N
раз-
дела
|
Наименование
раздела
|
Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий
|
Форма
текущего
контроля
|
|
Аудиторная работа
|
Самостоятельная работа
|
|
Лекции
|
Семинары
|
Лабораторные работы
|
|
1
|
Введение в курс.
|
№ 1. 2 часа. Отличие наблюдения от эксперимента. Исследование излучения от объекта вместо самого объекта. Получение максимальной информации, связь с пространственным, временным, энергетическим разрешением. Предельная величина и точность измерений, поле зрения. Исследование единичного объекта и статистической выборки. Содержание курса.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Изучение литературы.
|
Оп,
Об
|
|
2
|
Свойства реальных оптических систем. Схемы телескопов.
Диффракция
|
№ 2. 2 часа. Понятие оптического элемента и оптической системы (ОС). Основные точки и плоскости. Реальные ОС. Эффективная апертура, входной и выходной зрачок. Понятие волновых, продольных, поперечных аберраций. Аберрации третьего порядка. Способы уменьшения аберраций. Апланатические точки. Асферические поверхности.
|
№ 1. 2 часа. Решение задач на перевод звездных величин в освещенность. Масштаб изображения в фокальной плоскости. Оценка числа фотонов в изображении и на элемент разрешения. Связь потока в фотонах и энергетических единицах
|
|
2 часа. Повторение основных разделов из курса Оптики и пройденного материала. Самостоятельное нахождение связи между аберрациями.
|
Оп,
Об
|
|
|
|
|
№ 3. 2 часа. Оптические схемы классических двузеркальных телескопов. Компенсация аберраций. Система Максутова и камера Шмидта. Система Ричи-Кретьена. Фокальные корректоры и редукторы. Фокусы телескопов. Оптические решения современных гигантских телескопов.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Самостоятельный поиск оптических схем крупных телескопов в базе ADS и в Интернете
|
Оп,
Об
|
|
|
|
№ 4. 2 часа. Дифракционные явления в телескопе. Дифракционное изображение точки. Его свойства. Угловой и линейный размер. Влияние центрального экранирования и растяжек. Аппаратная функция. Частотноконтрастная характеристика. Частота среза. Уравнение построения изображения. Число Штреля. Критерии качества изображения точечного объекта.
|
№ 2. 2 часа. Вычисление положения выходного зрачка у разных систем телескопов. Решение задач на связь между волновой, продольной и поперечной аберрациями. Полиномы Цернике, связь с аберрациями. Оценка дифракционного разрешения в разных условиях.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Самостоятельное повторение разделов курса Оптики касающихся дифракционных явлений.
|
Оп,
Об
|
|
3
|
Устройство современных телескопов
|
№ 5. 2 часа. Основные узлы крупного телескопа. Оправа главного зеркала и система разгрузки. Труба телескопа — ее функция. Узел вторичного зеркала. Монтировка телескопа. Экваториальная и аль-азимутальная монтировки, плюсы и минусы. Вращение поля зрения. Активная оптика. Датчик волнового фронта. Обзор современных крупных телескопов.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Самостоятельный поиск в Интернете конструкций современных крупных телескопов. Решение задач на вращение поля зрения.
|
Оп,
Об
|
|
4.
|
Атмосферная оптическая турбулентность и адаптивная оптика
|
№ 6. 2 часа. Астроклиматические характеристики мест наблюдений определяющие эффективность наблюдений. Влияние земной атмосферы на изображение в телескопе. Фазовые и амплитудные искажения. Статистическое описание турбулентности. Структурная функция, структурный коэффициент показателя преломления.
