Anciens achromats façon 1935

[lyl]

J'ai décortiqué sur le forum d'en face une partie de Lunettes & Telescopes de Danjon & Couder (1935). Le livre est toujours la Bible de l'optique astronomique, même face à d'autres livres comme le Rutten & van Verooij. Il n'y a pas de contradictions fondamentales entre les deux mais des précisions sur les requis complémentaires, en particulier pour l'observation planétaire.

Ouch, ça fait mal la précision demandée sur le tautochronisme de la plage couleur de l'observation.

=> il s'agit de la correction de l'aberration sphérique, non pas sur une couleur mais sur une plage complète. Plus haut et plus fort que la règle énoncée à 555nm de lambda /8 par Thomas M Back pour les apochromats modernes.

D&C impose un PtV de lambda /12 max sur environ 520 à 635nm minimum (à ce que j'ai compris). C'est très proche des études CIE qui montre une plage de coupure du contraste vers 500nm pour l’œil. (le "trou" de la couleur cyan utilisée en télévision pour les trucages). La plage s'étend au delà des 600nm.

J'ai pu me faire une idée assez précise car j'ai vu des repères à 635nm sur la lulu de Strasbourg et regardé comment se comporte l'achromat modèle en verres parra-mantois utilisé par D&C quand il est calé à 580nm.

La colorimétrie des rayons solaires reflété par l'albédo des planètes intervient dans ce besoin de calage, plus loin que la raie du méthane CH₄ entre 610 et 614nm. Il faut pouvoir glisser la map. pour gagner en piqué élevé plutôt sur 589nm-635nm (ex. Mars)

Les lunettes modernes à court f/D ne sont pas faites pour ça sauf des doublets à f/D long >9 comme l'Orion 100ED et la Taka FC100DL ainsi que des triplets plutôt longs genre f/D=8 minimum (sauf certains comme la TEC 140). ca secoue un peu les capacités des lulus apochromatiques ça.

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La formule de D&C donne un minimum de la focale pour atteindre cette capacité avec les verres Parra-Mantois : Ouverture = f/D = D *1.12 avec D en centimètres.

La plupart des ED ayant un index optique en dessous (intervient sur l'aberration sphérique) on même parfois plus de difficulté à atteindre le critère de lambda/12.

 

Sur les valeurs sûres modernes qui atteignent ce critère (liste non exhaustive, c'est pour donner un panel) :

Orion : 100 ED f/9, FPL53+BK7

Takahashi :

TSA 102 f8, triplet FPL53-BSL7

TSA 120 f7.7, triplet

TOAs, ortho-apochromat

FC100DL f/9, fluorite + K5 (sauf erreur)

TEC : APO 140 triplet

Zeiss :  APQ (si f/D >=8 et D<=150, inconnu pour plus grand)

Astro-Physics : les f/D longs ou triplets longs.

 

Bref ça limite énormément, les lunettes indiquées spécifiquement grand champ : out.

Il n'y a pas besoin non plus de dépenser des milles et des cents pour du planétaire disons jusqu'à 110-120mm

 

Une petite étude sur les verres fait apparaitre la combinaison pas chère BK7-F2 chinois comme la moins performante, et même en dessous de 1% du doublets D&C de 1935 pour le matériau et de bien plus sur le calage absolument éliminateur du bleu et pas du tout nécessaire ni adapté au planétaire.

 

Il existe un verre baryum crown moderne, plus cher certes que le BK7 mais qui est plein de qualité pour améliorer cette petite plage de diamètre des achromats très adaptés pour les observateurs planétaires qui préférent les réfracteurs.

Une petite liste dans laquelle apparait un verre ancien refondu de nouveau ces dernières années par Ohara Japon, à prix raisonnable, du niveau du verre F2.

Il est indiqué le coefficient R_apidité de réduction du chromatisme qui permet de réduire la longueur (comme Istar Optical l'a introduite). Le f/D mini restant vers f/10, pour contenir le fameux tautochronisme, ça donne cette plage de spécialisation dans laquelle un verre ED FPL n'est pas forcément nécessaire en planétaire.

La formule pour O_uverture=f/D pour un diamètre D donné (en cm) et une R_apidité de la combinaison de verre serait : O= D * 112 / (100 + R )

Pour obtenir la longueur focale en classique BK7-F2 : multiplier par (100+R)/100 : indiqué entre parenthèse (...cm) à côté.

 

En petit, il y a des possibilités de doublets collés en Bak2/SF8 (R5) 80mm et Bk7/Sf5 (R0) 70mm tous à f/10.

BaK2-F5, R15, 90mm => f/10, F=90cm (100cm)

(faisable à f/9 mais pas conseillé si planétaire, du à la dispersion dans le jaune)

BaK2-LF5, R16, 100mm => f/10, F=100cm (116cm) # TAL 100FH est compatible.

