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Le Compar'Instru - Outil Excel - Comparatif d'instruments astronomiques


Tannhauser

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Hop, je me suis amusé à créer un petit fichier Excel qui permet de comparer d'un coup d'oeil

les caractéristiques théoriques de différents instruments d'astronomie (lunettes et Newton)

(fichier xls zippé 97ko, taille réelle 172Ko).

 

>>>>>>>>>>>>>Compar_Instru_V3.0.zip<<<<<<<<<<<<<<

 

15842-1344102048.jpg

 

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Présentation et liste des ajouts:

 

- 1 > Prise en compte diamètre de la pupille d'oeil dans l'obscurité

 

- 2 > Pour chaque instrument, sont calculés:

*le grossissement minimal ou équipupillaire

*le grossissement maximal théorique

*le grossissement maximal utile

*le grossissement résolvant

*les focales d'oculaires pour atteindre chaque grossissement

*la "clarté" de l'instrument

*la magnitude stellaire limite

*le pouvoir séparateur théorique

*la résolution lunaire

*le champ maximal au coulant 31,75 et 50,8mm

 

-3 > En plus, pour les télescopes (au choix):

*l'obstruction en fraction de diamètre

*le diamètre du support du miroir secondaire

*l'obstruction en fraction de surface et par conséquent la pourcentage de lumière perdue

*le diamètre utile de l'instrument

 

-4 > enfin, pour chaque instrument, un comparatif du pourcentage de lumière collectée

en plus ou en moins par rapport aux trois autres instruments (en tenant compte ou non

des valeurs d'obstruction pour les télescopes, si elles n'ont pas été renseignées par exemple).

 

-5 > En feuille 2, un récapitulatif de toutes les formules utilisées.

 

-6 > En feuille 3, une liste de liens utiles.

 

-7 > En feuille 4, la liste des ajouts de versions.

 

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Maj Compar'Instru V3.0

 

* Ajout du calcul du champ de pleine lumière (+ schémas)

* Ajout du calcul du décalage du secondaire (Offset) (+ schéma)

* Ajout du calcul du diamètre effectif en terme de contraste

* Correction calcul de la comparaison de la quantité de lumière collectée

* Modification de présentation

* MAJ feuille "Formules"

* MAJ feuille "Liens utiles"

 

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Maj Compar'Instru V2.8

 

* Ajout calcul champ réel à partir du field stop de l'oculaire

* Ajout calcul grossissement moyen et pratique

* Ajout calcul grossissement et pupille de sortie selon focale oculaire au choix

* Modification bulles d'informations

* Modification de présentation

 

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Maj Compar'Instru V2.71

 

* Ajout du calcul de la magnitude surfacique d'un objet

 

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Maj Compar'Instru V2.7

 

* Ajout d'une zone de saisie "Pouvoir de résolution de votre œil"

* Modification du calcul du grossissement résolvant en fonction du pouvoir de résolution de l'œil

* Ajout d'une feuille "Liens utiles" regroupant les sites d'où sont tirées et expliquées les formules.

 

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Maj Compar'Instru V2.6

 

* Ajout d'une zone de saisie "Magnitude stellaire limite visible à l'œil nu sur le site (mvlon)"

* Ajout du calcul de la magnitude stellaire limite de l'instrument selon le site

* Correction du calcul de la quantité de lumière collectée en plus ou en moins entre chaque instrument

 

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MAJ Compar'Instru V2.5

 

*Correction de la formule "Dimension de l'aigrette de coma"

*Correction du symbole "Diamètre du champ de pleine netteté"

*Ajout d'une zone de saisie "champ réel au choix" pour le calcul de la dimension de l'aigrette de coma

*Ajout du calcul de l'ombre du secondaire selon la pupille de sortie pour les télescopes

*Amélioration globale de la présentation

 

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MAJ Compar'Instru V2.0 - Ajouts:

 

- Pour chaque instrument:

*Calcul de la pupille de sortie pour chaque grossissement

*Calcul de la focale d'oculaire pour une pupille de sortie > 1mm et grossissement correspondant

*Calcul du rayon angulaire théorique de la figure d'Airy (ou tache de diffraction)

*Calcul de la tolérance de mise au point

 

- Pour les télescopes (type Newton)

*Calcul de la tolérance de collimation

*Calcul du champ de pleine netteté

*Calcul de la dimension de l'aigrette de coma selon la distance au centre du champ

 

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Toutes les valeurs restent théoriques (ça dépend également de l'observateur,

des conditions d'observation, de la qualité des optiques...), mais ça permet

de dégrossir pas mal et de se faire une idée des caractéristiques de chaque

instrument.

 

Voilà, s'il y a des erreurs (c'est possible), ou que vous avez des suggestions ou

des idées de modification, n'hésitez pas.

