Làm thế nào nhiều giảm nhiệt độ ảnh hưởng đến tập trung?

Trong một câu trả lời cho câu hỏi "Những đặc điểm ống kính nào là quan trọng trong chụp ảnh thiên văn?" đã được đề cập "Nếu nhiệt độ thay đổi mạnh mẽ, bạn có thể cần phải lấy nét lại vì các vật liệu khác nhau trong ống kính sẽ mở rộng và co lại ở các tốc độ khác nhau." Nhưng câu trả lời được chấp nhận cho "Làm thế nào để một người tập trung trong điều kiện rất tối?" gợi ý một cuộn băng đánh dấu trên ống kính, và nó sẽ không vô dụng khi nhiệt độ giảm vào ban đêm?

Có thể ước tính sự thay đổi tiêu cự trước đó, khi trọng tâm lần đầu tiên được tìm thấy ở 5 độ C vào buổi tối và sau đó vào ban đêm nhiệt độ giảm xuống -10 độ C? Làm thế nào tôi có thể tính toán, hoặc ước tính, sự thay đổi tập trung giữa các nhiệt độ này?

Mặt khác, có khả năng nhiệt độ thay đổi 15 độ C (27 F) thực sự làm thay đổi trọng tâm đến mức tôi cần phải tập trung lại? Làm thế nào thay đổi mạnh mẽ về nhiệt độ làm cho việc tái tập trung thường cần thiết?

Trong trường hợp của tôi, nó là một máy ảnh giống như dslr kích thước nhỏ với ống kính 14mm có phần tử phía trước hơi lớn và ống kính nặng hơn thân máy. Và trọng tâm sẽ là vô cùng cho các ngôi sao.

Từ đọc của tôi, số lượng vật liệu trong ống kính "cầm tay" mở rộng / hợp đồng, ví dụ, 15C là rất nhỏ, không đáng để suy nghĩ.

Tuy nhiên, điều này thực sự trở thành một vấn đề trên các kính thiên văn lớn, cả khúc xạ và phản xạ (thậm chí còn hơn thế).

Tại sao?

Ví dụ (thô), hãy tưởng tượng một kính thiên văn phản xạ lớn có chiều dài cơ thể là 3 m và được chế tạo từ nhôm hình ống. Nhôm nguyên chất có tốc độ giãn nở nhiệt tuyến tính là 0,000022m / m / K, có nghĩa là nó sẽ dài hơn / ngắn hơn 0,022mm mỗi độ Kelvin (hoặc C) trên mỗi mét chiều dài của nó.

Do đó, kính thiên văn sẽ rút ngắn 0,022mm × 3 m × 15C = 0,999mm khi nhiệt độ giảm 15C. Điều này kết hợp với độ phóng đại ở gương phụ dẫn đến sự thay đổi tiêu cự ấn tượng.

Tôi nghĩ bạn có thể tự làm một số thí nghiệm. Tôi sẽ chụp một số ảnh chụp nhanh (với máy ảnh, cài đặt, tiêu cự và ánh sáng bị chặn ở cùng một giá trị) và với các nhiệt độ khác nhau của tiêu chuẩn cạnh nghiêng và đo MTF bằng plugin ImageJ và MTF hoặc bằng Imatest . Sau đó, bạn có thể vẽ đồ thị MTF với các nhiệt độ khác nhau và xem kết quả.

Tôi nghĩ rằng các hệ số giãn nở khác nhau không phải là nguyên nhân duy nhất của sự thay đổi này, các vật liệu có chỉ số khúc xạ khác nhau với nhiệt độ khác nhau và tôi nghĩ bạn nên tính đến việc nếu ống kính của bạn trở nên ngưng tụ rất lạnh có thể được hình thành trong quang học vì bên trong máy ảnh của bạn ấm hơn bên ngoài.

Độ dài tiêu cự tăng khoảng 0,7 quảng cáo trong khoảng nhiệt độ -10 đến 20C và vị trí lấy nét ngày / đêm / nhiệt độ trong Hubble được mô hình cẩn thận (và chúng không phải là mối quan hệ đơn giản "lấy nét so với Temp") và nằm trong phạm vi 5- 7 micron. Nhưng độ lệch của các mô hình đó là khá lớn. Một điều là nhiệt độ, một điều nữa là sự thay đổi nhiệt độ và sự lan rộng của sự thay đổi đó vào các thành phần theo thời gian, và sau đó tiếp xúc kéo dài với những nhiệt độ đó.

kiểm tra cái này và cái này và cái này

Mỗi thiết kế ống kính sẽ phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ khác nhau. Tôi thường kiểm tra lấy nét nhiều lần trong một buổi chụp ảnh kỷ yếu để chắc chắn rằng tôi đã vô tình thay đổi tiêu cự như vì bất kỳ lý do nào khác.

Một băng đánh dấu giúp bạn đủ gần để bắt đầu quá trình. Khi tập trung vào các nguồn sáng điểm mờ như các ngôi sao, không có gì hiển thị trong khung ngắm hoặc thậm chí qua Live View cho đến khi đạt được tiêu cự vì lượng ánh sáng cực nhỏ lan ra quá xa để có thể phát hiện khi ống kính ở quá xa tiêu điểm. Cho đến khi bạn khá gần với tiêu cự vô cực, bạn có thể xoay toàn bộ bầu trời đêm và không thấy bất cứ điều gì để tập trung vào (trừ khi có thể nhìn thấy mặt trăng). Khi bạn ở gần, như bạn đã tập trung đúng cách trước khi thay đổi nhiệt độ, việc bật LV, phóng to một ngôi sao trung bình, kiểm tra tiêu cự và chỉnh sửa một chút nếu cần thiết là tương đối dễ dàng. Rất nhiều phụ thuộc vào việc bạn muốn ngôi sao của mình tập trung như thế nào. Đôi khi hơi mất tập trung trông thực tế hơn khi các ngôi sao sáng hơn trông lớn hơn mắt chúng ta.

Lượng co / giãn nở vật lý trong ống kính do thay đổi nhiệt độ trong phạm vi câu hỏi của bạn là rất nhỏ. Nhưng hiệu quả của những lượng đó có thể là đáng kể. Nếu mặt bích lắp của máy ảnh bị tắt thậm chí chỉ bằng 50 phút (50 micron hoặc 0,05mm) từ bên này sang bên kia, nó sẽ khiến máy ảnh không thể sử dụng được cho bất kỳ loại tiêu cự quan trọng nào hoạt động ở khẩu độ lớn. Và các hiệu ứng có thể được nhìn thấy chỉ với 20 lỗi. Chụp ảnh thiên thể, nơi bạn có các nguồn ánh sáng cực nhỏ trên toàn bộ trường nhìn thường là công việc quan trọng nhất mà nhiều nhiếp ảnh gia từng làm.