Úvodní strana  >  Články  >  Ostatní  >  Teleskopie - díl osmnáctý (Optické filtry při amatérských astronomických pozorováních)
Ivo Zajonc Vytisknout článek

Teleskopie - díl osmnáctý (Optické filtry při amatérských astronomických pozorováních)

Obr. 5: Schéma zařízení s kruhovým výměníkem filtrů, umístěným před okulárem: P) pouzdro, F) filtr, OV) ovládací kolečko výměníku, O) otočný výměník, OK) tubus pro okulár, U) kroužek pro uchycení zařízení na okulárovém výtahu dalekohledu.
Obr. 5: Schéma zařízení s kruhovým výměníkem filtrů, umístěným před okulárem: P) pouzdro, F) filtr, OV) ovládací kolečko výměníku, O) otočný výměník, OK) tubus pro okulár, U) kroužek pro uchycení zařízení na okulárovém výtahu dalekohledu.
Optickým filtrem nazýváme optické prostředí, které propouští určitou oblast spektra světelných vln a zadržuje jiné spektrální oblasti. Kromě tohoto typu optických filtrů poznáme ještě tzv. neutrální filtry, které zeslabují intenzitu propouštěného světla víceméně rovnoměrně ve všech spektrálních oblastech.

Sítnice normálního oka reaguje na světelné paprsky různé vlnové délky, mezi 400 nm a 800 nm vnímáním charakteristických barev, přičemž mezi 650 a 800 nm nevnímáme už barevný tón, ale jen rozdíly v intenzitě světla.

Změny ve složení světla, které prošlo filtrem, jsou způsobeny rozptylem, absorpcí, polarizací nebo interferencí. Přitom dochází i k částečnémuodrazu světla od povrchu filtru v závislosti na kvalitě povrchu a úhlu, pod kterým světlo na filtr dopadá. Pro každý filtr jsou tedy charakteristické jeho následující vlastnosti:

1. Propustnost (T) udává míru propustnosti světla jednotlivých vlnových délek viditelné, ultrafialové a infračervené oblasti.

2. Pohlcování = absorpce (A) udává poměrnou část světla v jednotlivých vlnových délkách, které se filtrem zadrží.

3. Odrazivost (R) je část dopadajícího světla, které se na filtru odrazí.

4. Rozptylnost (S) udává část světla, které se působením filtru rozptýlí.

Všechny uvedené faktory jsou vyjádřeny čísly mezi 0 až 1 a platí mezi nimi vztah:

T + A + R + S = 1

Vysokou odrazivostí (R) se vyznačují filtry s vrstvou odrazivého materiálu (Al, Cr) na povrchu. Tyto tzv. reflexní filtry slouží jako ochranné filtry pro pozorování Slunce.

Koeficienty propustnosti filtrů pro jednotlivé vlnové délky se uvádí ve formě čísel v tabulkách nebo v podobě grafů.

typy optických filtrů

Pravděpodobně nejstarším typem optického filtru je filtr kapalinový. Kapalinami, nabarvenými různými barvami nebo solemi některých prvků v různé koncentraci, se naplňují ploché nádoby (kyvety). Jejich stěny, jimiž prochází filtrované světlo, jsou z optického skla. Výhodou těchto filtrů je možnost měnit jejich vlastnosti podle použitého barviva a jeho koncentrace.

Vzhledem k nepříjemnostem, které vznikají při manipulaci s kyvetami při teleskopických pozorováních, se jich využívá jen v oblasti laboratorních experimentů.

Tabulka 1: Rozsah jednotlivých barevných oblastí viditelného světla a vlnová délka Fraunhoferových tmavých čar ve spektru.
Tabulka 1: Rozsah jednotlivých barevných oblastí viditelného světla a vlnová délka Fraunhoferových tmavých čar ve spektru.
Tabulka 1: Rozsah jednotlivých barevných oblastí viditelného světla a vlnová délka Fraunhoferových tmavých čar ve spektru.

