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  • 自适应光学的由来

    作者:佚名 来源:中国科学院国家天文台 时间:2019-01-16 23:01 阅读:14697 [投稿]
    这项听上去非常神秘的自适应光学技术,是怎样解决前面提到的大气抖动的问题的呢?让我们从光开始讲起。

    这项听上去非常神秘的自适应光学技术,是怎样解决前面提到的大气抖动的问题的呢?让我们从光开始讲起。

    我们知道,光其实就是电磁波。如果望远镜接收到的电磁波是平面波,就会得到最好最锐利的成像效果。那些距离我们特别遥远的天体,看上去近似一个点。以这个点为中心,电磁波以球面向外传播。等到这些电磁波到达地球的时候,这个球体已经非常巨大,而接触到地球的、相对很小的这部分电磁波,是可以被近似为平面波的。

    然而,尽管到达地球上方的电磁波是平面波,在它们到达地面之前,还要穿过厚厚的大气,就会在穿过的路途中受到大气湍流,也就是大气的抖动的影响。平面波会被大气影响而变成复杂的曲面,通过望远镜得到的图像就不再锐利,而会变得模糊。

    因此,想要让地面上的望远镜得到仍然锐利的图像,就需要消除或者改正大气湍流对图像产生的扭曲。如果我们可以通过某种途径,探测到观测时的大气湍流的形态,并且在成像系统的光路上施以相对应的矫正,就可以使进入到望远镜的、被扭曲的曲面波,变回平面波,因而得到锐利的、原本的图像形态。这就好像给望远镜系统多戴了一副复杂的眼镜。

    然而,大气湍流的变化是非常随机而且迅速的,因此这副眼镜的镜片本身,需要能够随着大气的变化而实时变换。在实际观测中,我们可以对大气实时形态进行探测,并且即刻做出矫正。

    在对一个天体的成像曝光期间,如果这样的实时矫正过程可以持续不断地进行,那么在理想情况下,最终的成像效果就会被矫正到和没有大气湍流影响的情况下一样。这就是自适应光学系统的大致想法。


    图3.自适应光学系统大致原理图。来自天体的平面波前被大气影响发生畸变。自适应光学系统探测,校正畸变,还原天体本身的样貌

    因为这套矫正用的光学系统,可以自动不断地适应大气变化而进行调整,所以被称为自适应光学系统,也就是可以自动适应的光学系统。

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