星点测试与镜面缺陷

星点测试与镜面缺陷

一台缺陷由你选择的牛反：光轴校准（主镜焦点偏离调焦座轴线，产生彗差）和主镜面形（像散、主镜受夹产生的三叶像差、欠校正或过校正的球差、塌边）。每种缺陷以波前 RMS 纳米数给出，波长 550 nm（塌边为 PV 值）：λ/14 RMS 即 39 nm，是马雷夏尔判据，即达到衍射极限的界限（斯特列尔比 0.8）。常被引用的瑞利判据，PV 值四分之一波长，与之大致相当：对球差而言为 41 nm RMS。

彗差从哪里来：光轴校准和星在视场中的位置。抛物面在光轴上没有彗差，离轴越远越大。光轴准的牛反，光轴落在目镜中心；光轴不准则落在旁边，视场中央的星就显示它在离轴那么远处应有的彗差：焦点偏移量除以焦距。偏离中心的星还带有其自身偏移的彗差（星点视图下方的滑块），两者像箭头一样矢量相加。磨进镜面的彗差效果相同（相当于从侧面略斜着看抛物面），用星点校准光轴就能消除，所以它没有单独的滑块。

星像按衍射计算：通过镜面的光（扣除副镜阴影和蜘蛛架），带着畸变的波前，做傅里叶变换，用白光。完美的镜子在焦内和焦外给出两个相同的像（互相翻转）；有缺陷时两者不同：这就是星点测试。球差使一侧边缘变亮、另一侧中心变亮，像散把像沿两个互相垂直的方向拉长，光轴不准产生的彗差使像偏向同一侧。

木星：一张哈勃照片，按这台望远镜所见的样子模糊，逐色计算（红、绿、蓝各按其波长），即缺陷和光轴偏差所损失的部分。木星显示为 40″ 大小，约为其平均值（合附近 30″，最近的冲时 50″）。

用刀口检验测过的镜子：其面形图下方的链接把它带到这里，球差和塌边设在各自的滑块上，其余部分原样加入。数值与刀口检验的略有不同：刀口检验与 Foucault2 和 Texereau 的方法一样，每个带区只给一个值，即两边缘的平均，忽略带区内镜面的变化；这里则从一个测点到下一个测点追踪整面镜子的面形。因此刀口检验的 RMS 略偏乐观，带区越少越明显；有 10～15 个带区时差别就很小了。要比较中心被副镜遮挡的镜子，请在刀口检验中勾选“扣除副镜遮挡的中心部分”。

湍流（按需开启）：一层湍动空气（Kolmogorov 谱，外尺度 20 m）被 3 m/s 的风吹过镜面，其波前叠加到镜面的波前上，星点和木星都计入。强度以角秒表示，即长曝光中星像的宽度（专业天文学家和预报所说的视宁度）；它决定 r₀，即空气元胞的大小（1.5″ 时为 7.4 cm）。每幅图像累加眼睛在 0.1 s 内看到的内容；四十幅组成 4 s 的循环。口径小于 r₀ 时，主要看到星像跳动；大于 r₀ 时，星像沸腾。

图片：NASA、ESA、STScI。