Želatinový filtr představuje tenká vrstvička želatiny, zabarvená organickým barvivem, která je uzavřena mezi dvěma destičkami skla, nebo mezi plastovými průhlednými fóliemi. Tyto filtry si můžeme snadno vyrobit z nepoužitých fotografických desek nebo filmů, které bez vyvolání ustálíme tak, že jejich želatinová vrstva zůstane čirá. Tuto vrstvu potom zabarvíme ponořením filmu nebo desky do slabého (1 až 5%) roztoku barviva podle toho, jaký filtr si chceme připravit. Barvíme při teplotě roztoku 40°C. Při kyselých barvivech přidáváme 5 ml kyseliny octové na litr roztoku, při zásaditých barvivech 3 ml čpavku. Barvíme ve skleněných nádobách a používáme gumové rukavice. Žluté filtry barvíme naftolovou žlutí nebo tartrazínem tak dlouho, až se tón zabarvení už nemění. Zelený filtr barvíme naftolovou zelení, červené barvy dosáhneme kongo červenou nebo novým kokcínem s přidáním naftolové žluti. Na zabarvení modrých filtrů použijeme metylovou modrou nebo anilínovou modrou. Po zabarvení želatinové vrstvy filtr opláchneme vodou a necháme uschnout. Skleněné desky rozřežeme diamantem na potřebné rozměry a skládáme je po dvou barevnou vrstvou k sobě. Potom je oblepíme lepící páskou, nebo navzájem slepíme kanadským balzámem. Filmovou fólii uložíme podobným způsobem mezi skleněné destičky, nebo je napneme do vhodného rámečku.

Nevýhodou želatinových filtrů je to, že vyblednou, deformují se a při vyšších teplotách se roztápějí. Výhodou je jejich snadná příprava a možnost širokého výběru jejich barev a hustoty.

Skleněné filtry se vyrábějí z optického skla, které je barvené přísadami některých prvků nebo jejich sloučením. Např. kadmium zabarvuje sklo na žluto, oranžovo až červeno, cesium dává rubínové zabarvení, oxidy mědi barví sklo na zeleno a modro, oxidy železa dávají žluté, oranžové a zelené zabarvení atd. Kvalitní skleněný filtr musí mít obě plochy opracované a vyleštěné tak, aby byli rovnoběžné (planparalelní). Největší nároky se kladou na filtry, které umisťujeme před objektiv dalekohledu nebo jiného přístroje – odchylka v rovnoběžnosti ploch zde nemá přesahovat 10´. Pro filtry umístěné před ,nebo za okulárem je hranice přípustné nepřesnosti 1,5°. Sklo filtru musí být homogenní a bez bublin.

Obr. 1: Křivky propustnosti některých filtrů firmy Schott. Tečkovaná spektrální oblast je absorbována filtrem.
Obr. 1: Křivky propustnosti některých filtrů firmy Schott. Tečkovaná spektrální oblast je absorbována filtrem.
Obr. 1: Křivky propustnosti některých vybraných filtrů. Tečkovaná spektrální oblast je absorbována filtrem.

Světové firmy vyrábějí velmi široký sortiment skleněných filtrů, které splňují podmínky pro použití v astronomii. Pro účely amatérských astronomických pozorování je možné použít barevné skleněné filtry určené pro fotoaparáty. Vyrábějí se ve formě kruhových destiček vložených do kovové objímky, která se upevňuje, většinou pomocí závitu, na objektiv fotopřístroje. Jejich průměr je různý, podle průměru objektivu. Větší průměry můžeme použít i před objektivem menších dalekohledů, menší filtry vkládáme před, nebo za okulár. Výhodné jsou např. filtry pro malé filmovací kamery, které je možné i s objímkou umístit před okulár do okulárového výtahu, případně za okulár. Vnější průměr objímky je 23,5 mm, průměr závitové části je 22 mm. Objímka filtru má v přední části vnitřní závit pro průměr 22 mm, takže je možné jednotlivé filtry spojovat a vhodnou kombinací dosáhnout oddělení užších spektrálních oblastí světla. Filtry pro fotografii se vyrábí v poměrně široké škále barev od červené, oranžové, žluté, zelené, modré až po sivé neutrální typy.

Barevná skla, která slouží pro různé účely (pro signální lampy, barevné osvětlení, jako ochranné filtry při sváření), mají charakter skleněného filtru, protože propouští světlo určité vlnové délky. Jejich použití v astronomii je omezené nedostatky v homogenitě skla, jeho zabarvením a i tím, že jejich plochy nejsou přesně rovné a rovnoběžné. Mohou posloužit jako náhrada optického filtru, ale jen při umístění mezi okem a okulárem, kde se jejich nedostatky nejméně projeví.

Polarizační filtry jsou založené na polarizaci světla. Obyčejné světlo kmitá ve všech směrech, které jsou kolmé ke směru, kterým postupuje světelný paprsek. Použitím některých optických prostředků můžeme kmity světelných vln usměrnit do jedné roviny kolmé k jeho ose. Takové světlo nazýváme světlem polarizovaným. Polarizované světlo můžeme získat odrazem od vhodné plochy pod určitým úhlem, lomem a dvojlomem.

