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rolf

Contraste et état de surface

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Voilà le petit mot d'introduction d'Alois:

Liebe Interessenten der glatten Flächen.

Da dieses Thema im Nachbarforum, ade gegangen ist, habe ich mich entschlossen die versprochene Antwort hier zu bringen.
Ersten weil der Bilder Upload mit horizontal 800 Pixel schon eine gute Möglichkeit bietet Feinstrukturen zu zeigen.
Für die Stellen wo dies immer noch nicht reicht gelang es mir Ausschnitte einzufügen und für hochauflösende Bilder
habe ich einen anderen Upload gefunden. Allerdings verschwinden dort die Bilder, wenn sie 50 Tage lang nicht mehr angeklickt werden.

Ich erzähle einfach was ich bemerkt, gesehen, gedacht und getan habe.
Es gibt kein Ende weil bei mir ist auch noch nicht alles Vollständig und es kann jeder dazu helfend beitragen wo er kann.

Als erstes nehme ich wahr das es in der Astroszene unterschiedliche Vorstellungen der Mikrorauheit gibt.
Aus meiner Sicht muss ich diese Kontrollen in 5 Stufen einteilen. Wobei A und B noch nicht zu den Mikrorauheiten zählen.
A__ Sind feine Unformen die man heute schon in der Schattenprobe sieht.
B__ Sind kleine Unformen die man noch mit dem Interferometer Zygo oder auch Bath bei Messungen der ganzen Fläche sehen kann.
C__ Sind jene Unformen die man mit dem Lyottest sehen kann.
D__Sind jene Strukturen die man mit dem Normaski Polaristionsmikroskop sichtbar machen kann. Laterale Auflösung bereits im hunderstel mm Bereich.
E__ Sind Strukturen die das Weißlichtinterferometer aufzeigen kann. Hier gibt es Daten für laterale und vertikale Abweichungen.
___Sie ist die einzige Interferometrische Methode mit hoher Sicherheit und Auflösung. Allerdings nur auf einer sehr kleinen Fläche.
In der Industrieoptik zählt zur Mikrorauheit jene Rauheit die mit der Schattenprobe und dem Zygo Interferometer lateral nicht mehr erfassbar sind.
Daher braucht es die Erfassung mit dem Mikroskop. Meistens mit 200 bis 500 facher Vergrößerung.

Privat bin ich aber an die Schattenprobe gebunden. Da bemerkte ich schnell dass ich einen verstellbaren Lichtspalt brauche der die 4 Schneiden in eine Ebene hat.
Die Länge von 0,3 mm die ich als Fixeinstellung halte und als Maßstab im Bild dient, hat sich aus der Praxis ergeben. Sie ist das Maß bei der ich noch sehr scharfe
Abbildungen verlustfrei abbilden kann und sehr starke Abweichungen das Bildfeld noch nicht verlassen.
Deshalb dient er mir auch gut zur Berechnung der lateralen Abweichungen.

Chers amateurs qui s’intéressent aux surfaces lisses,,

Puisque ce sujet a disparu de l’autre forum, j’ai décidé de placer ma réponse promise ici. Les images avec 800 pixel à l’horizontal montrent déjà de façon convenable des structures fines. Pour les endroits où cela s’avère insuffisant j’ai trouvé un autre upload pour mettre des extraits à haute résolution. Malheureusement les images sont éffacées après 50 jours.

Je voudrais simplement raconter ce que j’ai remarqué, vu, pensé et fait.
C’est une histoire sans fin car en ce qui me concerne je suis loin de posséder toute la vérité et je peu seulement essayer de donner un coup den main.

Tout d’abord je constate que parmi nous tous il y a différentes idées à propos de la micro-rugosité.
En ce qui me concerne, je contrôle à cinq niveaux. Le niveau A et B ne sont pas des micro-rugosités.
A : Des déformations fines que l’on observe aisément au contrôle d’ombre.
B : De petites déformations que l’on peut encore mesurer avec un interféromètre Zygo mais aussi au Bath lorsqu’on mesure toute la surface.
C es déformations que l’on peut visualiser avec le test Lyot.
D : Des structures que l’on peut rendre visible avec un microscope polarisant Normanski. Une résolution latérale déjà au centième de mm.
E : Des structures qu’un interféromètre en lumière blanche rend visible. Ici il y a des mesures pour les écarts latéraux et verticaux.
C’est la seule méthode interférométrique avec une haute fiabilité des mesures et une haute résolution. Mais uniquement sur une petite surface.
Dans l’industrie optique on considère que la micro-rugosité est une rugosité que l’on ne peut pas saisir (problème de traduction: « erfassen » cela pourrait probablement aussi signifier mesurer) ni avec le test d’ombre ni avec le Zygo.
C’est pourquoi on a recours au microscope. Dans la plupart des cas avec des grossissements allant de 200 à 500 fois.