|
№ 3. 2 часа. Потенциальное наблюдательное время для разных широт. Оценка влияния фона неба. Засветка. Модель турбулентности Колмогорова. Альтернативные модели турбулентности. Структурная функция фазы.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Чтение литературы про оптическую турбулентность —
http://www.astronet.ru/db/msg/1205125
|
Оп,
Об
|
|
|
|
№ 7. 2 часа. Основные параметры описания оптической турбулентности в атмосфере. Радиус Фрида. Качество изображения и его определение. Угол изопланатизма, постоянная времени. Обзор мировых обсерваторий по астроклиматическим параметрам. Основная идея адаптивной оптики.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Чтение литературы про оптическую турбулентность —
http://www.astronet.ru/db/msg/1205125
|
Оп,
Об
|
|
|
|
№ 8. 2 часа. Основные составляющие системы адаптивной оптики: датчики волнового фронта, деформируемые зеркала . Проблемы анизопланатизма и опорных звезд. Искусственные опорные источники. Возникающие проблемы. Различные системы АО. Их применение. Мера эффективности АО систем
|
№ 4. 2 часа. Расчет радиуса Фрида для разных длин волн. Связь с волновой аберрацией. Вычисление реального числа Штреля телескопа без и с АО. Оценка потенциального разрешения из числа Штреля.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Самостоятельный поиск информации по адаптивным оптическим системам.
|
Оп,
Об
|
|
5
|
Приемники излучения, приемники изображения
|
№ 9. 2 часа. Роль объективной регистрации в астрономии. Исторический обзор. Основные характеристики приемников излучения: предельная чувствительность (внутренний шум), коэффициент преобразования, спектральная полоса и постоянная времени. Типы приемников. Фотоэлектронные приемники, внешний и внутренний фотоэффект. Фотоэлемент и ФЭУ в астрономических наблюдениях. Спектральная чувствительность и типы фотокатодов.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Повторение соответствующих разделов курса физики.
Изучение рекомендованной литературы.
|
КР,
|
|
|
|
№10. 2 часа. Устройство ФЭУ и методы измерений сигнала. Основные соотношения. Квантовый выход. Шум усиления и амплитудное распределение импульсов. Метод счета фотонов, дискриминация. Характеристики ФЭУ в МСФ. Фотонный шум. Точность измерений. Шумы и паразитные явления в ФЭУ.
|
№ 5. 2 часа. Оценка среднего тока и числа импульсов для заданных звезд и телескопа. Зависимость от напряжения питания. Анализ АРИ счетного ФЭУ. Оценка фотонного шума для разных источников и времени накопления.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Изучение описания задачи практикума по исследованию ФЭУ. Самостоятельное чтение литературы по распределению Пуассона в теории вероятности
|
Об
|
|
|
|
№11. 2 часа. Внутренний фотоэффект. Фотосопротивления и фотодиоды. Их использование в ИК. Лавинный фотодиод. Усиление и импульсный режим работы. Применение в астрономии, особенности использования. Приемники изображения. Проблема считывания многоэлементного устройства. Функциональная схема прибора с накоплением заряда. МДП конденсатор. Потенциальная яма.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Изучение рекомендованной литературы. Самостоятельный поиск информации по ЛФД в Интернете.
|
Оп,
Об
|
|
|
|
№12. 2 часа. Приборы с зарядовой связью — ПЗС приемники. Принцип функционирования. Типы ПЗС. Считывание сигнала, преобразование заряд/цифра. Шум считывания. Другие шумы и ошибки. Спектральная чувствительность. Матрицы с обратным освещением. Астрономические ПЗС камеры. Калибровочные изображения. Контроль параметров камеры. Принципы обработки изображения.
|
№ 6. 2 часа. Сравнение характеристик различных ПЗС детекторов. Перевод ADU в заряд в электронах и обратно. Оценка емкости потенциальной ямы в ПЗС. Сравнение шума считывания и фотонного шума при разных условиях. Практические аспекты получения плоского поля. Калибровочные источники.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Самостоятельный поиск и изучение информации по ПЗС камерам на крупных телескопах;
|
Оп,
Об
|
|
6
|
Эффективность и производительность телескопа
|
№ 13. 2 часа. Вывод формулы Боуэна. Анализ входящих в нее факторов. Отношение S/N. Проницающая способность. Производительность измерений. Влияние масштаба изображения. Роль шумов приемника. Методы повышения эффективности.
