Berapa penurunan suhu mempengaruhi fokus?

Dalam jawaban atas pertanyaan "Karakteristik lensa apa yang penting dalam astrofotografi?" ada disebutkan "Jika suhu berubah secara drastis, Anda mungkin perlu memfokuskan kembali karena bahan yang berbeda dalam lensa akan mengembang dan berkontraksi pada tingkat yang berbeda." Tetapi jawaban yang diterima untuk "Bagaimana seseorang fokus dalam kondisi yang sangat gelap?" menunjukkan rekaman pada lensa, dan bukankah itu menjadi sia-sia ketika suhu turun di malam hari?

Apakah mungkin untuk memperkirakan pergeseran fokus sebelumnya, ketika fokus pertama kali ditemukan dalam 5 derajat Celcius di malam hari dan kemudian pada malam hari suhu turun menjadi -10 Celcius? Bagaimana saya menghitung, atau memperkirakan, pergeseran fokus antara suhu ini?

Di sisi lain, mungkinkah perubahan suhu 15 derajat Celcius (27 F) benar-benar mengubah fokus sehingga saya perlu memfokuskan kembali? Bagaimana perubahan suhu yang drastis membuat pemfokusan kembali biasanya diperlukan?

Dalam kasus saya ini adalah kamera ukuran kecil seperti DSLR dengan lensa 14mm yang memiliki elemen depan agak besar dan lensa lebih berat dari bodi kamera. Dan fokus akan menjadi tak terbatas untuk bintang.

Dari bacaan saya, jumlah bahan dalam lensa "genggam" meluas / berkontraksi, misalnya, 15C sangat minim sehingga tidak layak untuk dipikirkan.

Namun ini benar-benar menjadi masalah pada teleskop besar, baik pembiasan dan pemantulan (bahkan lebih).

Mengapa?

Sebagai contoh (kasar), mari kita bayangkan sebuah teleskop pemantul besar yang memiliki panjang tubuh 3m, dan dibangun dari aluminium berbentuk tabung. Aluminium murni murni memiliki tingkat ekspansi termal linier 0,0000222m / m / K, yang berarti semakin lama lebih pendek / lebih pendek 0,0222mm per derajat Kelvin (atau C) per meter panjangnya.

Oleh karena itu teleskop akan memendek sebesar 0,0222mm × 3m × 15C = 0.999mm saat suhu turun 15C. Ini ditambah dengan pembesaran di cermin sekunder mengarah ke pergeseran fokus yang dramatis.

Saya pikir Anda dapat melakukan beberapa percobaan sendiri. Saya akan mengambil beberapa foto (dengan kamera, pengaturan, fokus dan cahaya diblokir ke nilai yang sama) dan dengan suhu yang berbeda dari standar tepi miring dan mengukur MTF dengan plugin ImageJ dan MTF atau dengan Imatest . Kemudian Anda bisa menggambar grafik MTF dengan suhu berbeda dan melihat hasilnya.

Saya pikir koefisien ekspansi yang berbeda bukan satu-satunya penyebab perubahan ini, bahan memiliki indeks bias yang berbeda dengan suhu yang berbeda dan saya pikir Anda harus mempertimbangkan bahwa jika lensa Anda menjadi kondensasi yang sangat dingin dapat dibentuk dalam optik karena di dalam kamera Anda lebih hangat dari luar.

Panjang fokus naik sekitar 0,7 promille dalam kisaran suhu -10 hingga 20C, dan posisi fokus siang vs malam / suhu di Hubble dimodelkan dengan cermat (dan mereka bukan hubungan sederhana "fokus vs Temp") dan berada dalam kisaran 5- 7 mikron. Namun penyimpangan dari model-model tersebut cukup besar. Satu hal adalah suhu, yang lain adalah perubahan suhu, dan penyebaran perubahan itu ke dalam komponen dari waktu ke waktu, dan kemudian ada paparan yang diperpanjang untuk suhu tersebut.

lihat ini dan ini dan ini

Setiap desain lensa akan bereaksi terhadap perubahan suhu secara berbeda. Saya biasanya memeriksa fokus beberapa kali selama sesi astrofotografi untuk memastikan bahwa saya tidak sengaja mengubah fokus karena alasan lain.

Pita penandaan membuat Anda cukup dekat untuk memulai proses. Saat memfokuskan pada sumber cahaya titik redup seperti bintang, tidak ada yang muncul di jendela bidik atau bahkan melalui Live View hingga fokus hampir tercapai karena jumlah kecil cahaya tersebar terlalu jauh untuk dapat dideteksi ketika lensa terlalu jauh dari fokus. Sampai Anda cukup dekat dengan fokus tak terbatas, Anda dapat menggeser seluruh langit malam dan tidak melihat apa pun untuk fokus (kecuali bulan terlihat). Begitu Anda dekat, seperti jika Anda benar-benar fokus sebelum perubahan suhu, relatif mudah untuk menyalakan LV, memperbesar bintang menengah, memeriksa fokus, dan sedikit mengoreksi jika perlu. Banyak tergantung pada seberapa fokus Anda ingin bintang Anda menjadi. Terkadang sedikit tidak fokus terlihat lebih realistis karena bintang yang lebih terang terlihat lebih besar di mata kita.

Jumlah fisik kontraksi / ekspansi lensa karena perubahan suhu dalam kisaran pertanyaan Anda sangat kecil. Tetapi efek dari jumlah itu bisa signifikan. Jika flensa pemasangan kamera tidak aktif walaupun hanya 50μm (50 mikron atau 0,05mm) dari satu sisi ke sisi lain, itu akan membuat kamera tidak dapat digunakan untuk semua jenis pekerjaan fokus kritis pada lubang besar. Dan efeknya dapat dilihat dengan kesalahan sedikitnya 20μm. Astrophotography, di mana Anda memiliki sumber cahaya titik yang sangat kecil di seluruh bidang pandang sering kali merupakan pekerjaan paling kritis yang paling banyak dilakukan oleh fotografer.