Het visueel waarnemen van faint fuzzies Jan van Gastel 14 maart 2013
Wat bepaalt de zichtbaarheid van faint fuzzies? Kenmerken object (helderheid, grootte) Telescoop (aperture, vergroting) Contrast met achtergrond Oog en hersenen
Basisbegrippen Achtergrondhelderheid: in magnitude per vierkante boogseconde Oppervlaktehelderheid : magnitude per vierkante boogseconde Contrast: verschil tussen achtergrondhelderheid en oppervlaktehelderheid (A-O)/A Drempelwaarde contrast: nog net waarneembaar contrast Geïntegreerde magnitude: totale hoeveelheid licht die ons bereikt, ongeacht de grootte van het object Grensmagnitude: zwakste ster te zien met blote oog onder bepaalde omstandigheden Uittreepupil: cirkelvormig deel in centrum oculair waar al het licht door in het oog komt. Diameter uittreepupil is: diameter objectief/vergroting (afgekort: D/V)
Wat bepaalt eigenlijk de helderheid van het beeld? Achtergrondhelderheid, dus ook de lichtvervuiling Uittreepupil Dus: bij een gegeven achtergrondhelderheid (donkerte) bepaalt de uittreepupil de helderheid van het beeld: Hoe kleiner de uittreepupil, hoe donkerder Volgens formule D/V, geeft bij eenzelfde vergroting een telescoop met groter objectief dus een helderder beeld dan een telescoop met een kleiner objectief
Achtergrondhelderheid: voorbeelden (gemeten met de Sky Quality Meter) Camping Franse Alpen: 21.7 Oregon starparty: 21.9 Col D Izoard, (Franse Alpen): 21.8 Morvan: (Midden Frankrijk) 21.6 Lauwersoog: 21.3 Starparty Wateren (Drente): 21.4 Palingbeek (Zuidwest België): 20.1 Bij mij thuis (Huizen): 19.7 Amersfoort: 18.6 Maximum: ongeveer 22.0
Grensmagnitude Zwakst zichtbare ster Voor een bepaalde persoon: dus subjectief Op een bepaalde plaats Onder bepaalde omstandigheden Na aanpassing aan donker Perifeer waargenomen
Relatie Achtergrondhelderheid en grensmagnitude blote oog
oppervlaktehelderheid Kenmerk van uitgebreide objecten Te berekenen uit magnitude en afmetingen: O=M+2.5log(2827*la*ka) in mag/boogsec^2 - M = geïntegreerde magnitude - la, ka = korte en lange as object in boogmin. - O = oppervlaktehelderheid
De telescoop
Wat doen we eigenlijk met een telescoop? Licht verzamelen Vergroten Allebei meer, naargelang het objectief groter is
Licht verzamelen Formule: 2.5*log(A2*0.7/72) Magnitudewinst t/o blote oog, met oog/uittreepupil van 7 millimeter (A=aperture)
Vergroten (1) Object groter (hoekgrootte) Uittreepupil kleiner Licht uitgesmeerd Donkerder beeldveld Formule verdonkering: Voorbeeld 2.5*log(61.25/U2) Achtergrondhelderheid: 20.6 Uittrepupupil: 2 mm. Verdonkering: 2.5*log(61.25/2^2)= 2.96 (U=uittreepupil) Donkerte in oculair: 20.6+2.96 = 23.6
Vergroten (2) Zwakkere sterren zichtbaar Zwakkere uitgebreide objecten zichtbaar Door verschillende mechanismen
Vergroten op sterren (1) Achtergrondlicht wordt uitgesmeerd Uittreepupil wordt Kleiner Achtergrond wordt donkerder Sterlicht niet uitgesmeerd, ster blijft puntbron Ster blijft even helder Verhoging contrast ster-achtergrond zwakkere sterren zichtbaar
Vergroten op sterren (2) Voordeel van een grote telescoop Vangt meer licht, zwakkere sterren zichtbaar
Vergroten op uitgebreide objecten (1) Achtergrondlicht wordt uitgesmeerd Uittreepupil wordt kleiner Objectlicht wordt uitgesmeerd Achtergrond en object worden in dezelfde mate donkerder geen verhoging van het contrast
Vergroten op uitgebreide objecten (2) Object wordt groter (hoekgrootte) Object beter zichtbaar Achtergrond en object worden allebei donkerder Object slechter zichtbaar Tegengestelde effecten Vergroting maakt tegelijkertijd het object beter en slechter zichtbaar
Vergroten op uitgebreide objecten (3) Zoeken naar een optimale vergroting Object groot genoeg voor oplossend vermogen van oog Achtergrond en object nog niet te donker om het object te kunnen waarnemen Optimum detection magnification
Vergroten op uitgebreide objecten (4) Voordeel van een grote telescoop Vangt meer licht Grotere uittreepupil bij dezelfde vergroting Lichtere achtergrond (en object) Zwakkere objecten zichtbaar Lager contrast zichtbaar Meer objecten zichtbaar
Moet je veel vergroten op faint fuzzies? Als je kleine objecten en details in objecten wilt zien wel: Resolutie staafjes maar 0.5-1 graad in donkere omstandigheden (bij licht ongeveer 1 boogminuut) Dus vergroten tot datgene wat je wilt zien minimaal zo groot is. Voorbeelden: kleine stelesels uit Arp catalogus NGC 604, neveltje in M33 Bij veel vergroten is goede optiek van belang
Het oog
Het netvlies
Kegeltjes en staafjes
Verdeling kegeltjes en staafjes in het netvlies Meeste kegeltjes in het centrum Meeste staafjes naast het centrum
Omdat de meeste staafjes niet in het centrum van het netvlies zitten: perifeer waarnemen (= net naast het object kijken) Doe je dus met de staafjes Gevoeligst ongeveer 15 in de richting van je neus Geen kleuren Lage resolutie, dus geen kleine details Zeer gevoelig voor beweging
Pas bij perifeer waarnemen op voor het Troxler effect Het verdwijnen van objecten aan de rand van het beeldveld als je 'gefixeert' perifeer kijkt. Vooral bij kleine objecten en laag contrast (dus juist bij de objecten die we willen zien) Veroorzaakt door aanpassing van visuele neuronen Hoef je niet eens echt ernstig voor te staren, omdat de staafjes een vrij groot receptive field hebben Kijk dus iets rond in je beeldveld
Het Troxler effect De ring verdwijnt als je De stip fixeert
Beweging van de telescoop Soms geschikt om na te gaan of je een object wel of niet ziet Ongeschikt om fijne details waar te nemen.
