望遠鏡可以增加目視亮度?

[Skyobs]

謝謝意見.

我打算用DC仔做這實驗,其鏡頭是7.3mm f/2.8,等效光瞳2.6mm. 可以做到小於目鏡出射光瞳. 這可算為物鏡按比例缩小,不影響要驗証的原理. 其實我不知鏡頭等效光瞳這概念有多準確. 但這鏡頭最前鏡片才15mm直徑,不管怎麼錯,它收光量和望遠鏡物鏡(打算用C6,等效口徑約140mm)相比應有至少幾十倍差別.

用兩支擁有相同出射光瞳直徑但不同口徑望遠鏡這方法,我也可以試試. 不過最有趣是找出是否用了望遠鏡景像就變光了.

[鄧登凳]

謝謝意見.

我打算用DC仔做這實驗,其鏡頭是7.3mm f/2.8,等效光瞳2.6mm. 可以做到小於目鏡出射光瞳. 這可算為物鏡按比例缩小,不影響要驗証的原理. 其實我不知鏡頭等效光瞳這概念有多準確. 但這鏡頭最前鏡片才15mm直徑,不管怎麼錯,它收光量和望遠鏡物鏡(打算用C6,等效口徑約140mm)相比應有至少幾十倍差別.

用兩支擁有相同出射光瞳直徑但不同口徑望遠鏡這方法,我也可以試試. 不過最有趣是找出是否用了望遠鏡景像就變光了.

實驗是科學的處理法 , 但請關掉dc機的autometering及image processing (compression to jpeg關不掉便算)

[Skyobs]

用日間景物做這個實驗. 這模擬星雲星系的明暗區域. 器材分別是:
1) Canon A630, 最廣角端7.3mm, 手動曝光設定 f/2.8, 1/1250s, ISO 80 (避免有飽和像素,不理會曝光適中與否).
2) 東星 StarSky90 (D=90mm, F=500mm), 20mm目鏡
3) Celestron C6 (D=150mm, F=1500mm), 40mm目鏡
相機在三個情況完全一樣.

如前所提,相機等效光瞳相信比目鏡出瞳小. 望遠鏡的等效口徑可能分別只有65mm和98mm. 無論如何都比相機鏡頭的15mm鏡片大得多. 相片中的數字是那區域的像素亮度值,不會很精準但足夠分辨是否有十幾倍以上的光量差別.

實驗結果是望遠鏡中的景像較不用望遠鏡稍暗,而不是多數人相信的變光. 歡迎大家用自己的器材測試. 科學求証是要求實驗結果可被別人重複做到的.

[Wah!!]

今晚我都分別用 Meade 4" f/10 SCT 及 Meade 8" f/10 SCT, 各自加 Powermate 5x, 以同一webcam, 同一設定影木星.
調整過 wavelet 處理, 沒調整光暗.

[鄧登凳]

用日間景物做這個實驗. 這模擬星雲星系的明暗區域. 器材分別是:
1) Canon A630, 最廣角端7.3mm, 手動曝光設定 f/2.8, 1/1250s, ISO 80 (避免有飽和像素,不理會曝光適中與否).
2) 東星 StarSky90 (D=90mm, F=500mm), 20mm目鏡
3) Celestron C6 (D=150mm, F=1500mm), 40mm目鏡
相機在三個情況完全一樣.

如前所提,相機等效光瞳相信比目鏡出瞳小. 望遠鏡的等效口徑可能分別只有65mm和98mm. 無論如何都比相機鏡頭的15mm鏡片大得多. 相片中的數字是那區域的像素亮度值,不會很精準但足夠分辨是否有十幾倍以上的光量差別.



實驗結果是望遠鏡中的景像較不用望遠鏡稍暗,而不是多數人相信的變光. 歡迎大家用自己的器材測試. 科學求証是要求實驗結果可被別人重複做到的.

謝謝你及Wah!的實驗。以你的實驗來說, 明顯以較大口徑和焦距的鏡, 整體光度下降了, 和推論大致相同。但有一點可留意的是光暗比率, 假定你的亮度數字是可靠的, 也沒有飽和限制了亮度的問題, 那以三圖的最光區和最暗區的亮度相除(不用相減因眼的光暗比[如visual magnitude]是以倍數來考慮的)得出:

相機(f=2.8 ) 2.93; 東星(f=5.56) 3.40; C6(f=10) 3.55

那有個問題是看不看到深空有面積物體是在乎總光度還是在乎光暗倍數比(大致和反差對比constrast有關)?

[Skyobs]

那反差的差異可算為實驗和測量不確定性,畢竟那不是一個很精準的實驗. 我認為可結論為沒有明顯分別.

望遠鏡和目視深空星體的關係,我看到最好的解釋是 http://www.uv.es/jrtorres/visib.html
當中三個要素是
1) 最低門檻亮度
2) 反差
3) 視大小
這三樣是生理多於物理. 不能簡單用物理線性分析去比較.

最低門檻亮度通常不必大鏡都可以達到. 但足夠的視大小和反差就要靠適當倍數或濾鏡才可得到. 大口徑就能維持這條件下景像不太暗. 所以"Aperture is king"是真的,但因果次序應該是先有倍數要求,後導致口徑要求.