BaK2-KzFs5, R25, 110mm => f/10, F=110cm (138cm)

--------------------------------------------------------------------------------- longueur focale encombrante ----------------------------

Bak2-KzFs5, R25, 120mm => ~f/11, F=130cm (162cm)

Psk53a-Kzfs5 (en Steinheil de préférence, Psk verre fragile), R31, 130mm => ~f11, F=145cm (190cm)

 

Toutes ces lunettes doivent être calées pour un préférentiel planétaire (elles restent utilisables en champ profond au-delà de 3mm de pupille de sortie).

J'avoue que le tableau est sévère pour les achromats commerciaux de 120mm et plus en BK7-F2 : trop courts pour une observation planétaire efficace

Modifié 3 juin 2019 par lyl
ajustement orthographe et commentaire personnel

[jgricourt]

 

'Tautochronisme" un joli mot    

 

Je n'ai pas retrouvé la condition L/12 du D&C pourtant j'ai le livre sous les yeux, en revanche le D&C dit bien que :

 

"L'expérience  confirme que le spectre secondaire est d'une importance pratique négligeable lorsque la longeur focale est au moins égale au carré du diamètre de l'objectif."

 

Plus précisement : 

 

Pour compléter le critère de TMB

 

Credit : "Choosing and Using a Refracting Telescope" - Neil English

[lyl]

Si tu peux m'avoir le texte de la page 522 au §115 je prends

Ici : http://atom.lylver.org/AstroSurf/PDF/Texereau/1952LAstr__66__413T.pdf

 

Note : qu'une image de spot soit comprise dans la tâche d'Airy ne veut pas signifier diffraction limited ou strehl 0.80 ou proche de lambda/4 rms, c'est en général un peu en dessous vers 0.60.

La limite basse pour discriminer un contraste est de .15 rms ou strehl .42, ça correspond à un débordement léger du disque d'Airy et .458 PtV

Pour citer d'autres personnes qui connaissent ce critère :

Roland Christen parle de .98 de strehl comme début de la dégradation de la qualité nécessaire en planétaire visuel : .978 <=> PtV lambda /12 , il ne commentait qu'un seul point de mesure.

 

Celles-là sont de courts extraits de Lunettes & Télescopes.

[lyl]

De Jean Texereau sur les défauts des optiques en 1950

 

 

Avant de lire la suite : lambda/4 <=> 0.71 rms <=> strehl .82 <= > critère de Rayleigh c'est ~ diff.limited

 

Le 1/4 d'onde ou diffraction limited pour la raie C et la raie F semble suffire pour les apo mais de 580 à 635nm il faut bien plus... Un achromat peut le faire car le sphérochromatisme à long f/D est faible ; en changeant le focus on peut faire une mise au point adaptée. Sur un apochromat, la contrainte est relâchée au critère 1/4 onde, et ne permet pas parfois d'obtenir un lambda /12 sur cette plage en défocusant.

Il faut quand même que la plage couverte soit suffisamment large. Un filtre rouge qui coupe à 610 sur Mars implique d'observer au moins 610-656nm, pas forcément l/12 partout mais un point mobile et que la qualité du bord de plage reste élevée à 635nm (critère ?). C'est fait sur l'objectif type mais c'est très dur de satisfaire sur un gros achromat.

La Strasbourg a l'air de proposer large mais des repères sont indiqués et D&C ont donné suffisamment d'infos avec le calage type et l'objectif type.

L'efficacité de 0.62 et de 0.92 (maximum) : impact grossissement oui mais de combien ?

Modifié 3 juin 2019 par lyl
citation raccourcie

[jgricourt]

Aaaaarrh me manque le Texereau ...

 

A ton service Myriam :

 

[lyl]

Bon ben, la constante technique T de Lehmann c'est le résultat d'un test statistique : cf le RMS ou des pondérations similaires.

 

Bref, il s'agit de se fier à un test de Hartmann : Jean Dijon explique ça ici http://www.jeandijon.com/test_de_hartmann.htm

Il donne le front d'onde.

 

Couder et Danjon donne la méthode, pas le résultat.

 

Il faut se fier à des commentaires récurrents comme le disent Texereau et Couder dans leur réparation et mise au point d'instruments.