Nejčastěji používanými polarizačními filtry jsou destičky turmalínu nebo destičky s organickou polarizační fólií, která může být vyrobena z chininjodsulfátu, polyvinylalkoholu a nebo z jiných materiálů. Fólie se zatmelí mezi dvě skleněné nebo plastové destičky, aby byly chráněny před poškozením. Světlo, které přešlo přes polarizační destičku (polarizátor) je polarizované.

Když do cesty tohoto světla zařadíme další filtr s polarizačním účinkem (tzv. analyzátor) a otáčíme s ním okolo jeho osy, která je současně osou postupujícího světelného paprsku, pozorujeme změny v intenzitě propouštěného světla, která je závislá na vzájemné poloze polarizačních rovin obou filtrů. V poloze, kdy jsou polarizační roviny zkřížené (na sebe kolmé), přechází tímto systémem nejméně světla (téměř žádné). V případě, že jsou polarizační roviny ve stejné poloze, systém propouští téměř všechno světlo, které do něho vstupuje. Změnou polohy analyzátoru můžeme plynule měnit množství přecházejícího světla.

Polarizační filtr můžeme použít dvojím způsobem. Pokud máme v dalekohledu jeden polarizační filtr (ve funkci analyzátoru), můžeme jeho otáčením okolo optické osy přístroje sledovat případné změny v intenzitě světla pozorovaných objektů a z toho usuzovat na stupeň jejich polarizace. Druhý způsob použití spočívá v zařazení dvou polarizačních filtrů (polarizátoru i analyzátoru) do optického systému dalekohledu. V těchto případech otáčením analyzátoru můžeme regulovat množství propouštěného světla v širokém rozsahu podle potřeby (např. pro pozorování Slunce).

Ve většině případů požadujeme, aby polarizované světlo mělo stejné spektrální složení jako světlo vstupující do optického systému. Přidáním barviva do polarizační fólie však můžeme dosáhnout nejen změny intenzity světla, ale i jeho spektrálního složení. Stejnou službu vykoná i připojený barevný filtr.

Filtry, o kterých jsme dosud hovořili, jsou tzv. širokopásmové filtry, které propouští poměrně širokou oblast spektra. Zúžení propustné oblasti můžeme sice dosáhnout kombinací několika filtrů, ale i v tomto případě bývá výsledek nedostačující. Přitom současně klesá intenzita propouštěného světla, což je při astronomických pozorováních většinou vážnou překážkou. Kromě toho nemají tyto filtry dostatečně strmé (náhlé) přechody od propouštěné oblasti spektra k oblasti absorbované. Oblast propustnosti přechází vždy víceméně poznenáhlu do oblasti absorpce. Platí to nejen v oblasti přechodu do dlouhovlnné části spektra. Z tohoto důvodu byly zkonstruovány další dva druhy filtrů, které mají podstatně zúženou oblast propustných vlnových délek světla (filtry monochromatické). Patří k nim filtry interferenční a filtry interferenční polarizační.

Interferenční filtry jsou založené na principu interference světla. Světelný paprsek se nejprve rozdělí na dvě složky tak, aby přecházeli různě dlouhými drahami, čímž se dosáhne vzájemné posunutí jejich vlnových fází. Po následném opětovném spojení obou složek dochází ke sčítání, nebo odčítání obou amplitud a tím k zesílení, nebo k zeslabení světla v určitých spektrálních oblastech. Filtry tohoto druhu jsou konstruovány tak, že na skleněnou destičku se ve vakuu napaří vrstvička stříbra, na ni se nanese vrstva dielektrika v šířce délky vlny světla a na ni opět vrstva stříbra. Dalšího zúžení propustnosti se dosáhne připojením skleněného barevného filtru.

Interferenční polarizační filtry jsou velmi účinné, ale zároveň vyrobené poměrně složitě. Využívají rozdílů v rychlosti světla v dvojlomných materiálech (např. v křemenu) a polarizace. Filtry se skládají ze série křemenných destiček, které se střídají s polarizačními destičkami. Šířka křemenných členů postupně narůstá, takže poslední dosahuje šířky až několik centimetrů. Tyto filtry umožňují izolovat velmi úzkou oblast spektra v rozsahu 0,1 až 0,05 nm. Využívají se hlavně pro sluneční pozorování ve světle vodíkové čárky H alfa.

Interferenční a interferenční polarizační filtry však nepovažujeme za zařízení, které se běžně objevuje ve výzbroji amatérů. Bližší informace si případný zájemce jistě vyhledá v odborné literatuře.

rozdělení filtrů podle funkcí

Korekční filtry používáme na to, abychom snížili negativní vliv chromatické vady objektivu dalekohledu. Při přechodu světla spojnou čočkou se krátkovlnná složka světla spojí do ohniska v kratší ohniskové vzdálenosti než dlouhovlnné paprsky. Projevuje se to tím, že obrázek hvězdy v zorném poli přístroje má barevné okraje, které se mění od barvy červené až po fialovou podle toho, jak postupně posouváme okulár směrem k objektivu.