 

Bon comparatif!

Modifié par Tannhauser
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Pratique.

Pour un téléscope, tu peux éventuellement tenir compte de la réflectivité de deux miroirs, ça peut facilement consommer 10 à 20% du flux, souvent plus que l'obstruction.

Sans descendre dans le détail, on peut ajouter une ligne "transmission" (même pour les lunettes).

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Pour les newton tu peux mentionner la taille du cercle central exempt de coma ainsi que la tolérance de collimation. Ensuite connaissant le max et min du diamètre de la pupille de l'oeil déduire la plage de d'oculaire exploitables (évitant ainsi l'ombre du secondaire et les aberrations de l'oeil). Mentionner aussi les tailles théoriques des figures d'airy pour relativiser les autres critères lorsqu'on compare des diamètres très différents sous de bonne conditions. Enfin indiquer la dimension et l'angle du champ pleine lumière si possible.

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Posté (modifié)

@Alcofribas et jgricourt >

 

Alors je note:

- Réflectivité des miroirs

- Transmission

- Taille du cercle central exempt de coma (pour les télescopes)

- Tolérance de collimation (ah oui, bien celle-ci)

 

- Pour la plage d'oculaires exploitables, est-ce que ça correspond aux focales d'oculaires pour le Gmin (diamètre max de la pupille d'oeil) et le Gmax (forcément le diamètre min de la pupille d'oeil)? Parce que si c'est le cas, c'est déjà indiqué dans le cadre Foc. Oculaires (vu que ça tient compte de la pupille d'oeil saisie par l'utilisateur). Ou alors, je n'ai pas compris. :p

 

- la taille théorique des figures d'Airy. J'ai hésité à l'intégrer celle-ci, d'autant plus qu'elle était sur la page de Gégé: calcul de la tâche de diffraction ou rayon (angulaire ou linéaire) du disque d'Airy:

ρ linéaire = 1,22 x λ x F/D

ρ angulaire = 1,22 x λ / D

C'est bien la même chose?

 

- Dimension et angle du champ pleine lumière: bon, ben ça, connaissais pas.:be:

 

En tous cas, merci pour les suggestions, me reste plus qu'à chercher les formules, parce que je ne les connais pas (celle pour la tolérance de collimation, je l'ai lu il n'y a pas longtemps sur Webastro en plus).

 

Si je trouve, j'ajoute le tout.

 

@clef > De rien. Content que ça puisse servir. :)

Modifié par Tannhauser
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J'ai suggéré d'ajouter un paramètre "transmission", couvrant aussi bien les pertes d'un objectif de lunette que celles des miroirs d'un téléscope pour rester simple, synthétique et lisible. Si on commence à descendre dans le détail de chaque combinaison optique avec ses particularités (réflectivité de chaque miroir, absorption par une lame de Schmidt, etc.etc.), ça devient vite compliqué. Il va te falloir une page spéciale pour les lunettes, une autre pour les Newton, une autre pour les SC, avec des formules différentes.

Mais bon, c'est vrai que lunettes+Newton, ça doit bien représenter une majorité (?).

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- Pour la plage d'oculaires exploitables, est-ce que ça correspond aux focales d'oculaires pour le Gmin (diamètre max de la pupille d'oeil) et le Gmax (forcément le diamètre min de la pupille d'oeil)?

 

Je pensais plutôt à la pupille max selon l'age (tu l'as déjà fait) et la pupille min acceptable (entre 0.7 et 2mm) car beaucoup d'observateurs seront gênés par un pupille trop petite en raison des défauts internes de l'oeil alors plus visibles (l’astigmatisme est par contre amélioré). De toute manière il faut le laisser paramétrable et chacun saura quoi renseigner en fonction de son expérience.

 

- la taille théorique des figures d'Airy. J'ai hésité à l'intégrer celle-ci, d'autant plus qu'elle était sur la page de Gégé: calcul de la tâche de diffraction ou rayon (angulaire ou linéaire) du disque d'Airy:

ρ linéaire = 1,22 x λ x F/D

ρ angulaire = 1,22 x λ / D

C'est bien la même chose?

 

La deuxième c'est surtout pour comparer entre deux instruments, car un instrument capable de produire une tache 2 fois plus petite même avec quelques aberrations sera tout de même meilleurs en terme de résolution (en faisant abstraction des détails de la construction monture et de la turbulence bien sûr).

 

Pour exemple ici des ouvertures de 100mm (A) à 400mm (F):

airydisk.jpg

Modifié par jgricourt
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Posté (modifié)
Je pensais plutôt à la pupille max selon l'age (tu l'as déjà fait) et la pupille min acceptable (entre 0.7 et 2mm) car beaucoup d'observateurs seront gênés par un pupille trop petite en raison des défauts internes de l'oeil alors plus visibles (l’astigmatisme est par contre amélioré). De toute manière il faut le laisser paramétrable et chacun saura quoi renseigner en fonction de son expérience.