En ce qui me concerne je suis lié au test d’ombre (problème de traduction : il faut savoir que Alois est Autrichien et son allemand n’est pas toujours aussi précis que le superpoli est lisse … ; dans le cas présent on peut aussi comprendre qu’il préfère travailler avec cette méthode. Ou veut-il dire que c’est la seule méthode dont il dispose ? – pour l’instant je n’en sais rien. La suite du fil le révèlera probablement.).
Avec cette méthode je me suis vite aperçu que j’avais besoin d’une fente de lumière réglable et qui a les 4 couteaux (problèmes de traduction: ne devrais-je pas dire « lame » ?) sur un niveau. Mes essais ont été concluants avec une longueur de 0,3mm que je maintiens en position fixe et qui sert de mesure dans l’image. Avec cette longueur il m’est encore possible de visualiser des images encore nettes sans perte d’information et sans que les écarts forts sortent du bord de l’image.
C’est pourquoi elle (traducteur : "elle", c'est la fente mes amis …vous suivez encore ?) me sert bien pour calculer les écarts latéraux.

amicalement rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 06-12-2013).]

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Alain Moreau,

j'aurais grande envie de traduire ta prose, seulement je crains une interdiction définitive pour cause ... d'humour .... .

amicalement rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 06-12-2013).]

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Bravo Alain Moreau! C'est trop beau! Ton propos coquin couronne à bon escient le travail de Rolf et de tous les contributeurs à ce fil!

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Merci Rolf pour la traduction.
Pour le reste du texte, il ne mentionne pas quelque part des mesures de diffusion directe?

Si je comprend bien, il ne fait pas de mesure avec la méthode de Lyot?

A priori il souligne lui aussi la difficulté de mesurer ce qu'on voit avec le test de Lyot, par des moyens de mesures modernes, l'interféro n’étant pas assez sensible et les microscopes ne mesurant pas la même fréquence spatiale de défaut (champs du microscope trop petit pour aller mesurer des défauts millimétriques, plus grand que le champs du microscope.

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Rolf: L'excellente prose d'Alain Moreau, il te suffit de la traduire ici, pour les allemands curieux qui passent dans le coin
Ici on a jamais viré personne pour cause d'humour

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"L'excellente prose d'Alain Moreau..."

Patrice, tu as déjà fait preuve d'envolées lyriques remarquables; ne voudrais-tu pas t'y frotter?

amicalement rolf

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"Si je comprend bien, il ne fait pas de mesure avec la méthode de Lyot?"

David, au lieu d'interpréter ses dires, je vais y aller tout schuss et lui poser la question. Les réponses se trouvent peut-être dans les explications à côté des images (il y est question de mesures sur la partie floue des bords des rectangles lumineuses) - une autre façon pour obtenir le Strehl. Je regarderai plus en détail un peu plus tard, maintenant départ au club astro.

à + rolf
Je serai absent pour quelques heures (club astro). Patrice, si tu veux prendre le relais ... .

à + rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 06-12-2013).]

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N'en jetez plus
En matière de parabole, chacun contribue à la mesure de ses moyens : les miens sont plus réthoriques que théoriques
Il semble que Rolf ait bien assez de quoi traduire sans perdre de temps avec mes bêtises
Mon allemand date de la maternelle mais j'ai tenté un coup de traducteur par curiosité, puis un re-coup dans l'autre sens juste pour vérifier selon le principe du téléphone franco-germano-arabe : j'ai pris un fou-rire inextinguible pendant un bon quart d'heure ! Je vous le recommande - mais à dose homéopathique pour préserver vos zygomatiques
Sinon je trouve ce fil passionnant : un grand cru comme on n'en avait plus goûté depuis un moment. Merci pour le partage, j'apprends beaucoup en ce qui me concerne.

[Ce message a été modifié par Alain MOREAU (Édité le 06-12-2013).]

