目視天文的一些簡單閱讀筆記
有關目鏡一些簡單閱讀筆記
星系的觀測亮度與大小
夜空觀測品質 -- Sky Quality (Meter)
說 "辨認深空目標是一種對比的技術" 應該頗有幾分道理.
點光源不算, 想想看... 深空目標是一個具有 "延伸面積" 的標地, 它有亮度 (illumination), 如果此亮度以 "星等" 表示, 除以其面積 (以秒角平方為單位), 算出來的結果就是我們熟悉的 SQM 值(SBdso: Surface Brightness of DSO).
目標落在望遠鏡目鏡的視野圈圈中, 視野其它部分是天空背景, 該 "背景" 同樣也是有亮度有面積, 同樣將其亮度除以面積平均一下, 得到 "背景" 的 SQM 值 (SBsky: Surface Brightness of SKY)
兩者單位面積亮度的對比: SBdso/SBsky 就是 "對比"比率 (contrast ratio), 當這個對比比率小到 (反過來就是大到) 某種程度, 人眼就能分辨出差異, 於是從茫茫天光中辨識出目標. 剛剛講的 "某種程度" 叫 "對比門檻" (contrast threshold), 這個門檻因人而異, 有人很敏銳, 差一點點也分得出; 有人比較遲鈍, 門檻必須高一些.
舉個例子, 假如用一隻口徑為 60mm 的望遠鏡, 而我自己完全適黑過的瞳孔最大就只能張開 6mm, 這支望遠鏡的集光力是我遜遜肉眼的 100 倍 (要算面積, 所以是 60/6=10, 10X10=100);
不過這樣比集光力沒什麼意義, 因為集到的光最後還是要進入眼睛一起比才算數, 因此此時若要不浪費的發揮 60mm 主鏡最大集光效率的話, 就是搭配一個能放大 10X 的目鏡 (若低於 10X, 出瞳徑會大於我 瞳孔/虹膜 能張開的極限 6mm, 成像將無法完全進入我的眼角膜, 導致光損與成像的鈍化). 放大 10 倍以後, 你目鏡視野裡看見的目標, 當然就比你光用肉眼看到的東西面積大 10 倍囉, 亮度多 100X 面積多 10X, 因此目標應該比肉眼看亮 10倍 (100/10). 不過, 等等... 天空背景也以同樣比例的亮度多 100X 面積多 10X, 因此兩者 "對比"比率 完全沒變, 但 "整體" 視野亮度比光靠肉眼看是亮多了.
現在試試看增加放大倍率到 20X,
搭配放大 20X 的目鏡, 出瞳徑降為 3mm (60/20=3), 望遠鏡集到的光量一樣, 但出瞳徑減半, 當然傳進眼睛的光量就減半... 嗯, 應該是減了 75% (3X3 / 6X6 = 0.25). 不過道理一樣, 目標物與背景被放大的比例相同, 亮度減少的比例也相同, 兩者相除得出來的 "對比"比率也不會改變, 但 "整體" 視野亮度沒有剛剛放大 10X 那麼亮了, 但還是比光靠肉眼看亮一些.
繼續放大下去的結果也一樣, "對比"比率 (contrast ratio) 一點都不會變, 倒是放大倍率超過 32X (出瞳徑小於 1.9mm) 以後, 目鏡 "整體" 視野亮度已經比肉眼還暗了.
那到底為什麼增加放大倍率有助於辨識微光的深空目標呢? 這要回到最前面講到的那個門檻, "對比門檻" (contrast threshold),
由於小弟數學物理素質都很差, 底下是猜的...
當望遠鏡倍率放大後, cpd 是變小的; 就像拿放大鏡看這些黑白條紋一樣, 所以敏銳度 (Y軸) 變高, 意思就是對比門檻 (contrast threshold) 降低, 所以比較容易看見微光的深空天體. 跟 contrast threshold 有關, 跟 contrast ratio 無關, 放大倍率並沒有增加對比, 而是因為門檻降低而讓人們察覺.
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