zrcadlo poskytne.
Příklady hodnot koeficientu tepelné délkové roztažnosti různých skel:
Float, BK7: 7,5x10-6 K-1
Pyrex, Simax, Borofloat: 3.3x10-6 K-1
BVC: 2.4-2.8x10-6 K-1
Zerodur má roztažnost prakticky nulovou
Jaký je rozdíl mezi Vámi nabízenými odraznými vrstvami?
Odrazná plocha astronomických zrcadel je tvořena tenkou vrstvou kovu, napařenou na vybroušenou stranu skleněného kotouče. K tomuto účelu se nejčasteji používá hliník, ale v určitých případech také stříbro, zlato a jiné materiály. Hliník má velmi dobré vlastnosti, vysokou odrazivost a snadno se na sklo aplikuje.
Bohužel, na vzduchu poměrně rychle degraduje - na povrchu se vytváří povlak AlO2, který postupně zhoršuje odrazné vlastnosti do té míry, až zrcadlo "oslepne". Proto se hliníková vrstva před vlivem okolního prostředí chrání tím, že se na ní nanese ještě jedna nebo více vrstev průzračného, avšak chemicky a mechanicky odolného materiálu, nejčastěji se jedná o SiO, SiO2 a TiO2.
Ve standardním provedení jsou mnou nabízená zrcadla napařena vrstvou hliníku s jednou ochrannou vrstvou SiO2. Tato kombinace je běžně používaná, v praxi osvědčená a poskytuje dobrý poměr odrazivosti (cca 91%), životnosti (zhruba 10 let) a ceny. Jeji aplikace není obtížná a v případě potřeby je možné jí jednoduše obnovit.
Je ovšem možné aplikovat i zakladní nápar hliníku v kombinaci s 2 nebo 4 ochrannými vrstvami SiO2 a TiO2. Správnou volbou tloušťky jednotlivých vrstev je možné dosáhnout nejen velmi vysoké odrazivosti (až 98%), ale i zvýšené odolnosti povrchu zrcadla a jeho delší životnosti. Technologie výroby takových odrazivých vrstev je poměrně náročná a požadavky na kvalitu výrobního procesu jsou značné. Aplikaci těchto vrstev zajišťuje špičkové optické pracoviště. Nevýhodou je vyšší cena a velmi obtížné odstraňování takového náparu v případě, že je potřeba povrch zrcadla obnovit.
V praxi se často používá cenově i výkonostně výhodná kombinace primárního zrcadla se standardním pokovením a sekundárního zrcátka se zvýšenou odrazivostí.
Graf odrazivosti různých vrstev: Al+SiO2, Al+lamela, Al+dvojlamela
Je možné vybavit dalekohled navigačním systémem?
Navigačním systémem jsem doposud dalekohledy nevybavoval. Sám jsem byl totiž ten typ pozorovatele, který rád kouká do mapy a hledáčku a DS objekty hledá. Nález takové galaxie 12. magnitudy byl pak pro mě vždy obrovským zadostiučiněním. Nicméně vše lze po dohodě realizovat. Pokud chcete s dalekohledem provozovat navigační systém, jsem schopný provést takové úpravy konstrukce, aby byla možná jeho bezproblémová instalace.
Používám těžké příslušenství, není u dalekohledů problém s vyvážením?
S tímto nebývá zásadní problém. Dalekohled se snažím vždy vyvážit se středně těžkým okulárem který budete používat. Drobné odchylky na obě strany pak dalekohled snese. V horším případě, kdy chcete na dobsonu používat dnes již běžné gigantické okuláry o hmotnosti 1kg se dá dalekohled vybavit menším závažím které se připevní dolu k míse se zrcadlem. Případně se dá montáž vybavit brzdičkami s přítlakem. Nicméně takto extrémně těžké okuláry k dobsonu příliš nedoporučuji.
Rád bych si některý z Vašich dalekohledů před objednáním osobně vyzkoušel. Je to možné?
Ano, ale v současné době je to trochu problém, neboť jak se říká „Kovářovic kobyla chodí bosa“. Nyní nejsem vybaven žádným dalekohledem a nemám tedy sám čím koukat:-( Nicméně mám pro osobní použití rozpracovaný dalekohled 450/1650 a je otázkou poměrně krátké doby (2-3 měsíce), kdy bude v provozu. Potom bude možné se mou optikou před objednávkou nejdříve podívat. Dále mám v plánu zhotovit pro sebe vysoce kompaktní UL Dobson 350-1500mm, tak snad bude z čeho vybírat :-)