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Bonsoir, J'ai trouvé cette thèse ici :
http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/38/54/28/PDF/these_ZERRAD.pdf

La thèses est "facilement" lisible et a aussi un aspect résolument pratique... Elle confirme aussi la formule de Maréchal ainsi que la rugosité du super poli autour de 0,3A.
(selon la courbe donnée plus haut, ça fait dans les 6.10-7 pour le TIS)

Sinon la référence du travail de Maréchal cité par David est probablement celle-ci :

A. Maréchal, "La diffusion résiduelle des surfaces polies et des réseaux," Opt. Acta 5, 70-74 (1958).

Voici l'abstract :

"On peut caractériser la qualité du poli d'une surface optique par l'importance de ses déformations ainsi que par leur étendue. L'étude de la lumière diffusée peut fournir à ce sujet des renseignements utiles : on peut en effet exprimer - l'énergie totale diffusée à l'aide du carré moyen des défauts, - la loi de répartition angulaire de l'énergie à l'aide de la transformée de Fourier de la fonction d’auto-corrélation des défauts. Le cas des défauts désordonnés de mise en place des traits des réseaux est également signalé. Le présent article se limite aux développements théoriques, les vérifications expérimentales devant être publiées aussitôt qu'elles seront complètes."

Quelqu'un peut-il l'obtenir ?

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 06-12-2013).]

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quote:
Si je comprend bien, il ne fait pas de mesure avec la méthode de Lyot?


Pourtant il en parle à plusieurs reprises dont ici >

...zut je n'arrive pas à insérer son image, elle doit être verrouillée...

Mais là il se fait tard, je vais aux plumes...suite demain!

[Ce message a été modifié par Rastaman (Édité le 07-12-2013).]

[Ce message a été modifié par Rastaman (Édité le 07-12-2013).]

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Charles, honnêtement, je me rappelle plus si je sortais ca de cette thèse, c'est possible, j'avais emprunté ca a la bibliothèque de l'observatoire à coté de mon atelier, mais depuis le site a fermé et ils ont tout déménagé sur Nice, donc j'aurais du mal à remettre la main dessus.

Peut être asp06 qui est sur place?

Bon sinon j'ai demandé à un chercheur spécialisé dans la HRA, en particulier pour ce qui concerne l'imagerie à très haute dynamique (pour l'imagerie directe d'exoplanètes), ce qu'il pensait de la pertinence de l'utilisation dans notre cas de la formule de Maréchal, car j'ai toujours un doute étant donné la grande différence des pentes (un petit facteur 1000 quand même) avec la rugosité micrométrique qui est étudié dans ces thèses et ces labos.
J’espère qu'il pourra nous faire quelques simulations.

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Non, c'est sortie de l'article cité de Maréchal (voire plus haut). Il est cité dans la thèse. Il faudrait se le procurer.

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Suite de l'exposé de Alois Ortner; il s'agit des informations près des images.
Il est bien question de calcul!

Alois vous propose tout cela comme matière à réflexion. Les intervenants l'ont bien compris et disent qu'il faudrait un peu de temps pour digérer.

Puisque les images me semblent parlantes je vous joins seulement les traductions des termes que l'on ne peut deviner facilement:
Dites-moi si cela est suffisant, le cas contraire pas de soucis je reviendrai à une traduction classique.

Lichtspalt = fente lumineuse
Beugungsscheibchen = disque de diffraction
Streifen = lame
Kugelspiegel = miroir sphérique
Beugung = réfraction
ebene Fläche = surface plane
Schärfe = netteté
Unschärfe = le flou (contraire de netteté)
volle Informationen mit Berechnungen = toutes les informations avec les calculs
Vergrößerung = agrandissement
Winkel = angle
verspiegeln = aluminer
glatter Spiegel = miroir lisse
rauher Spiegel = miroir rugueux
Streulicht = diffusion
messen = mesurer
Aufnahmeoptik = optique de prise de vue
Beugung in der Kante = bord rabattu
Wirkung = effet
Auflösung = résolution
gut übereinstimmen = bien correspondre
rauhe Politur = polissage rugueux
gute Politur = polissage doux
sehr gute Politur = polissage très doux

à plus rolf

Kai (le Monsieur de la "guimauve" - si je traduit ça, c'est la guerre ...; et si googlemachin leur donne, que le monsieur est une guimauve tout court, alors là ...je suis mort!) vient de mettre un devoir à faire à la maison. Si besoin je le traduis.

Il annonce cela:
"Jetzt würde ich für alle eine Knobel-Aufgabe stellen, die für das allgemeine Verständnis der Lichtablenkung von extremer Bedeutung ist:"

Je me permets du vous soumettre un problème à résoudre qui est de la plus haute importance pour comprendre la diffusion
(Lichtablenkung - mot à mot: détournement de la lumière)
de façon générale.

