pico de difracción

Comparación de los picos de difracción para diferentes configuraciones de los puntales de un telescopio reflector. El círculo interior representa el espejo secundario.

Óptica de un telescopio reflector newtoniano con cuatro brazos de soporte que sostienen el espejo secundario.

En la gran mayoría de los diseños de telescopios reflectores , el espejo secundario debe estar ubicado en el eje central del telescopio y, por lo tanto, debe estar sujeto por puntales dentro del tubo del telescopio. Por muy finas que sean estas varillas de soporte, difractan la luz incidente de la estrella observada. Esto se manifiesta como picos de difracción, que son la transformada de Fourier de los puntales de soporte. Los picos representan una pérdida de luz que podría haberse utilizado para obtener la imagen de la estrella. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Aunque los picos de difracción pueden oscurecer partes de una fotografía y son indeseables en contextos profesionales, a algunos astrónomos aficionados les gusta el efecto visual que dan a las estrellas brillantes —la apariencia de la " Estrella de Belén " — e incluso modifican sus refractores para exhibir el mismo efecto, ^{[ 5 ]} o para ayudar con el enfoque cuando usan un CCD . ^{[ 6 ]}  

Un pequeño número de diseños de telescopios reflectores evitan los picos de difracción colocando el espejo secundario fuera del eje. Los primeros diseños fuera del eje, como los telescopios Herscheliano y Schiefspiegler , presentan serias limitaciones, como astigmatismo y relaciones focales largas, lo que los hace inútiles para la investigación. El diseño braquimedial de Ludwig Schupmann , que utiliza una combinación de espejos y lentes, es capaz de corregir la aberración cromática perfectamente en un área pequeña, y los diseños basados ​​en el braquimedial de Schupmann se utilizan actualmente para la investigación de estrellas dobles .

También existen algunos anastigmáticos totalmente reflectantes, sin obstrucciones y fuera del eje , que proporcionan imágenes ópticamente perfectas.

Los telescopios refractores y sus imágenes fotográficas no presentan el mismo problema, ya que sus lentes no están sostenidas por soportes tipo araña.

Los picos de difracción en el JWST se deben a su apertura hexagonal y a sus tres puntales de soporte.

Los bordes de los segmentos del espejo primario del JWST y la araña están codificados por colores con sus correspondientes picos de difracción.

Las imágenes de telescopios con espejos segmentados también presentan picos de difracción debido a la difracción en los bordes de los espejos. Como antes, dos picos son perpendiculares a cada orientación del borde, lo que resulta en seis picos (más dos más débiles debido al soporte del espejo secundario) en las fotografías tomadas por el Telescopio Espacial James Webb . ^{[ 7 ]}

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  El primer campo profundo del JWST con picos de difracción
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  Imagen del cúmulo estelar Westerlund 1 del JWST con picos de difracción.
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  Imagen del JWST de la galaxia espiral NGC 7469 con picos de difracción.

Comparación de picos de difracción para aperturas de diferentes formas y número de láminas.

láminas del diafragma de la cámara

Los diafragmas de iris con láminas móviles se utilizan en la mayoría de los objetivos de las cámaras modernas para restringir la luz que llega a la película o al sensor. Si bien los fabricantes intentan que la apertura sea circular para obtener un bokeh agradable , cuando se cierra a números f altos (aperturas pequeñas), su forma tiende a un polígono con el mismo número de lados que de láminas. La difracción dispersa las ondas de luz que pasan a través de la apertura perpendicularmente al borde aproximadamente recto, y cada borde produce dos picos separados por 180°. ^{[ 8 ]} Como las láminas están distribuidas uniformemente alrededor del círculo, en un diafragma con un número par de láminas, los picos de difracción de las láminas de lados opuestos se superponen. En consecuencia, un diafragma con n láminas produce n picos si n es par, y 2n picos si n es impar. ^{[ 9 ]}

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  5 cuchillas que dan 10 púas
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  6 cuchillas que dan 6 púas
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  7 cuchillas que dan 14 púas
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  8 cuchillas que dan 8 púas
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  9 cuchillas que dan 18 púas
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  10 cuchillas que dan 10 púas
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  4 cuchillas que dan 4 púas

Una lente o un cristal de cubierta que no se hayan limpiado correctamente, o que tenga una huella dactilar, pueden tener líneas paralelas que difractan la luz de forma similar a las paletas de soporte. ^{[ 10 ]}

Se pueden distinguir de las espículas debido a su apertura no circular, ya que forman una mancha prominente en una sola dirección, y del efecto de floración CCD por su ángulo oblicuo.

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  Cerca de los equinoccios, las fotografías de amaneceres y atardeceres en Chicago, que muestran los cañones urbanos orientados de este a oeste, suelen presentar picos de difracción. Fenómenos similares al Manhattanhenge ocurren durante todo el año en todo el mundo.
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  El sol queda oculto por un árbol.

En astrofotografía amateur , se puede usar una máscara de Bahtinov para enfocar con precisión pequeños telescopios astronómicos. La luz de un punto brillante, como una estrella brillante aislada, que incide en diferentes cuadrantes del espejo primario o la lente, primero pasa a través de rejillas con tres orientaciones distintas. La mitad de la máscara genera una forma de "X" estrecha a partir de cuatro picos de difracción (azul y verde en la ilustración); la otra mitad genera una línea recta a partir de dos picos (rojo). Al cambiar el enfoque, las formas se desplazan una con respecto a la otra. Cuando la línea pasa exactamente por el centro de la "X", el telescopio está enfocado y se puede retirar la máscara.

Un filtro de rejilla cruzada , también conocido como filtro de estrella, crea un patrón de estrellas mediante una rejilla de difracción muy fina integrada en el filtro, o a veces mediante el uso de prismas en el mismo. El número de estrellas varía según la construcción del filtro, al igual que el número de puntas que tiene cada estrella.

Un filtro fotográfico de pantalla cruzada

Una fotografía tomada con filtro de pantalla cruzada

Otro filtro de estrellas

Efecto de un filtro de estrella triangular

Se consigue un efecto similar fotografiando luces brillantes a través de una mosquitera con alambres verticales y horizontales. Los ángulos de las barras de la cruz dependen de la orientación de la mosquitera con respecto a la cámara. ^{[ 8 ]}