Почему мы не используем орфографические устройства для просмотра удаленных объектов? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

Мне известно об использовании специальных объективов, известных как Телецентричность , но это, в конечном счете, объективы, и они страдают от потери фокусировки в определенном диапазоне:

Это распространенное заблуждение, что телецентрические линзы по своей природе имеют большая глубина резкости, чем у обычных линз. Пока глубина резкости в конечном итоге все еще определяется длиной волны и f / # объектива, это верно, что телецентрические линзы могут иметь большую полезную глубину поле, чем обычные линзы из-за симметричного размытия на по обе стороны от лучшего фокуса.

У нас уже есть датчики, которые могут определять цвет , поэтому нам не стоит ставить один из этих датчиков на конец очень длинной тонкой трубки, покрытой Vantablack , позволяющей свету входите только непосредственно перед трубкой, создавая «пиксель», который, с десятками тысяч этих датчиков в сетке, может создать действительно ортографическое изображение любого света, находящегося непосредственно перед датчиками. В космосе, хотя это было бы похоже на просмотр Вселенной сквозь крошечную дыру, возможно, квадрат 5 х 5 м, видимый одновременно с миллионами датчиков, кажется, что такой инструмент все еще будет полезен.

Кажется, что тогда вы сможете видеть 25 футов одновременно любого объекта на любом расстоянии, в цвете, с хорошей четкостью в истинном размере. Но это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой. Какие физические факторы сделали бы такое устройство нереальным?

1 Ответ

2 голосов
/

Ради простоты, скажем, трубы имеют квадратный профиль. Сторона этого квадрата равна $a$, поэтому площадь датчика равна $a^2$, длина трубки равна $L$, расстояние от конца датчика до поверхности наблюдаемого объекта равно $d$. Даже игнорируя дифракцию, на $d=2L$ у вас будет датчик, собирающий свет с области $9a^2$, на $d=3L$ у вас есть датчик, собирающий свет с области $25a^2$, на $d=4L$, площадь равна $49a^2$ и т. Д. С очевидным уравнением: $$A_{collected} = (2\frac{d}{L}-1)^2a^2$$

Вот изображение, которое поможет вам визуализировать. Черный прямоугольник внизу посередине - это трубка с шириной = $a$ и высотой = $L$, синие линии представляют собой линию обзора, оранжевые линии - это области (на разных расстояниях), которые вносят свет в датчик. Имейте в виду, что это 2-мерное представление 3d-системы, поэтому на изображении ближайшая оранжевая линия имеет длину $3a$, что соответствует области $(3a)^2 = 9a^a$ (как я уже говорил выше). То же самое относится и к остальным оранжевым линиям. Visual aid

Чтобы выразить это в перспективе (щедро), если $L=100m$ и $a=0.1mm$, глядя на луну, каждый датчик будет собирать свет с области более $5\cdot 10^5m^2$. Перекрытие областей, которые собирает каждый датчик, было бы ужасно. Вы, вероятно, увидите только пятно. На данный момент несколько трубок просто бессмысленны, так как вам понадобится множество нелепых размеров для датчиков, которые находятся дальше всего, чтобы собирать что-то значительно отличающееся.

Глядя на Альфа Центавра А (самая большая звезда в ближайшей звездной системе, кроме Солнца), каждый датчик будет собирать свет от более чем $5\cdot 10^{21} m^2$. Это на несколько порядков больше площади звезды.

Вы можете видеть, почему такое устройство не работает, даже если смотреть на относительно близкие объекты.

...