 

Ok, je vois ce que tu voulais dire. Effectivement, je pourrais rajouter un cadre Pupille de sortie à côté des Focales oculaires, avec un code couleur quand ça atteint ou dépasse valeur de pupille min généralement acceptée.

 

La deuxième c'est surtout pour comparer entre deux instruments, car un instrument capable de produire une tache 2 fois plus petite même avec quelques aberrations sera tout de même meilleurs en terme de résolution (en faisant abstraction des détails de la construction monture et de la turbulence bien sûr).

 

Ah ok, je comprends mieux. Je vais rajouter les deux avec une ch'tite explication.

 

Bon sinon, j'ai un peu cherché les formules correspondant à vos suggestions (j'ai appris quelques trucs au passage :p ). Notamment sur le site de Serge Bertorello: http://serge.bertorello.free.fr/optique/instrum/instrum.html

 

 

Sinon, je n'ai pas trouvé de calcul simple pour la transmission, juste:

 

Cette capacité de transmission (CT) en pourcentage (%) se calcule par une multiplication du pourcentage de lumière non-obstruée Pobs et des transmissions partielles du système instrumental: Tobj transmission de l’objectif (miroirs primaires et secondaires, lentilles, …) et Toc transmission de l’oculaire utilisé.

CT = Pobs x Tobj x Toc

 

Nous prendrons pour exemple le télescope Dobson de l’auteur: les miroirs primaire ø445mm et secondaire ø107mm occasionnent une obstruction de surface de 5.8% (Pobs=94.2%) et sont aluminés normalement (transmission de 87% par surface). La transmission du télescope (Tobj) est donc de 71.3%. Si on utilise un oculaire Nagler de 16mm (Toc=96%), on peut calculer les effets cumulés de l’obstruction par la transmission de primaire par la transmission du secondaire par la transmission de l’oculaire: 0.942 x 0.87 x 0.87 x 0.96, soit 68.5%.

 

Mouais, je sais pas trop ce que ça vaut comme formule, d'autant plus que je ne l'ai trouvé nulle part ailleurs...

 

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Sinon, sur ce vieux topic de Webastro: http://91.121.211.202/~webastro/forum/showpost.php?p=141466&postcount=7

 

- tolérance de collimation(cette formule simplifiée semble globalement acceptée, je suis tombé plusieurs fois dessus): TC(mm) = 0,0109 x (F/D)^3

 

- champ de pleine netteté, c'est-à-dire le diamètre max du champ réel (en ", ' ou °) avant de voir apparaître des déformations: DCPN = 2 x ArcTang(TC/F) . Ca équivaut en quelque sorte à la taille du cercle central exempt de coma.

 

- Tolérance de mise au point (en micromètres!): TMAP = 2 x λ x (F/D)2

 

J'ai fait quelques calculs rapides pour voir, ça a l'air de tenir la route quand on compare les résultats selon les instruments.

 

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Bon voilà, tout ça ne s'applique qu'aux Newton (excepté la tolérance de mise au point, pour les lunettes aussi).

- Pour le champ de pleine netteté, je n'ai pas trouvé la formule équivalente pour les lunettes (puisque ça prend en compte la tolérance de collimation/focale).

- Pareil pour la transmission, vu que pour un télescope, on prend la transmission de surface (la réflectivité donc, dans les 90% en général), faudrait alors calculer le pourcentage "moyen" de réfraction d'une lentille (ou le corrélat, "la réflexion vitreuse d'une lentille"), si j'ai bien compris... Ca fait beaucoup de paramètres. :D

 

Enfin, pour le champ de pleine lumière, j'ai trouvé quelques formules sur le site Serge Bertorello, mais j'avoue ne pas avoir tout compris une nouvelle fois. :p

Modifié par Tannhauser
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Pour ce qui est les lunettes :

* tu ne trouveras pas de formule générale pour les aberrations géométriques parce que ça dépend de la combinaison optique, sauf éventuellement pour l'astigmatisme, fixé par la position du diaphragme d'ouverture (et encore, la formule ne sera pas la même pour les combinaisons de type Peztval).

On est en général plutôt limité par le chromatisme (il y a par contre quelques formules générales pour les doublets achromatiques).

 

* la transmission dépend des performances des traitements sur chaque dioptre, mais le minimum syndical est la couche MgF2 L/4 qui donne 98.5% de transmission par dioptre, soit 94% pour les 4 dioptres d'un doublet. Avec des traitements multicouches, on est plutôt à 99.5% par dioptre. Compter un peu d'absorption dans le verre, mais assez négligeable.