Obr. 2: Každá barevná složka bílého světla vytváří po průchodu neachromatickým objektivem vlastní ohnisko: F1 pro modré světlo, F2 pro zelené světlo, F3 pro červené světlo.
Obr. 2: Každá barevná složka bílého světla vytváří po průchodu neachromatickým objektivem vlastní ohnisko: F1 pro modré světlo, F2 pro zelené světlo, F3 pro červené světlo.
Obr. 2: Každá barevná složka bílého světla vytváří po průchodu neachromatickým objektivem vlastní ohnisko: F1 pro modré světlo, F2 pro zelené světlo, F3 pro červené světlo.

Dvojčočkové achromatické objektivy pro vizuální pozorování spojují do společného ohniska vlnové délky 653 nm (linie C) a 480 nm (linie F), na které je lidské oko nejcitlivější. V případě, že barevná korekce není dokonalá, můžeme pomocí barevného filtru omezit tento nedostatek a získat tak kvalitnější obraz. Podle toho, jak se projevuje nedostatečná barevná korekce objektivu, mají obrazy modré až fialové okraje (při tzv. překorigovaném objektivu), nebo zelené až červené okraje (při podkorigovaném objektivu). Použitím filtru doplňkové barvy můžeme barevnou vadu omezit za tu cenu, že obraz získá zabarvení podle použitého barevného skla. Při pozorování v omezené spektrální šířce světla barevným filtrem můžeme pro některé účely použít i jednoduchý neachromatický objektiv. Ostatní optické vady, které odstraňuje dvojitý objektiv, však v tomto případě zůstávají nekorigované.

Selekční filtry omezují v určitém rozsahu světlo určitých vlnových délek, které propouštějí, zatímco ostatní složky zadržují. Rozsah vlnových délek propuštěného světla může být široký (filtry širokopásmové), nebo užší (filtry úzkopásmové) případně může být omezený jen na určitou vlnovou délku (filtry monochromatické). Když má filtr zabezpečit pozorování jen v určité spektrální oblasti, jde o filtr selekční, když je úlohou filtru umožnit lepší rozlišení dvou struktur, hovoříme o filtru kontrastním.

Ochranné nebo zeslabující filtry mají za úlohu chránit oko pozorovatele nebo čidlo citlivého přístroje před příliš intenzivním zářením (pozorování Slunce, Měsíce, planet). Filtry tohoto druhu většinou neovlivňují spektrální složení přecházejícího světla, ale jen jeho intenzitu.

fyzikální a fyziologické působení filtrů

Optické filtry používané při vizuálních pozorováních vytváří nové zrakové pozorovací podmínky, které by podle teoretických úvah nemuseli být vždy příznivější v porovnání s pozorováním bez filtrů. V konečném výsledku však přeci jen přímým, či nepřímým způsobem ovlivňují diferenciaci pozorovaných jevů a mohou tak umožnit určitý přírůstek informací.

Obr. 3: Při kombinaci dvou filtrů BG23 a GG11 izolujeme spektrální oblast 500 až 600 nm, kterou tato kombinace filtrů propouští.
Obr. 3: Při kombinaci dvou filtrů BG23 a GG11 izolujeme spektrální oblast 500 až 600 nm, kterou tato kombinace filtrů propouští.
Obr. 3: Při kombinaci dvou filtrů BG23 a GG11 izolujeme spektrální oblast 500 až 600 nm, kterou tato kombinace filtrů propouští.

Na působení filtrů se při vizuálním pozorování podílejí krom exaktně definovaných fyzikálních vlastností filtrů i optická média dalekohledu, oka, jako i jiné fyziologicko-psychologické vztahy. Světlo, které přešlo barevným filtrem se nám jeví jako světlo barevné, když filtr absorbuje určité délky bílého světla a jiné vlnové délky propouští. Při neselektivní absorpci, kterou umožňují neutrální (sivé) filtry, barevný dojem chybí a mění se jen intenzita přecházejícího světla. Když zařadíme za sebe dva filtry s různou schopností absorpce, barva výsledného světla neodpovídá součtu obou druhů propouštěných těmito skly, ale zbytku bílého světla, které nebylo ani jedním, ani druhým filtrem absorbované.

Tato skutečnost je důležitá nejen pro kombinaci jednotlivých filtrů, ale i z hlediska působení filtrů, které představují optická média dalekohledu a oka. Žluté zabarvení oční čočky, jehož intenzita narůstá s věkem, se uplatňuje podobným způsobem jako žlutý filtr. Podobně vyplývá i zabarvení optického skla objektivu, které má často např. zelený odstín.