En 2004 déjà Kurt/Alois etc. ont déjà parlé de ce qu'Alois présente ici; voici un lien:
http://www.astrotreff.de/topic.asp?ARCHIVE=true&TOPIC_ID=11979&whichpage=4

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 07-12-2013).]

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Ok, Rolf merci, il semblerait donc bien qu'Alois a fait des mesures par la méthode de Lyot, par contre en fouillant le lien que tu passe, a priori il ne donne pas de valeurs qu'ils rencontre?

De ce que j'en comprend aussi, entre le lien qui date de 2004 et l'actuel, le contraste de phase leur sert à voir les rugosités des miroirs qui leur passe entre les mains, mais n'a pas l'air d’être un test de "travail" qui leur serve à améliorer leur travail de polissage? Parce que depuis le début ils estiment que ca n'aura de toute façon pas d'incidence sur le ciel? J'ai l'impression qu'il y a déjà une controverse en 2004 sur ce point avec Amateurastronom?

Bon de mon coté, le chercheur que j'ai contacté, Pierre Riaud qui avait déjà fait des simulations pour visualiser l'effet du mamelonnage que j'avais passé sur les forums (les fameux speckles fixes) a accepté de me filer un coup de main et de me fournir de nouvelles simulations ainsi que des valeurs de diffusion pour différentes hauteurs de défauts histoire de comparer ca avec la formule de Maréchal. En fait ca va être assez proche de ce que demande Kai de son coté mais avec des valeurs sur les hauteurs (entre 0.1 et 10 nm) et une fréquence spatiale qui me paraissent plus pertinentes par rapport à ce que je vois régulièrement passer au contraste de phase.

Pour ceux que ca intéresse, sa thèse de 2003:
http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/59/53/PDF/tel-00004234.pdf

Ca se rapproche nettement plus de nos problématiques.

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 07-12-2013).]

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Bonjour à tous,

Sujet passionnant ! ( et passionné ;-) )

Le problème qui nous interesse ici interesse aussi les professionnels, en particulier dans le domaine de l'UV extrème où les défauts de surface ont encore plus d'importance qu'en lumière visible.

Le papier suivant www.creol.ucf.edu/research/Publications/3078.pdf? , par James Harvey, un des pères de la caractérisation expérimentale de la diffusion par les irrégularités de microstucture, présente une très bonne synthèse de l'état des connaissances, tant théoriques que pratiques. Il est aussi interessant car il prend en compte toutes les échelles de défaut de polissage ( du millimétrique au nanométrique ). Et même encore plus dans les petites échelles que nous, puisqu'il va jusqu'à des longueurs d'onde de 10 nm (100 A)!!!
Voir le raisonnement pour un télescope à deux miroirs....

Un autre papier pour ceux qui veulent mieux comprendre l'évolution des théories
[URL]http://www.iof.fraunhofer.de/content/dam/iof/de/documents/Publikationen/Fachbeitraege/Modeling of light scattering in different regimes of surface roughness.pdf[/URL]

Tout d'abord par rapport à ce qui a été dit plus haut : oui, les défauts de micromammelonnage, tels que définis par Texereau ou David Vernet (dimension caractéristique est de l'ordre du mm, et l'amplitude du 1/1000 à 1/100 de lambda - visible- , donc une pente de l'ordre de 10-5 à 10-6) ont une influence sur la diffusion. Non, cette amplitude n'est pas nécessairement la valeur de Rq ( ou sigmaS, ... ). En effet, on n'est pas du tout dans le même ordre de grandeur de fréquence spatiale. De plus il fait prendre en compte l'aspect aléatoire, et la dépendance à la longueur d'onde.

J'essaierai, si ce n'est pas fait avant, de faire une synthèse début de semaine prochaine, ainsi que d'appliquer le calcul de dispersion dans le cas de lumière visible.

David : dans toutes tes connaissances, personne n'a par hasard tenté de mesurer la densité spectrale de puissance (PSD) en fonction de l'angle pour des miroirs "connus et caractérisés au Foucault/lame de phase" et dans une ou deux longueurs d'onde ?

Par exemple comme réalisé:
www.doaj.org/doaj?func=fulltext&aId=689960? en Chine pour du silicium et miroir argenté.
ou comme dans le papier précédent.

Enfin un papier en Français qui est une bonne intro
www.bibsciences.org/bibsup/opt-coll/pub/3/pdf/t3p497.pdf

Une question que je me pose : est-ce que l'aluminure va modifier ("lisser") la rugosité à haute fréquence ( pour des longueurs de cohérence de quelques nm) ?