Aanpassing aan donker en aangepast blijven aan donker Goed aanpassen aan donker is zeer Belangrijk! Vermijden van licht tijdens waarnemen is net zo belangrijk!
Aanpassing aan donker en aan licht Tempo aanpassing Aan donker: relatief langzaam Aan licht: relatief snel Wat past zich aan? Pupildiameter Kegeltjes en staafjes Neurale processen
Snelheid aanpassing aan donker en aan licht
Aanpassing diameter oogpupil Maximum diameter ongeveer 7 mm Grote individuele verschillen Max. diameter neemt af met leeftijd Bij vrouwen ander verloop dan bij mannen Bij jongeren ander verloop dan bij ouderen Bij gebruik telescoop alleen van belang bij lage vergrotingen
Aanpassing staafjes en kegeltjes
Waarom alles zwart als je net buiten in het donker komt? Kegeltjes stoppen ermee vanwege onvoldoende licht Staafjes zijn nog niet klaar om het over te nemen
Donkeraanpassing van staafjes Opbouw van Rhodopsine. Hierbij is vitamine A zeer belangrijk Rhodopsine is zeer lichtgevoelig en wordt o.i.v. licht afgebroken Opbouw gaat langzaam Afhankelijk van hoeveelheid licht waar men vandaan komt (initiële aanpassing)
Effect van verlichting waaruit men komt op donkeraanpassing 1: Fel zonlicht 5: zonsondergang bij bewolkt weer
Herstel donkeraanpassing na verlichting Afhankelijk van Hoeveelheid licht waaraan men is blootgesteld Tijd die men in het licht heeft doorgebracht Kleur van het licht
Effect duur verlichting op donkeraanpassing Zelfs kortdurende verlichting heeft dus effect Als je een tijdje binnen gaat zitten kun je opnieuw beginnen met aanpassen
Verdere aanpassing in oculair bij hoge vergroting, na aanpassing aan donker Bij lichtvervuiling Zonder lichtvervuiling Achtergrondhelderheid
Verlichting tijdens waarnemen Experimenten Literatuur 1. Rood licht 2. Zo zwak mogelijk 3. Zo kort mogelijk Na 15 seconden zwak rood licht: 15-25 seconden voor heraanpassing Na 15 seconden zwak wit licht 30-50 seconden
Lessen uit voorafgaande Niet teveel in het licht voorafgaand aan waarneemsessie Gebruik zeer zwak rood licht Gebruik dat zeer weinig en zeer kortstondig Meeste rode lampjes zijn veel te fel en veel te vaak gebruikt Gebruik als je moet lezen grote letters, je hebt dan minder licht nodig Scherm je ogen af tegen strooilicht: donkere lap Kijk langdurig in het oculair ter aanpassing Houdt (heldere) sterren buiten beeld: klein beeldveld Bereid je goed voor, zodat je niet vaak licht nodig hebt
Oog en hersenen
oog en hersenen
Fantasie en werkelijkheid Onze hersenen proberen informatie begrijpelijk te maken Door vergelijking met iets wat bekend is. Dat speelt vooral als er onduidelijkheid is, dus op de grens van het waarnemingsvermogen
Grens van waarneming en subliminal perception Zien we (detail in) een object wel of niet? Mogelijke antwoorden: Ja Weet niet Nee Als mensen ja of nee moeten zeggen: meer goed dan fout Je weet (dus) meer dan je denkt dat je weet
Wel of niet vooraf kijken wat te zien is? Ja: weet wat je kunt verwachten Nee: Weet niet wat je kunt verwachten Weet dus precies waar je wat zoekt Kans groter dat je het object of detail in object, ziet Kans groter dat je object of detail in object niet ziet Kans groter dat je iets waarneemt dat er echt is? Minder kans op fantasie? Kans groter op fantasie?
Kun je echt NIETS vooraf weten?
Dank voor uw aandacht