Protože ohniska jednotlivých barevných složek bílého světla se nachází v různé vzdálenosti od objektivu, je nutné při použití filtrů přesné zaostření okuláru, přičemž rozdíl o 1 mm se projevuje už podstatným zhoršením obrazu. V této souvislosti můžeme vzpomenout, že když se pozorovaný objekt přibližuje k obzoru, musíme měnit i zaostření obrazu v dalekohledu, protože obraz je stále chudší na modré paprsky a převažují paprsky dlouhovlnné (žluté a červené).

Červeným nebo žlutým filtrem je možné potlačit modré světlo v atmosféře, takže pozorované objekty mají potom ostřejší obrysy. Naopak při použití modrého filtru se přesvědčíme o tom, že zamlžení ještě zesílilo. Tyto skutečnosti platí i v atmosféře planety Mars. Když je jeho atmosféra příliš modrá, červený filtr podstatně zlepšuje viditelnost detailů na povrchu planety, zvlášť v okrajových oblastech, kde světelný paprsek přechází delší dráhou. Naopak atmosférické útvary v ovzduší Marsu nám nejlépe zdůrazní modrý nebo zelený filtr.

Použití filtrů podstatně ovlivňuje kontrasty ve strukturách pozorovaných objektů. Pod tímto jevem rozumíme aktivaci fyziologicko-psychologických funkcí zrakového orgánu, které v sobě zahrnují zvýšení rozdílů mezi subjektivně vnímanou výrazností dvou objektů a ovlivňují různě objektivně okolnosti vzniku zrakových podráždění. Kontrasty jasnosti snižují práh, který dovoluje rozlišit rozdíly v jasnosti objektů, a zlepšují též ostrost vidění. Barevné kontrasty ovlivňují vnímání barevných tónů, jasnot a sytost barev. Tyto vlivy způsobují, že plochy, které se nachází vedle sebe, nevidíme tak, jak by to odpovídalo skutečnému stavu, ale jeví se nám tak, jako kdyby každá z nich produkovala světlo, které kontrastuje se sousední plochou.

Barevné (simultánní) kontrasty se uplatní hlavně tehdy, když jsou barvy vyvolávající kontrast velmi málo výrazné a nachází se na prahu citlivosti zraku. To je zvlášť důležité při zjišťování barevnosti povrchu planet, který je téměř vždy blízko prahovým hodnotám. Bez spolupůsobení kontrastů by nebyli barvy v těchto případech vždy dostatečně zřetelně rozeznatelné.

Barevné kontrasty jsou zřetelnější, když pozorujeme barevná pole přes jemný průsvitný materiál. Tento jev označujeme jako flórový efekt. Podobný jev, porovnatelný s účinkem filtru, vyvolává i oblačný závoj (hlavně oblaky typu cirrus), případně též mlha a zákal v ovzduší, což se pozitivně uplatňuje např. při pozorování detailů na povrchu planet a Měsíce. Tato skutečnost, která je známá mnohým pozorovatelům z vlastní zkušenosti, je však ovlivněna ještě jinými faktory.

Citlivost na intenzitu osvětlení je silně ovlivněna neselektivní absorpcí. Podle Weber-Fechnerova pravidla stoupá citlivost na vnímání rozdílů mezi světlými a tmavými plochami se snižováním jasnosti pozorovaného obrazu. To nám ukazuje cestu, jak usnadnit např. pozorování jemných stínů v oblačném obalu Venuše. Tento jev není závislý na barvě. Podle některých autorů může být při používání barevných filtrů významný jejich nespecifický tlumící efekt i při vysloveně barevných objektech (jakým je např. povrch Marsu). Důkazem toho, že se zde pozitivně projevuje celkový neutrální tlumící efekt, je i poznatek, že tmavým červeným filtrem se dosáhne stejného zlepšení viditelnosti detailů na Marsu jako při pozorování přes řídkou oblačnosti. Naproti tomu je však velmi pravděpodobné, že působení barevných filtrů není založeno jen na tlumícím účinku.

technická stránka použití filtrů

Hlavním předpokladem správné funkce kvalitního filtru je jeho vhodné umístění vzhledem na optickou osu dalekohledu. Plocha filtru musí být vždy kolmá na osu přístroje, která by měla přecházet středem jeho plochy. Protože však běžné filtry představují planparalelní destičky, posunutí do strany při zachování kolmosti dopadajícího středového paprsku nepředstavuje nebezpečí zhoršení obrazu. Požadavek na kolmou polohu filtru je přísnější u filtrů umístěných před objektivem. Filtry, které uložíme před nebo za okulár, nepodléhají už tak přísným kritériím.