 

Les pertinents semblent être les commentaires explicites de plusieurs :

a) (déjà cité de Texereau au-dessus) "la dissymétrie des plages légèrement extra-focale est déjà visible pour un écart de tautochronisme de lambda/10"

b) De Couder :

cf le compte redu de la réparation de la Lunette de Strasbourg initialement construite par Merz : page 114 http://atom.lylver.org/AstroSurf/PDF/Texereau/1933AnOSt...3..113C.pdf

"Considérons par exemple, la lumière verte de longueur d'onde 0,520 um : l'écart de tautochronisme vaut ici 1 : 12 d'onde environ, quantité négligeable"

c) la réflexion de Roland Christen en aparté d'une série de test sur de lunettes ESPRIT

http://www.astrosurf.com/topic/118226-nouvelle-astro-physics-92mm-stowaway/?do=findComment&amp;comment=1665936

"Astigmatism is the single most destructive aberration in an astronomical objective. It softens planetary detail at high power and prevents resolution of tight unequal double stars. Coma can be even worse, but it actually can be nulled out by adjustment of the lens elements, astigmatism cannot be easily nulled out. Spherical aberration of 1/4 wave P-V will reduce planetary contrast visually and the view will be affected more in poor seeing than an equivalent perfect lens. "

 

Pour la Stowaway, sa fabrication, mais je suppose qu'il parle du critère APO, ce n'est pas évident à trier ses informations entre valeur pic et plage , je suis forcée d'interprêter.

"

1) The actual interferogram image - without that you have no idea what part of the lens is being tested

2) The P-V value which is the most stringent measurement with value of 0.12 or lower   # l/8 maximum global

3) Astigmatism - for a really good lens this should be less than 1/10 wave (0.1), ideally less than 1/20 wave

4) Coma - same as astigmatism

5) Strehl ratio - ideally above 0.98. Anything lower begins to affect image quality. 0.90 is unacceptable. # RMS -> fait avec un Hartmann là c'est mieux que lambda/12 mais probablement le meilleur strehl

6) Spherical - ideally below 0.125                                                                                                                                                   # ah en voilà un l/8 PtV

7) RMS value - 0.025 or lower                                                                                                                                                           # et sa valeur rms l/40 -> entre l/11 et l/12 soit PtV .974 strehl

The rest of the test report is of value to the optician during optimization, but has little value to the user.

"

 

d) La lunette de 215mm de la SAF (déjà plus raisonnable en diamètre) http://atom.lylver.org/AstroSurf/PDF/Texereau/1952LAstr__66__413T.pdf

cf page 415, déjà cité plus haut.

"... Le critérium double énoncé par Danjon et Couder est convenablement satisfait." J.Texereau, 2 ans après sa remarque sur les retours des observations planétaires (cf a) au-dessus)

 

Ca tatonne un peu pour comprendre mais j'avais bien saisi chez Christen : l/8 PtV et l/40 rms -> .974 de strehl avec les outils optiques comme OSLO qui sont capable de le donner direct.

Le PtV a l/8 ça se voit graphiquement.

 

Reste une question qui me chiffonne c'est comment on positionne le bord de spectre 635nm sachant que c'est certainement mieux que ça : # les deux critères sont compatibles avec le texte de TMB sur les apo.

- la raie C dans le rouge 1° spot dans le disque (je suppose au centre optique) et

- 2° l/4 PtV maximum quand tu testes la position des points focaux avec le masque.

 

**** Pour le 635 ou 638 (marqué sur le diagramme de la 215mm de la SAF), si c'est le bon, je regarde ce soir le mieux qu'on puisse faire en disant : utilisation d'un filtre 610nm sur Mars et que ce soit similaire à 610 et 635/638nm (en espérant .90, la remarque de Christen) avec un max de contraste (.974 de strehl) sur un point de la plage.

Ce sera la simu d'une 110mm, un diamètre cité par Jean Texereau dans une comparaison en préambule de "la Construction du télescope d'amateur".

 

[lyl]

Voilà ce que donne une lunette D&C, calée pour le planétaire à 580nm et dont le focus optimal est positionné pour Mars à 624nm

Le résultat est très bon, 0 .95 de strehl pour examiner les détails dans le orange-rouge de 610nm à 638nm

Et le maximum, c'est presque 1 : moins le fameux défaut résiduel de fabrication à l/12 que je prends pour argent comptant, on atteint un sommet.

Même le H-alpha n'est pas loin de diffraction limited, ce qui serait donné par une apo (l'apo a une variation douce du strehl mais pas ce piqué)

J'avais fait un affichage doublet Mars mais c'est un cas général sans chercher un optimum.

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Ça ne me dit pas si ça fixe le maximum de grossissement par rapport au diamètre. Si on considère que le lambda/4 commercial permet d'atteindre 2x le diamètre et mes tests sur des lulus meilleures que j'ai poussé, je vais finir par penser que le x2.6D est facile à atteindre avec les instruments bien corrigés.

Quand je pense à ce qui est écrit comme oculaire disponible sur la lunette de Strasbourg, c'est probablement pour les étoiles doubles.

Un oculaire de 4.5mm sur f/14.25 c'est énorme 1540 fois pour 486mm, ça fait ~x3.17D !