[Wah!!]

雖然CCD/CMOS感光曲線接近線性, 但是相機如何對於這些訊號進行處理, 卻是未確定的, 所以需要進一步校準才可更準確計算出反差, 從而比較.

*************
由於實驗中的影像的光度, 並沒有與物鏡面積成正比例, 所以我相信由實驗和理論, 先可以總結出, 無論透過多大口徑的望遠鏡看, 都不能夠使星雲的表面亮度提高.
而能夠使我們透過大口徑望遠鏡更容易看到星雲, 甚至其顏色, 必然是另有原因.
若大家能夠同意這個結論, 便可以進一步從生理、心理等向方找尋答案.

[Skyobs]

這裏有些眼睛靈敏度的資料可參考.
http://www.telescope-optics.net/eye_spe ... sponse.htm

[鄧登凳]

謝謝Skyobs提供的解說文章及那本包羅萬有的望遠鏡手冊。

文章提出望遠鏡使天空背景變黑, 效力和口徑及放大率有關, 這和觀察經驗相乎。文章由此推算出以某一口徑觀察某一光度和大小的星雲所應用的最佳倍率(不是最低可用倍率)。

文章和手冊都指出看得到和成像的大小有關。

兩個網頁都值得推介

[johnsonlau]

今晚我都分別用 Meade 4" f/10 SCT 及 Meade 8" f/10 SCT, 各自加 Powermate 5x, 以同一webcam, 同一設定影木星.
調整過 wavelet 處理, 沒調整光暗.

你這圖已經證明了, f值才是決定光度的因素. 假如你用Meade 8", 但焦距減半, 成像大小便應和Meade 4" f/10 相同, 但卻會光了兩級. 你可以試試, 應該不會錯

[Wah!!]

相同焦距, 不同口徑的實驗, 其實是和相機鏡頭調整光圈的效果相同, 所以大家應該一早已經認同焦比改變可使影像表面亮度改變這項事實了.

[johnsonlau]

我認為出現這問題, 是因為一直有錯誤的假設: 光度是唯一影響觀察的因素.

用一個簡單例子, 一般情況下, 正常人是不能用肉眼看見木星四個衛星, 但只要用普通質素的望遠鏡都可以做到. 根本的原因不在於衛星太暗, 而是:

1. 底片/retina本身解像度有限, 不能分辨太接近的光源; 望遠鏡把光源之間距離增加, 令解像度不足的底片也能分辨;

2. 世界上不存在完美的光學結構, 眼睛也是一樣, 一點光不可能以一點在底片/retina成像. 假如一點光會在5個pixel/細胞成像, 距離太近的衛星便絕對不能從木星中分辨出來, 甚至把底片的解像度無限提升都不可以分辨. 而望遠鏡把光源之間距離增加後, 不完美的眼睛仍然只會把一點光分散到5個細胞, 因此便可以看見四個衛星.

肉眼看不見星雲, 就有如你不可能看清十公里外的車牌號碼, 那怕你用多強的光照都不可能看清, 有什麼值得奇怪?

由於實驗中的影像的光度, 並沒有與物鏡面積成正比例, 所以我相信由實驗和理論, 先可以總結出, 無論透過多大口徑的望遠鏡看, 都不能夠使星雲的表面亮度提高.
而能夠使我們透過大口徑望遠鏡更容易看到星雲, 甚至其顏色, 必然是另有原因.
若大家能夠同意這個結論, 便可以進一步從生理、心理等向方找尋答案.

[johnsonlau]

無論透過多大口徑的望遠鏡看, 都不能夠使星雲的表面亮度提高.

1. 小學生都知道, 用太陽曬白紙, 不可能生火
2. 小學生都知道, 用放大鏡聚焦太陽, 可以令白紙生火

如果放大鏡是不能令表面亮度提高, 何以令白紙生火?

[Wah!!]

其實一直以來認為望遠鏡可使星雲變亮, 我相信主要是因為望遠鏡的確能夠令點狀的恆星變亮, 從而作出(錯誤的)推論.

由上面這些討論, 也讓我更加明白, 為何透過 40cm 牛頓鏡, 在北潭涌看星團的震撼感覺遠遠高於看星雲星系.

[鄧登凳]

其實一直以來認為望遠鏡可使星雲變亮, 我相信主要是因為望遠鏡的確能夠令點狀的恆星變亮, 從而作出(錯誤的)推論.

由上面這些討論, 也讓我更加明白, 為何透過 40cm 牛頓鏡, 在北潭涌看星團的震撼感覺遠遠高於看星雲星系.

今天在看Obsession的Dobsonian介紹時, 看到這個圖(simulation)



當然那是球狀星團而不是氣體星雲, 但也不是一些分散的點組成的疏散星團, 那為何中心(那個不能分開星點的)區都是大口徑鏡光一些呢?

無可否認有可能是模擬得不正確, 但Obsession Telescopes都算有點江湖地位, 應不會胡來的。

那是不是那個中心區, 同時大了又光了, 就是違反了能量守恆??