Obr. 4: Prodloužení ohniska objektivu (O) při použití filtru (Fi): šířka filtru –D, prodloužení ohniska o 1/3D, poloha původního ohniska F1, poloha ohniska za filtrem F2.
Obr. 4: Prodloužení ohniska objektivu (O) při použití filtru (Fi): šířka filtru –D, prodloužení ohniska o 1/3D, poloha původního ohniska F1, poloha ohniska za filtrem F2.
Obr. 4: Prodloužení ohniska objektivu (O) při použití filtru (Fi): šířka filtru –D, prodloužení ohniska o 1/3D, poloha původního ohniska F1, poloha ohniska za filtrem F2.

Světelné paprsky před objektivem a za okulárem jsou rovnoběžné, dopadají proto kolmo na planparalelní destičku filtru a proto nejsou ve svém dalším průběhu při přechodu sklem odchýlené z původního směru. Paprsky před okulárem (před ohniskem objektivu) jsou sbíhavé, dopadají na plochu filtru šikmo, lámou se a za filtrem postupují rovnoběžně s původním směrem paprsků, ale posunuté směrem od optické osy. Následkem toho se ohnisko objektivu posouvá za původní ohnisko a to o vzdálenost, která se rovná přibližně 1/3 šířky filtru. Zaostření obrazu bez filtru a s filtrem je proto rozdílné. Při použití filtru musíme okulár posouvat přibližně o 1/3 šířky filtru dál od objektivu.

Filtr před okulárem umisťujeme tak, aby se nenacházel v jeho ohnisku (které je při zaostřeném obraze totožné s ohniskem objektivu). Vyhneme se tak rušivým vlivům prachových částic, které by se mohli stát (když uvíznou na povrchu filtru) dobře viditelné v zorném poli okuláru spolu s pozorovaným objektem. Filtr umístěný za okulárem se musí nacházet co nejblíže při jeho oční čočce, aby se příliš velkým odstupem oka od okuláru nezmenšovalo jeho zorné pole. Z tohoto hlediska může být na závadu i přílišná šířka filtru (několik mm).

Pro rychlou výměnu filtru v dalekohledu je výhodné otočné zařízení, které se umísťuje před, nebo za okulár.

Obr. 5: Schéma zařízení s kruhovým výměníkem filtrů, umístěným před okulárem: P) pouzdro, F) filtr, OV) ovládací kolečko výměníku, O) otočný výměník, OK) tubus pro okulár, U) kroužek pro uchycení zařízení na okulárovém výtahu dalekohledu.
Obr. 5: Schéma zařízení s kruhovým výměníkem filtrů, umístěným před okulárem: P) pouzdro, F) filtr, OV) ovládací kolečko výměníku, O) otočný výměník, OK) tubus pro okulár, U) kroužek pro uchycení zařízení na okulárovém výtahu dalekohledu.
Obr. 5: Schéma zařízení s kruhovým výměníkem filtrů, umístěným před okulárem: P) pouzdro, F) filtr, OV) ovládací kolečko výměníku, O) otočný výměník, OK) tubus pro okulár, U) kroužek pro uchycení zařízení na okulárovém výtahu dalekohledu.

Jeho schéma, které přikládáme, může být i východiskem pro vlastní konstrukci podobné pomůcky. Pro rychlou výměnu filtrů poslouží i jednoduchá destička s barevnými filtry, která se posouvá v objímce za okulárem.

Obr. 6: Kruhový měnič filtrů, který se nasouvá na okulár: N) část, která se nasouvá zvenku na okulár, F) filtr, O) kruhový měnič.
Obr. 6: Kruhový měnič filtrů, který se nasouvá na okulár: N) část, která se nasouvá zvenku na okulár, F) filtr, O) kruhový měnič.
Obr. 6: Kruhový měnič filtrů, který se nasouvá na okulár: N) část, která se nasouvá zvenku na okulár, F) filtr, O) kruhový měnič.

využití filtrů

Barevné i neutrální filtry nacházejí nejširší použití při amatérském pozorování planet. Uvádíme zkušenosti různých pozorovatelů s filtry označenými podle systému firmy Schott. Můžeme je samozřejmě nahradit jinými filtry, které mají podobné vlastnosti.

Pro pozorování planet se všeobecně doporučují následující druhy filtrů: sytě červený RG2, oranžový OG5, zelený VG6, modrý BG12. Sandner uvádí jako vhodné pro planetární studia filtry RG5 (červený), GG11 (žlutý), VG8 (zelený) a BG23 (modrý).