Francis

[Ce message a été modifié par Francis Adelving (Édité le 07-12-2013).]

[Ce message a été modifié par Francis Adelving (Édité le 07-12-2013).]

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"Une question que je me pose : est-ce que l'aluminure va modifier ("lisser") la rugosité à haute fréquence ( pour des longueurs de cohérence de quelques nm) ?"

La même question a été posée ce matin du coté allemand et Kai a répondu que qu'il ne fallait pas précipiter le débat. (il semble déjà avoir sa petite idée..)

à + rolf


[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 07-12-2013).]

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Voici un dénommé Gerd-2 qui lance un pavé dans la mare ; il s’en prend à Kurt mais si je comprends bien, des ‘superpolis’ en prennent aussi pour leur grade !

"Du solltest endlich mal von Deiner komischen Theorie runter kommen das Fehler in der Höhe automatisch mit der Lateralen Ausdehnung kleiner werden.
Was soll die Rechnung mit winzigen 2 bis 4nm Höhendifferenz?

Sogar die sehr gute Politur im Bild D gibt Alois mit 8nm PV Oberfläche an !
In welcher Welt lebst Du denn?
Du bist da absolut Praxisfremd, es ist vollkommen unsinnig hier mit 2 bis 4 nm zu rechnen.
Sowas wäre unter der Auflösung des Polarisationsmikroskops
So glatt schafft‘s wahrscheinlich nicht mal Zambuto !
Löse Dich endlich mal von Deiner irreführenden Theorie und betrachte realistische Höhenwerte, insbesondere die Politur Bild A solltest Du Dir mal vornehmen.

Ein Weiterer Fehler ist ausschließlich Licht mit senkrechtem einfall zu betrachten!
Wenn es um Streulicht geht und darum geht es hier ja wohl dann ist das gesamte die Optik treffende Licht aus den unterschiedlichsten Richtungen zu betrachten."

TRADUCTION :
"Tu devrais enfin revenir sur ta théorie bizarre selon laquelle les défauts de hauteur deviennent automatiquement plus petits avec l’élargissement latéral.C’est n’importe quoi ce calcul avec les minuscules 2 à 4nm de différence d’hauteur .
Alois considère même le polissage de 8nm sur l’image A comme très bon !
Dans quel monde vis-tu ?
Tu es complètement éloigné du monde réel, il est complètement insensé de calculer ici avec des valeurs de 2à 4nm.
Même un Zambuto n’arrive pas à faire aussi lisse !
Tu devrais laisser tomber tes théories qui mènent sur de fausses routes et considérer des valeurs réalistes, et t’occuper en particulier du polissage sur l’image A.
Une autre erreur réside dans le fait de considérer la lumière uniquement dans son impact vertical. S’agissant de la diffusion, et c’est bien de cela qu’il s’agit, il faudra prendre en considération la lumière qui impacte la totalité de l’optique et cela de toutes les directions."


à + rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 07-12-2013).]

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« David : dans toutes tes connaissances, personne n'a par hasard tenté de mesurer la densité spectrale de puissance (PSD) en fonction de l'angle pour des miroirs "connus et caractérisés au Foucault/lame de phase" et dans une ou deux longueurs d'onde ? »

Aucune idée Francis. Faudrait que je demande à l’occasion.

Rolf : c’est pas plutôt à Kai qu’il répond sur ce point?
Sur la traduction google, j’avais plutôt l’impression qu’il critiquait le fait de calculer de la diffusion, sur si peu d’écart, un simple facteur 2 entre les 2nm et les 4nm que propose Kai.
Si c’est ca il a raison, vu qu’on constate plutôt des facteurs entre 10 et 50 sur la hauteur des défauts en réalité, et qu’un facteur 2 est absorbé par l’incertitude des mesures.

Sinon l'autre fil sur astronomie.de est toujours au pressing?

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David,

c'est bien à Kurt qu'il s'adresse.

Alois a répondu qu'il ne fait pas encore de mesures faute de disposer de suffisamment d'indices.

Je vais traduire une longue réponse intéressante de Horia (inspirée de "Optical Scattering - Measurement and Analysis" de John Stover) et par la suite les réactions de Gerd sur ces positions.

à + rolf

L'autre fil est toujours off ... .

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 07-12-2013).]

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Charles,

je refuse de lire de telles obscénités!