Comme en général on ne connait pas le détail, autant considérer d'office une transmission de l'ordre de 94% pour tout l'objectif, ce sera rarement faux de plus de 2-3%, c'est moins critique que la réflectivité des miroirs d'un téléscope.

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La transmission est une info pas simple à déterminer car cela suppose de connaitre non seulement la réflectivité réelle du primaire ou la transmission de l'objectif mais aussi la transmission des oculaires utilisés et je suis sûr qu'il y a d'autres facteurs qui concours à altérer cette transmission le long du chemin optique (absence de bafflage ?). A mon avis à part reporter les valeurs indiquées par le fabricant pour le primaire ou l'objectif je vois pas ce qu'il y a à calculer.

 

La formule de TC que tu as donné je l'ai aussi retrouvée dans un article de Philippe Morel de la SAF qui explique bien le concept (il y aussi les concepts de DCPN et TMAP). Ce que j'ai compris et qui me parait important pour la collim. c'est que plus c'est court plus la tolérance est faible et même en dessous du millimètre pour du F/4 d'où la nécessité d'outil adaptés. Idéalement il faudrait que la collimation tombe le plus près du centre du cercle de tolérance définit afin que celle-ci puisse varier au cours d'une nuit sans jamais sortir de ce cercle.

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MAJ Compar'Instru V2.0 (edit du lien dans le post initial)

 

- Pour chaque instrument:

*Calcul de la pupille de sortie pour chaque grossissement

*Calcul de la focale d'oculaire pour une pupille de sortie > 1mm et grossissement correspondant

*Calcul du rayon angulaire théorique de la figure d'Airy (ou tache de diffraction)

*Calcul de la tolérance de mise au point

 

- Pour les télescopes (type Newton)

*Calcul de la tolérance de collimation

*Calcul du champ de pleine netteté

*Calcul de la dimension de l'aigrette de coma selon la distance au centre du champ

 

- Ajout d'un petit tableau "Eléments de comparaison": magnitude, diamètre apparent d'objets "classiques" (Lune, M13, M31, etc), écart angulaire d'étoiles doubles "renommées".

 

- MAJ de la feuille Formules.

 

- Ajout d'un lien vers l'Excel "Oculaires" de Newton.

 

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Voilà, si j'ai fait des erreurs dans les formules ou dans les explications des formules, faites-le moi savoir.

 

Pour le calcul de la dimension de l'aigrette de coma, j'ai utilisé la formule sur le site de S. Bertorello: http://serge.bertorello.free.fr/math/formulaire/formoptique.html#coma

 

J'ai pris la même valeur de coefficient de coma d'un miroir parabolique (1/4) et pour la distance au centre du champ (ou de l'axe optique), j'ai utilisé la valeur du DCPN, du champ max 31,75 et 50,8 (le tout converti en ").

 

Si mon raisonnement est bon, ça donne une idée de:

- la dimension minimum de l'aigrette de coma à partir de la limite du DCPN (c'est minuscule)

- la dimension maximum de l'aigrette de coma selon le champ réel max et le coulant

 

A F/D égal, on s'aperçoit alors que plus le diamètre de l'instrument est faible, plus le champ de pleine netteté est important.

Par contre , le diamètre le plus faible a une coma qui augmente plus rapidement en dehors du DCPN. Tandis que le diamètre plus grand a un DCPN plus petit, mais une coma moins importante (normal, puisque le champ réel est plus faible) et qui augmente moins vite.

 

Ca a l'air de tenir la route quand je teste avec différentes configurations, mais si ça se trouve, c'est tout faux.:p

 

Bon si c'est juste, j'ajouterais une ligne pour que l'on puisse calculer la coma selon le champ que l'on désire (selon l'oculaire donc). Il suffit de changer dans la formule la valeur du champ réel donné par l'oculaire, préalablement converti en secondes d'arc. Enfin, peut-être.:be:

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MAJ Compar'Instru V2.5 (edit du lien dans le post initial)

 

*Correction de la formule "Dimension de l'aigrette de coma"

*Correction du symbole "Diamètre du champ de pleine netteté"

*Ajout d'une zone de saisie "champ réel au choix" pour le calcul de la dimension de l'aigrette de coma

*Ajout du calcul de l'ombre du secondaire selon la pupille de sortie pour les télescopes

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  • 2 mois plus tard...

Suite à l'excellent PDF "Formules importantes" de Newton (http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=83948), j'ai eu envie de mettre à jour mon petit outil Excel (et de corriger certaines erreurs par la même occasion :p)

 

MAJ du premier post et nouvelle version.

 

Enjoy.

Modifié par Tannhauser
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