Pozorování Venuše bývá úspěšné hlavně při použití filtrů následujících barev: červeného RG2, žlutého GG11, zeleného VG8 a VG6, modrého BG12. Tato planeta odráží svým oblačným pokryvem mnoho světla, které snižuje schopnost oka vnímat jemné kontrasty a detaily. Dobrou službu zde proto prokáže vhodný neutrální filtr, případně filtr polarizační. Červený, případně oranžový filtr, se uplatní i tím, že odstraní negativní vlivy zemské atmosféry při pozorováních nízko nad obzorem, což přichází často hlavně při pozorování Merkuru a Venuše.

Pro pozorování Merkuru jsou vhodné oranžové filtry OG5 a modrý filtr BG23.

Nejvíce zkušeností je k dispozici s použitím filtrů při pozorování Marsu. Je to zapříčiněno jednak popularitou tohoto objektu, jednak barevnými poměry na planetě a přítomností atmosféry a oblaků. Pro pozorování povrchu se doporučují červený filtr GR1, oranžový OG5 a zelený VG8. Oblaky této planety nejlépe zobrazuje modrý filtr BF23, případně zelené sklo VG6.

Pokud jde o planety Jupiter a Saturn, s použitím filtrů zde nebyly získané větší zkušenosti. Podle některých zpráv bylo možné při použití neutrálního filtru lépe rozlišit barevné tóny, např. kotouček Saturnu má červenavou barvu, zatímco prstenec byl jemně zelený.

Při pozorování Měsíce je hlavní úloha filtrů v tlumení příliš intenzivního světla, které k nám přichází od našeho kosmického souseda. Náš zrak je jeho účinkem „oslepován“, podobně jako silným reflektorem automobilu. Schopnost vnímat detaily se proto podstatně snižuje. Doporučuje se použít neutrální (sivý) filtr vhodné hustoty, který volíme podle podmínek pozorování (průzračnosti atmosféry a fáze Měsíce). Dobře se zde uplatní i polarizační filtry, které dovolují plynulou regulaci intenzity propouštěného světla. Pro kontrastní zobrazení některých detailů jsou vhodné i barevné filtry (oranžový, červený, zelený). Je otázkou, zda se zde uplatňuje více jejich spektrální selektivita, nebo tlumivá schopnost.

Obr. 7: Sada barevných filtrů umístěná na posuvné destičce: D) destička s filtry, F) filtr, N) část, která se nasouvá na okulár s lůžkem pro destičku
Obr. 7: Sada barevných filtrů umístěná na posuvné destičce: D) destička s filtry, F) filtr, N) část, která se nasouvá na okulár s lůžkem pro destičku
Obr. 7: Sada barevných filtrů umístěná na posuvné destičce: D) destička s filtry, F) filtr, N) část, která se nasouvá na okulár s lůžkem pro destičku

Pokud jde o amatérské pozorování sluneční fotosféry, použitím filtrů jsme se zabývali již v roce 2008. Nezabýváme se ani interferenčními polarizačními filtry, které jsou důležitou součásti profesionálních dalekohledu pro výzkum Slunce, neboť vybočují z rámce tohoto článku.

Považujeme však za užitečné, zopakovat v několika bodech důležité zásady, které je potřeba respektovat při pozorování Slunce se slunečními filtry.

A) Při pozorování Slunce s filtry je potřeba pamatovat na nebezpečí, které vyplývá pro náš zrak z vysoké intenzity světla a z vysoké teploty slunečního záření. Protože objektiv dalekohledu soustřeďuje toto světlo do ohniska, je v ohniskové rovině a též i za okulárem vysoká teplota. Proto upřednostňujeme umístění filtru před objektivem přístroje (přichází v úvahu hlavně reflexní filtry s vrstvou Al nebo Cr, případně náhradní řešení). Kvalita těchto filtrů podstatně ovlivňuje kvalitu obrazu.

B) Umístění filtru mezi objektivem a okulárem je možné doporučit pouze u menších přístrojů do průměru objektivu 50 mm. Nikdy však neklademe filtr do ohniska objektivu, kde je nejvyšší teplota a kde by též rušivě působily případné nečistoty na povrchu filtru. Tmavý filtr v tomto případě umístíme ve vzdálenosti několika centimetrů před ohniskem objektivu. Zahřátý filtr způsobuje též turbulenci vzduchu v tubuse a tím zhoršuje kvalitu obrazu.

