Wie stark beeinflusst ein Temperaturabfall den Fokus?

In einer Antwort auf die Frage "Welche Linseneigenschaften sind in der Astrofotografie wichtig?" Es wurde erwähnt: "Wenn sich die Temperatur drastisch ändert, müssen Sie möglicherweise neu fokussieren, da sich verschiedene Materialien in der Linse mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausdehnen und zusammenziehen." Aber die akzeptierte Antwort auf "Wie fokussiert man sich bei sehr dunklen Bedingungen?" schlägt eine Klebebandmarkierung auf der Linse vor, und würde sich das nicht als nutzlos herausstellen, wenn die Temperatur nachts sinkt?

Ist es möglich, die Fokusverschiebung vorher abzuschätzen, wenn der Fokus zuerst bei 5 Grad Celsius am Abend gefunden wurde und dann nachts die Temperatur auf -10 Grad Celsius fällt? Wie würde ich die Fokusverschiebung zwischen diesen Temperaturen berechnen oder schätzen?

Ist es andererseits wahrscheinlich, dass eine Temperaturänderung von 15 Grad Celsius den Fokus wirklich so stark verschiebt, dass ich ihn neu fokussieren müsste? Wie drastische Temperaturänderungen machen eine Neuausrichtung normalerweise erforderlich?

In meinem Fall handelt es sich um eine kleine dslr-ähnliche Kamera mit einem 14-mm-Objektiv, das ein etwas großes Frontelement hat und das Objektiv mehr wiegt als das Kameragehäuse. Und der Fokus wäre für Sterne unendlich.

Nach meiner Lektüre ist die Menge an Materialien in einem "Handheld" -Objektiv, die sich beispielsweise über 15 ° C ausdehnt / zusammenzieht, so gering, dass es sich nicht lohnt, darüber nachzudenken.

Dies wird jedoch bei großen Teleskopen, die sowohl brechen als auch reflektieren (noch mehr), zu einem echten Problem.

Warum?

Stellen wir uns als (grobes) Beispiel ein großes Spiegelteleskop vor, das eine Körperlänge von 3 m hat und aus rohrförmigem Aluminium besteht. Reines Aluminium rein hat eine lineare Wärmeausdehnungsrate von 0,0000222 m / m / K, was bedeutet, dass es um 0,0222 mm pro Grad Kelvin (oder C) pro Meter seiner Länge länger / kürzer wird.

Daher würde sich das Teleskop um 0,0222 mm × 3 m × 15 ° C = 0,999 mm verkürzen, wenn die Temperatur um 15 ° C fällt. Dies führt zusammen mit der Vergrößerung am Sekundärspiegel zu einer dramatischen Fokusverschiebung.

Ich denke, Sie können selbst experimentieren. Ich würde mehrere Schnappschüsse (mit Kamera, Einstellungen, Fokus und Licht auf die gleichen Werte blockiert) und mit unterschiedlichen Temperaturen einer schrägen Kante Standard und Messung der MTF mit ImageJ und MTF - Plugin oder mit Imatest . Anschließend können Sie das MTF-Diagramm mit unterschiedlichen Temperaturen zeichnen und das Ergebnis anzeigen.

Ich denke, die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten sind nicht die einzigen Ursachen für diese Änderung. Materialien haben einen unterschiedlichen Brechungsindex bei unterschiedlichen Temperaturen. Ich denke, Sie sollten berücksichtigen, dass sich bei sehr kaltem Objektiv Kondensation in der Optik bilden kann, da sich in Ihrer Kamera befindet ist wärmer als draußen.

Die Brennweite steigt im Temperaturbereich von -10 bis 20 ° C um etwa 0,7 Promille, und die Fokusposition von Tag gegen Nacht / Temperatur in Hubble wird sorgfältig modelliert (und es handelt sich nicht um einfache Beziehungen "Fokus gegen Temperatur") und liegt im Bereich von 5- 7 Mikrometer. Trotzdem sind die Abweichungen dieser Modelle ziemlich groß. Eine Sache ist die Temperatur, eine andere sind Temperaturänderungen und die Ausbreitung dieser Änderung auf die Komponenten im Laufe der Zeit, und dann wird diese Temperatur länger ausgesetzt.

schau dir das an und das und das

Jedes Linsendesign reagiert unterschiedlich auf Temperaturänderungen. Im Allgemeinen überprüfe ich den Fokus während einer Astrofotografie-Sitzung mehrmals, um sicherzugehen, dass ich den Fokus nicht versehentlich geändert habe, wie aus irgendeinem anderen Grund.

Eine Bandmarkierung bringt Sie nahe genug, um den Vorgang zu starten. Wenn Sie auf dunkle Lichtquellen wie Sterne fokussieren, wird im Sucher oder sogar in der Live-Ansicht nichts angezeigt, bis der Fokus fast erreicht ist, da die winzige Lichtmenge zu weit verteilt ist, um erkannt zu werden, wenn das Objektiv zu weit entfernt ist Fokus. Bis Sie dem Unendlichkeitsfokus ziemlich nahe sind, können Sie den gesamten Nachthimmel schwenken und nichts sehen, worauf Sie sich konzentrieren können (es sei denn, der Mond ist sichtbar). Sobald Sie sich in der Nähe befinden, wie es der Fall wäre, wenn Sie vor einer Temperaturänderung richtig fokussiert wären, ist es relativ einfach, LV einzuschalten, einen mittleren Stern zu vergrößern, den Fokus zu überprüfen und gegebenenfalls leicht zu korrigieren. Viel hängt davon ab, wie scharf Ihre Sterne sein sollen. Manchmal sieht etwas unscharf realistischer aus, wenn die helleren Sterne für unsere Augen größer erscheinen.

Die physikalischen Beträge der Kontraktion / Expansion in der Linse aufgrund von Temperaturänderungen im Bereich Ihrer Frage sind sehr gering. Der Effekt dieser Beträge kann jedoch erheblich sein. Wenn eine Kamera des Montageflansches ist durch noch so wenig wie 50 um off (50 Mikrometer oder 0,05 mm) von einer Seite zur anderen wird es die Kamera für jede Art von kritischen Fokusarbeit bei großen Aperturen unbrauchbar machen. Und die Effekte können mit nur 20 µm Fehler gesehen werden. Die Astrofotografie, bei der Sie über das gesamte Sichtfeld hinweg extrem kleine Punktlichtquellen haben, ist häufig die fokussierteste Arbeit, die viele Fotografen jemals ausführen.