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一台1亿2千万美元的地面望远镜采用了崭新的自校准光学设备,所看到的太空图像清晰度是哈勃望远镜的3倍,但这种高科技的光学设备不是专门留给花大价钱的天文台的。可变形液态镜片技术的突破可能大幅度降低自校准光学相关设备的价格,使得高科技望远镜中的最尖端部分也能广泛流传。

想象一下在一个碗中有许多像水银一样的反射性液体。使碗旋转,液体将向边缘移动,形成一个凹面镜,如同最好的镜面玻璃一样光滑。但是与高度专化的镜面玻璃,它仅仅是一碗水银。相比之下,它的费用几乎可以忽略不计。

同样,液态镜片应该是便宜而又重要的天文学工具,然而并非如此。一个原因是,一碗水银不能纵向旋转,所以液态镜面只能装备在垂直安装的望远镜上。更重要的是,玻璃镜片的自校准光学设备的出现保持了天文学家对玻璃的偏好。
来自太空的光线穿过大气层的时候会减弱,使得地面望远镜只能看到暗淡的宇宙图像。为了起补偿作用,自校准光学系统采用极薄的柔软镜片或蜂房状排列的小型六角镜片,经过调节,它们可以补偿减弱的光线,抵消大气对光的影响。

但是,好在液态镜片有了一些发展,使得它们可以用作自校准光学系统,却不需要一般自校准光学设备的高昂价格,因此液态镜片有可能大规模的流行。 数年前,研究人员采用一种磁流体(而不是水银),开创了一种新方法来制造可变形液态镜片,但仍存在一些问题。其中一个问题是,用来使液体变形的磁场,其周期不够快,不能用于天文学用途。原因之二,镜片的变形与磁场强度之间存在非线性分离,这样,从头开始建造就需要高度复杂的算法。

现在,魁北克拉瓦尔大学的同一批研究人员发表了一篇论文,宣布他们解决了这些问题。他们现在宣布可以使磁场的周期达到原来的100倍,并且通过在原来的磁场上再加用一个统一磁场,从而消除了变形与磁场强度之间的分离。
换句话说,他们已经达到了对液态镜片的高度控制,并能将原来用于传统自校准光学系统的成熟算法用在这上面。这意味着花相对较少的代价就能建造这些强大的光学设备,从而将天文台级别的光学技术带给大众。

消息来源:popsci网站6月17日报道

图片来自 popsci网站

崔略商 编译,老孙 审稿

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6 Responses to “液态镜片的技术突破能让主流光学仪器降价”

  1. 中子豆说道:

    何必要液态呢?
    1. 首先让液体旋转,形成凹面镜,然后冷冻,不就可以非垂直了?
    2. 高温下用液体旋转的方法冶炼凹面镜。
    3. 如果在地表不可行的话,在太空冶炼完美凹面镜和凸透镜,如何?

    • 雨娘说道:

      你说的那样跟玻璃镜片又有什么区别?液态镜片的关键就是液态,其形状可以根据需要而改变,不用准备多个不同的镜片。

  2. X来自未来说道:

    我来自不太遥远的未来。我知道未来几年现在的单反相机都会全面降价。。。。因为温州商人把液态镜面应用到数码相机技术中,生产出来液态镜面光学自准相机。全面打败了奥林巴斯和佳能,,,,

  3. 白虹说道:

    其实另一种更常见的液体镜头是电润湿 electrowetting,利用静电场来改变液滴的曲率半径,响应频率可达到1KHz。法国一家公司已经把它商品化了,过不了几年估计就可以在手机,相机等地方经常见到

  4. p0mz666说道:

    [quote]他们现在宣布可以使磁场的周期达到原来的100倍[/quote]
    [quote]但仍存在一些问题。其中一个问题是,用来使液体变形的磁场,其周期不够快,不能用于天文学用途。[/quote]
    唉,不说啥了

  5. hubert说道:

    "但是与高度专化的镜面玻璃,它仅仅是一碗水银。"有点别扭

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