C) Filtr umístěný za okulárem raději nepoužíváme vůbec. Mnohdy se udává, že u větších objektivů lze takové řešení využít v tom případě, že objektiv zacloníme na menší průměr (okolo 50 mm). Avšak z hlediska bezpečnosti tento postup nelze méně zkušeným pozorovatelům doporučit. Nezapomínejme, že vysokou teplotou je ohrožený nejen filtr, ale i okulár. Jeho oční čočka při průchodu netlumených slunečních paprsků často praská, případně se roztápí tmel v achromatických čočkách spojených kanadským balzámem.

D) Podle některých autorů zelený a modrý filtr umožňuje získat lepší obrazy některých fotosférických jevů, hlavně slunečních skvrn. Kombinujeme je podle potřeby s neutrálním filtrem vhodné hustoty. Červené filtry je možné vyrobit tak husté, že dostatečně tlumí sluneční světlo. Propouští však tepelné záření (infračervené) a tím jsou nebezpečné pro zrak. Červené filtry bez dalšího tlumení tepelného záření proto nejsou vhodné pro pozorování.

původní článek by publikován v Astronomické ročenke (SK) v roce 2000
úprava textu: Petra Váňová, Jihlavská astronomická společnost

Teleskopie: Seriál Jihlavské astronomické společnosti poskytuje cenné rady o konstrukcích astronomických přístrojů v amatérských podmínkách. Autorem seriálu je doc. RNDr. Ivo Zajonc, CSc., autor mnoha publikací nejen o astronomické technice.

Články ze seriálu TELESKOPIE byly v minulých letech postupně uveřejňovány v Astronomické ročenke vydávané Slovenskou ústrednou hvezdárňou v Hurbanove - http://www.suh.sk. Děkujeme vedení tohoto ústavu za souhlas se zveřejněním těchto aktualizovaných příspěvků na webu Jihlavské astronomické společnosti - jiast.cz a České astronomické společnosti astro.cz.

 

 

 

 

 

 

  •  




Seriál

  1. Teleskopie – díl první (Jaký dalekohled je vhodný pro astronoma amatéra?)
  2. Teleskopie – díl druhý (Zkoušení optického systému astronomických dalekohledů)
  3. Teleskopie – díl třetí (Jednoduché metody měření a výpočty pro amatérskou konstrukci dalekohledů)
  4. Teleskopie – díl čtvrtý (Jednoduchý astronomický dalekohled)
  5. Teleskopie – díl pátý (Triedr v astronomii)
  6. Teleskopie – díl šestý (Okuláry pro amatérské dalekohledy)
  7. Teleskopie – díl sedmý (Centrování dalekohledů a nastavení paralaktických montáží)
  8. Teleskopie - díl osmý (Použití dynametru v astronomické optice)
  9. Teleskopie - díl devátý (Okno jako astronomická pozorovatelna )
  10. Teleskopie - díl desátý (Astronom amatér a jeho zrak)
  11. Teleskopie - díl jedenáctý (Pomůcky pro přímé pozorování Slunce)
  12. Teleskopie - díl dvanáctý (Projekční metoda pozorování Slunce)
  13. Teleskopie - díl třináctý (Protuberanční nástavec pro amatérské dalekohledy)
  14. Teleskopie - díl čtrnáctý (Jednoduché zařízení pro astrografii)
  15. Teleskopie - díl patnáctý (Fotografujeme astronomickým dalekohledem)
  16. Teleskopie - díl šestnáctý (Amatérský helioskop)
  17. Teleskopie - díl sedmnáctý (Prodloužení a zkrácení ohniskové vzdálenosti objektivu - Barlowova a Shapleyova čočka)
  18. Teleskopie - díl osmnáctý (Optické filtry při amatérských astronomických pozorováních)
  19. Teleskopie - díl devatenáctý (Jednoduchý způsob měření úhlových vzdáleností na obloze)


O autorovi

Štítky: Dalekohledy


49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

VdB149, VdB150, LDN1235 - prach v souhvězdí Cephea

Souhvězdí Cephea je cirkumpolárním souhvězdím naší severní oblohy. Podobně jako například Velká medvědice, jejíž část označujeme lidovým jménem Velký vůz. Ale přeci … Velký vůz pozná téměř každý, o Cepheovi mnoho z „neastronomů“ možná ani neví. A astronom? Ten nás většinou odbude větou typu:

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Veľká galaxia v Androméde M31

Prvý test Nikon D5100, NIKKOR-P Auto 1:2.8 f=180mm, Star Adventurer a DSO cca 50m od najbližšej LED lampy verejného osvetlenia ... D5100 + NIKKOR-P Auto 1:2.8 f=180mm ISO 3200, f2.8, 46 x 60 sec Light, 10 x Dark, 16 x Flat Sky Watcher Star Adventurer + Hama Star 61

Další informace »