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Изучение статьи Боуэна. (см. Рекомендуемую литературу)
|
Оп,
Об
|
|
7
|
Фотометрия
|
№ 14. 2 часа. Задачи фотометрии. Исторический обзор. Понятие фотометрической полосы и системы. Характеристики полосы. Классификация фотометрических систем. Гетерохромные звездные величины. Реализация систем. Фильтры: стеклянные и интерференционные. Их особенности. Принципиальная схема фотометра. Особенности фотометрии с ПЗС камерой.
|
№ 7. 2 часа. Расчет предельных звездных величин по формуле Боуэна в разных условиях. Оценка предельной величины для 2.5 м телескопа КГО ГАИШ в разных фотометрических полосах. Оценка производительности при фотометрии поля 45 угловых минут.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Изучение разных фотометрических систем. Самостоятельный поиск информации об астрономических фильтрах.
|
Оп,
Об
|
|
|
|
№ 15. 2 часа. Поглощение и рассеяние э/м излучения в атмосфере, окна прозрачности. Атмосферная экстинкция в видимом диапазоне. Основные соотношения. Определение экстинкции и ее учет. Закон Бугера и эффект Форбса. Поглощение в ИК диапазоне. Проблема фона неба, особенности в ИК. Поляриметрия
|
|
|
3 часа. Повторение пройденного материала. Изучение методов выноса фотометрических измерений за атмосферу.
|
Оп,
Об
|
|
8
|
Методы достижения высокого углового разрешения
|
№ 16. 2 часа. Классический звездный интерферометр. Пространственная и временная когерентность света. Контраст интерферограммы. Развитие интерферометрии и атмосферные ограничения. VLBI, восстановление изображения. Спекл-интерферометрия. Извлечение информации. Интерферометрия интенсивностей. Покрытие звезд Луной.
|
№ 8. 2 часа. Расчет ослабления света рэлеевским рассеянием . Зависимость от высоты обсерватории. Оценка углового размера звезды из интерферометрических наблюдений. Сверх-разрешение.
|
|
2 часа. Повторение пройденного материала. Повторение раздела Интерференция света в курсе Оптики.
|
Оп,
Об
|
|
9
|
Спектральные исследования
|
№ 17. 2 часа. Спектральные аппараты, их основные параметры и решаемые задачи. Схема классического спектрографа. Диспергирующие элементы. Сопряжение с телескопом. Входная щель. Рассекатель изображения. Дисперсия и разрешение. Сопряжение с камерой. Область свободной дисперсии. Проблема порядков. Угол блеска. Голографические решётки, гризмы.
|
|
|
4 часа. Повторение пройденного материала. Подготовка к зачету.
|
Оп,
Об
|
|
|
|
№ 18. 2 часа. Факторы стабильности спектрографа. Схемы кудэ. Эшеле и поперечная дисперсия. Эшельный спектрограф. Многоканальные спектрографы. Эталон Фабри-Перо и спектроскопия протяжённых объектов. Универсальные, волоконные и многоканальные спектрографы. Основные проблемы ИК и УФ-спектроскопии.
|
№ 9. 2 часа. Оценка характеристик спектрографа с заданными параметрами. Оценка экспозиции от разрешения и блеска объекта. Оценка точности измерения лучевых скоростей при данном разрешении и отношении S/N.
|
|
10 часов. Повторение пройденного материала. Подготовка к зачету.
|
|
|
1. Защита лабораторной работы (ЛР);
2. Расчетно-графическое задание (РГЗ);
3. Домашнее задание (ДЗ);
|
4. Реферат (Р);
5. Эссе (Э);
6. Коллоквиум (К);
|
7. Рубежный контроль (РК);
8. Тестирование (Т);
9. Проект (П);
|
10. Контрольная работа (КР);
11. Деловая игра (ДИ);
12. Опрос (Оп);
|
15. Рейтинговая система (РС);
16. Обсуждение (Об).
|
|
