На скільки падіння температури впливає на фокус?

У відповіді на запитання "Які характеристики об'єктива важливі в астрофотографії?" там згадувалося "Якщо різко зміниться температура, можливо, вам доведеться переорієнтуватися, оскільки різні матеріали в лінзі будуть розширюватися і стискатися з різною швидкістю". Але прийнята відповідь на тему "Як фокусуватися в дуже темних умовах?" передбачає маркування стрічки на лінзі, і чи не виявиться це марним, коли температура вночі падає?

Чи можна заздалегідь оцінити зсув фокусу, коли спершу знайдено фокус у 5 градусів Цельсія, а потім вночі температура опускається до -10 градусів Цельсія? Як я можу розрахувати чи оцінити зсув фокусу між цими температурами?

З іншого боку, чи ймовірно, що зміна температури 15 градусів Цельсія дійсно змінює фокус настільки, що мені потрібно переорієнтуватися? Наскільки різка зміна температури робить переорієнтацію зазвичай необхідною?

У моєму випадку це невелика форма dslr-камери з 14-мм мм об'єктивом, яка має дещо великий передній елемент і об'єктив важить більше, ніж корпус камери. А зорі зосереджувалися б на нескінченності.

З мого читання, кількість матеріалів у "ручній" лінзі розширюється / зменшується, наприклад, 15C настільки мінімальна, що не варто думати.

Однак це дійсно стає проблемою для великих телескопів, як заломлюючих, так і віддзеркалюючих (тим більше).

Чому?

Як (грубий) приклад, давайте уявимо великий телескоп, що відбиває, довжина тіла 3 м і побудований з трубчастого алюмінію. Чистий алюмінієвий чистий має лінійну швидкість теплового розширення 0,0000222м / м / К, а це означає, що він стає довшим / коротшим на 0,0222 мм на градус Кельвіна (або С) на метр своєї довжини.

Тому телескоп скоротиться на 0,0222мм × 3м × 15С = 0,999 мм, коли температура падає на 15С. Це в поєднанні зі збільшенням у вторинному дзеркалі призводить до різкого зміщення фокусу.

Я думаю, ви можете зробити експеримент самостійно. Я б зробив декілька знімків (із камерою, налаштуваннями, фокусом та світлом, заблокованими до однакових значень) та з різними температурами похилого краю стандарту та вимірюю MTF за допомогою плагіна ImageJ та MTF або з Imatest . Тоді ви можете побудувати графік MTF з різними температурами і побачити результат.

Я думаю, що різні коефіцієнти розширення не є єдиними причинами цієї зміни, матеріали мають різний показник заломлення з різними температурами, і я думаю, ви повинні врахувати, що якщо ваша лінза стане дуже холодною, в оптиці може утворюватися конденсат, оскільки всередині вашої камери тепліше, ніж зовні.

Фокусна відстань зростає приблизно на 0,7 проміле в діапазоні температур від -10 до 20 ° C, а положення фокусу на день / ніч / температура в Хабблі ретельно моделюється (і вони не є простими співвідношеннями "фокус проти температури") і знаходиться в межах 5- 7 мкм. Але все ж відхилення цих моделей досить великі. Одне - це температура, інше - це зміна температури, і розповсюдження, яке змінюється на компоненти, з часом, а потім відбувається тривале вплив цих температур.

перевірити це і це, і це

Кожна конструкція лінз по-різному буде реагувати на зміни температури. Я, як правило, кілька разів перевіряю фокус під час сеансу астрофотографії, щоб бути впевненим, що я випадково не змінив фокус, як з будь-якої іншої причини.

Маркування стрічки дає вам досить близько, щоб розпочати процес. Якщо зосередитись на джерелах світла в темній точці, таких як зірки, нічого не з’являється у видошукачі або навіть через функцію Live View, поки фокус майже не досягнуто, оскільки мізерна кількість світла розповсюджується занадто далеко, щоб бути помітною, коли лінза занадто далеко фокус. Поки ви не наблизитесь до фокусу нескінченності, ви можете панорумувати все нічне небо і не бачити нічого, на чому слід зосередити увагу (якщо не видно місяця). Коли ви перебуваєте поруч, як це було б, якби ви були належним чином сконцентровані перед зміною температури, відносно легко ввімкнути НН, збільшити масштаб середньої зірки, перевірити фокус та трохи відкоригувати, якщо потрібно. Багато залежить від того, наскільки зосереджено ви хочете, щоб були ваші зірки. Іноді трохи поза фокусом виглядає реалістичніше, оскільки яскравіші зорі виглядають нашими очами.

Фізична кількість скорочення / розширення в лінзі через зміну температури в межах Вашого питання дуже мала. Але ефект від цих сум може бути значним. Якщо монтажний фланець камери вимкнений навіть на відстані всього 50 мкм (50 мкм або 0,05 мм) з однієї сторони на іншу, це зробить камеру непридатною для будь-якого типу критичного фокусування при великих діафрагмах. А ефекти можна побачити з меншими помилками 20 мкм. Астрофотографія, де у вас надзвичайно малі точкові джерела світла у всьому полі зору, часто є найважливішою критичною роботою багатьох фотографів.