à + rolf

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Vu d'ici, c'est bien une citation de Kai qu'il reprend, Rolf:

quote:

(==> )Kai

Zitat:Fall A
Periodenlänge 1mm, Höhe 2nm (Höhe = Differenz zwischen Berg und Tal)

Fall B
Periodenlänge 1mm, Höhe 4nm

Fall C
Periodenlänge 2mm, Höhe 2nm

Fall D
Periodenlänge 2mm, Höhe 4nm

Gesucht ist jeweils der Streuwinkel bei senkrechtem Einfall.

Zusatzaufgabe: Berechne jeweils die Intensität des gestreuten Lichts in Prozent der einfallenden Intensität.

Du solltest endlich mal von Deiner komischen Theorie runter kommen das Fehler in der Höhe automatisch mit der Lateralen Ausdehnung kleiner werden.
Was soll die Rechnung mit winzigen 2 bis 4nm Höhendifferenz?

Sogar die sehr gute Politur im Bild D gibt Alois mit 8nm PV Oberfläche an !
In welcher Welt lebst Du denn?
Du bist da absolut Praxisfremd, es ist vollkommen unsinnig hier mit 2 bis 4 nm zu rechnen.
Sowas wäre unter der Auflösung des Polarisationsmikroskops
So glatt schafft‘s wahrscheinlich nicht mal Zambuto !
Löse Dich endlich mal von Deiner irreführenden Theorie und betrachte realistische Höhenwerte, insbesondere die Politur Bild A solltest Du Dir mal vornehmen.

Ein Weiterer Fehler ist ausschließlich Licht mit senkrechtem einfall zu betrachten!
Wenn es um Streulicht geht und darum geht es hier ja wohl dann ist das gesamte die Optik treffende Licht aus den unterschiedlichsten Richtungen zu betrachten.

Es steht nicht nur 1 Stern am Himmel und es gibt auch Irdisches Licht das auf diese trifft.
Wie ist das mit dem Kratzer der vom knapp neben dem Gesichtsfeld stehenden Vollmond angestrahlt wird?


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Voici la prose de Horia, j'en ai bavé mais c'est une traduction de choc - prenez-le temps de l'honorer!


"Hallo allerseits.

Danke Alois für die ausführliche Darstellung der Erfahrungen mit Oberflächen-Rauheit und Streulicht. Es sind extrem viele Informationen in deiner Beschreibung, die ich noch einsortieren muss.

In der Zwischenzeit habe ich die theoretischen Grundlagen mir näher angeschaut, insbesondere das sehr interessante Buch "Optical Scattering - Measurement and Analysis" von John Stover. Dabei ein großes Dankeschön an Kay für das zur Verfügung stellen.

Eine sehr einfache Charakterisierung von Oberflächenrauheit und Streulicht geht über eine Größe die den schönen Namen "Total Integrated Scatter" (oder auch TIS) trägt. Die TIS Definition ist extrem einfach: Sie zeigt, wie viel Licht, in Prozent, aus einem einfallenden Lichtstrahl zerstreut wird.

Mit einer einfachen Formel: TIS =Ps/Pi. Wobei

- Pi - Leistung des Einfallsstrahls und
- Ps - gesamte Leistung des in alle Richtungen diffus gestreuten Lichts

Der TIS hat einen riesen Vorteil: man kann den Wert relativ leicht aus dem RMS-Wert der Oberflächenrauheit berechnen. Die Beziehung TIS - RMS wurde schon vor langer Zeit von zwei berühmten Menschen, einmal Herr Kirchhoff und einmal Herr Rayleigh, jeweils als Näherungsformel, ermittelt. Die Rayleigh-Näherung hat einige Vorteile und hat sich durchgesetzt:

TIS = (4 * pi * sigma * cos(theta-i))² / lambda²

wobei:
sigma - die Oberflächenrauheit als RMS-Wert, in nm.
theta-i - der Einfallswinkel. Für den Newton-Teleskop ist theta-i praktisch = 0 und somit cos(theta-i) = 1.
lambda - die Wellenlänge die uns interessiert, in nm.

Nehmen wir als Beispiel die Werte aus dem ZYGO-Protokoll, das Alois oben zeigt: Rauheit PV = 3nm und RMS = 0,36nm. Bei lambda = 500nm ergibt das:

TIS = (4 * pi * 0,36 / 500)² = 0,008%

Das ist aber eine richtige, ultrafeine Politur. Um ein Gefühl zu bekommen, wie viel verschiedene Rauheiten an Streulicht erzeugen, habe ich folgende Tabelle errechnet:

Wie man leicht sieht, das gestreute Licht nimmt extrem schnell mit der Rauheit zu. Es ist ganz klar, wir wollen nicht, dass unsere Spiegel zu rau sind.

Aus der Tabelle kann man auch lesen, dass bei 4nm Rauheit, 1% an Streulicht erzeugt wird. Mit anderen Worten, wenn man sich einen Stern anschaut, 1% der einfallenden Photonen arbeiten nicht mit, zur Bildung des Airy-Scheibchens, sondern fliegen nur rum und produzieren einen Halo. Bedeutet das nun, dass um jeden Stern ein Halo entsteht welcher mit 1% der Intensität des Zentralsterns leuchtet ?

Selbstverständlich nicht. 1% ist die gesamte Lichtmenge (die gesamte Photonenmenge) die als Streulicht zur Verfügung steht. Wie genau die Verteilung der Streuphotonen um den Zentralstern aussieht ist eine andere Frage, wofür es leider keine leichte Antwort gibt. (Es gibt eine Antwort!)

Bleiben wir aber bei dem 1% Gesamtstreulicht. Um zu entscheiden ob das viel oder wenig ist, betrachten wir eine andere Streulicht-Quelle, und zwar die Teleskopöffnung. Jeder weißt, dass ein perfektes Teleskop (keinerlei optische Aberrationen, unendlich fein poliert) als Abbild einer Punktquelle (ein Stern) "nur" ein Airy-Scheibchen produziert. Viele wissen auch, dass das so perfekte Teleskop nur ca. 84% des einfallenden Lichts in das Airy-Scheibchen konzentriert. Die restlichen 16% werden rumgestreut und bilden die jedem bekannten Beugungsringe.

Wenn jetzt unsere durch Rauheit gestreutes Licht zu den 16% noch einen Prozent dazu beiträgt, ist das viel oder wenig? Ich würde sagen, es ist an der Grenze der Wahrnehmung.

Nicht zu vergessen, 4nm RMS-Wert als Rauheit sind mindestens 10nm PtV Rauheit. Das kann man ohne Probleme in einem richtig gemachten Foucault-Bild sehen. In Alois Beitrag sind einige Beispiele, wo man sowohl Foucault-Bilder der Rauheit als auch das Profil der Oberfläche sieht und vergleichen kann. Ich werde noch einige Bilder suchen und zeigen, die das Belegen.

Ich kann dazu eine eventuell unfreundlich klingende Empfehlung noch geben: Das Suiter Buch "Star Testing Astronomical Telescopes" enthält eine sehr detaillierte Diskussion über Oberflächenrauheit und erklärt alle notwendige Konzepte, ohne dabei wild mit der Mathe-Keule zu schlagen. Schaut euch es an.

Viele Grüße,
Horia"


TRADUCTION:

"Bonjour à tous,
Merci à Alois pour son exposé exhaustif de ses travaux sur la rugosité des surfaces et de la diffusion. Il y a énormément d’informations dans ta description, que je dois encore trier.
Entretemps je me suis penché sur les bases théoriques, en m’appuyant en particulier sur le livre très intéressant « Optical Scattering – Measurement and Analysis » de John Stober. Merci à Kay qui l’a mis à ma disposition.
Une caractérisation très simple de la rugosité des surfaces et de la diffusion passe par une valeur qui porte le joli nom « Total Integrated Scatter » (aussi TIS). La définition TIS est extrêmement simple : Elle dit, combien de lumière (exprimé en pourcentage) d’un rayon de lumière est diffusée.
Avec une formule simple : TIS =Ps/Pi.
-P = intensité du rayon de lumière ( probl. de traductuin : Leistung = force/puissance, intensité etc.)
-Ps= toute la lumière diffusée dans toutes les directions. (même probl. de traduction)
Le TIS a un avantage considérable : on peut facilement calculer cette valeur du RMS de la rugosité de la surface. La relation TIS-RMS comme formule d’approche a déjà été calculée il y a fort longtemps déjà par d’illustres personnes aux noms de Kirchhoff et Rayleigh. L’approche de Rayleigh a quelques avantages et s’est imposée.
TIS = (4 * pi * sigma * cos(theta-i))² / lambda²


sigma – la rugosité de surface en RMS en nm.
theta-i – l’angle d’impact. Pour un télescope theta-i pratiquement = 0 et ainsi cos(theta-i) = 1.
lambda – la longueur d’onde qui nous intéresse, en nm.

Prenons comme exemple les valeurs du protocole Zygo, que Alois montre plus haut :
Rugosité PV = 3nm et RMS = 0,36nm. Avec un lamda = 500 cela donne :
TIS = (4 * pi * 0,36 / 500)² = 0,008%

Cela est un véritable polissage ultrafin. Pour se faire une idée, combien de diffusion est produite avec différentes rugosités j’ai calculé le tableau ici présent :


Comme on le voit facilement, la diffusion augmente extrêmement vite avec la rugosité.
Il est évident : nous ne voulons pas, que nos miroirs soient trop rugueux.
Le tableau montre que 4nm de rugosité produit 1 % de diffusion.
Autrement dit, lorsqu’on regarde une étoile, 1 % des photons ne contribuent pas à créer le disque Airy, mais vole dans tous les sens et produit un Halo.
Cela signifie-t-il que le Halo autour de chaque étoile rayonne avec une intensité de 1 % de l’ étoile centrale ?
N.
Naturellement pas. Ce 1 % correspond à la totalité de la lumière (tous les photons) qui est disponible comme lumière diffuse. La répartition exacte des photons diffusés autour de l’étoile centrale relève d’une autre question, pour laquelle il n’y a pas de réponse facile (mais il y a une réponse !)


Restons au 1 % de diffusion totale. Pour décider, si c’est beaucoup ou peu, regardons une autre source de lumière, cad l’ouverture du télescope.
Chacun sait, qu’un télescope parfait (aucune aberration optique, polissage fin à l’infini) produit « uniquement » un disque d’Airy comme image d’une source pointue (probl ; de traduction – je fatigue et ca devient du mot à mot –débrouillez-vous les bougres …) (une étoile). Beaucoup savent également, que ce télescope parfait concentre seulement 84 % de la lumière dans le disque d’Airy. Les 16% restants sont diffusés et forment les anneaux de diffraction connus de tous.

Si on ajoute le 1 % de diffusion produite par la rugosité au 16 %, est-ce beaucoup ou peu ? Je dirais que c’est à la limite de notre perception.


Pas oublier, que 4nm RMS comme rugosité sont au moins 10 nm rugosité PtV.
On peut le voir sans aucun problème dans une image-Foucault bien faite.
Alois montre quelques exemples, où on voit la rugosité sur des images Foucault ainsi que le profil de la surface que l’on peut comparer. Je vais encore chercher quelques images qui le prouvent et vous le montrer.

Je peux éventuellement vous recommander ceci (désolé …)
le livre de Suiter "Star Testing Astronomical Telescopes » qui contient une discussion riche sur la rugosité des surfaces et qui explique tous les concepts nécessaires sans forcément avoir besoin de la « matraque matheuse ». Cela vaut la peine d’en prendre connaissance.
Salutations
Horia"

à + rolf


David, pour ta dernière question, tout à l'heure, suis lessivé.


[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 07-12-2013).]

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« Restons au 1 % de diffusion totale. Pour décider, si c’est beaucoup ou peu, regardons une autre source de lumière, cad l’ouverture du télescope.
Chacun sait, qu’un télescope parfait (aucune aberration optique, polissage fin à l’infini) produit « uniquement » un disque d’Airy comme image d’une source pointue (probl ; de traduction – je fatigue et ca devient du mot à mot –débrouillez-vous les bougres …) (une étoile). Beaucoup savent également, que ce télescope parfait concentre seulement 84 % de la lumière dans le disque d’Airy. Les 16% restants sont diffusés et forment les anneaux de diffraction connus de tous.

Si on ajoute le 1 % de diffusion produite par la rugosité au 16 %, est-ce beaucoup ou peu ? Je dirais que c’est à la limite de notre perception. »

Ouais, là, ce passage n’est pas du tout clair, il est même contradictoire.

Le début : « , si c’est beaucoup ou peu, regardons une autre source de lumière »

Là ca démarre bien…

Mais tout le reste il raisonne justement comme si il s’intéresse à cette tache de diffraction toute seule sans considérer un objet nettement plus lumineux juste à coté, et là on repart sur le problème de départ qu’on avait déjà discuté dans le fil qui a été viré de leur coté, à savoir que si on ne considère pas une source de lumière nettement plus lumineuse a cote de la tache de diffraction que l’on étudie, on ne comprend pas la nuisance de la diffusion lié a un objet plus brillant qui vas parasiter un objet plus faire, bref voir 11 pages en arrières de notre fil.

Par contre pour la partie théorique, il dit la même chose que nous.

« David, pour ta dernière question, tout à l'heure, suis lessivé. »

Oui prend le temps de respirer un peu

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