Фасеточные глаза - плюсы и минусы.

[Eshma]

Есть такая штука - телескоп.

Тем хуже для телескопа. Думающий человек в два счета и четыре экрана разъяснить что  телескоп идеален для глажки белья, в разы лучше утюга а на звезды смотреть лучше через эхолот

Изменено 1 Jun 2020 пользователем Eshma

[Эрнесто де Сырно]

?? Есть такая штука - телескоп. И он позволят видеть тусклые предметы - например туманности, шаровые скопления итд именно потому, что увеличивает их освещенность для глаза (не размеры, тусклые звезды более 6 величины все равно остаются точками).

Тут не все так однозначно. Если в телескоп глядят глазками, то максимальная освещенность при наблюдении протяженных объектов: туманностей, галактик, планет, луны и т.п. достигается, при равнозрачковом увеличении - когда диаметр объектива / кратность увеличения = диаметр зрачка наблюдателя. При большей и при меньшей кратности световой поток уменьшается - или из за срезания части светового поток краями объектива, или из за срезания части потока краями зрачка. И опять же телескоп увеличивает яркость только точечных объектов - звезд. У туманных протяженных он увеличивает только размеры, при сохранении освещенности. Поэтому туманные объекты в телескоп видно все же лучше, при правильной настройке.

Если мы наблюдаем точечный объект - звезду, то при большем увеличении её видно лучше. Точка остается точкой, а помехи в виде неба становятся более темными. Если объект протяженный, то увеличение кратности ухудшает его видимость - из за снижения освещенности сетчатки. Вот так.

 

[чукча]

ут не все так однозначно. Если в телескоп глядят глазками, то максимальная освещенность при наблюдении протяженных объектов: туманностей, галактик, планет, луны и т.п. достигается, при равнозрачковом увеличении - когда диаметр объектива / кратность увеличения = диаметр зрачка наблюдателя. При большей и при меньшей кратности световой поток уменьшается

Просто блеск. Сама я ящерик, дочь Нибиру, не все так однозначно.

1. Оптика не может увеличить освещенность в принципе

2. Позвольте, но телескоп именно это и делает. Есть термин, аппертура характеристика именно этой его способности

3. Но ведь он увеличивает освещенность только при правильной настройке. А при неправильной он это делает хуже, а если зеркало разбить а обьективы выкинуть так и вообще. Пример неудачен.

Л - логика

[Эрнесто де Сырно]

Позвольте, но телескоп именно это и делает. Есть термин, аппертура характеристика именно этой его способности

Добиться увеличения светового потока на сетчатке при наблюдении протяженных объектов нельзя никакой оптикой - он в любом случае ограничен диаметром зрачка. Можно увеличить размеры объекта.

 

В общем, это следствие второго закона термодинамики - нельзя передать тепло от менее нагретого тела к более нагретому. Если бы какой-нибудь хитрой оптикой можно было бы получить изображение более яркое, чем поверхность наблюдаемого объекта, то на основе этого бы получился хороший вечный двигатель.

Тут подробнее про это ограничение.

https://chtoes.li/fire-from-moonlight/

[Eshma]

нельзя передать тепло от менее нагретого тела к более нагретому

Можно. это называется тепловой насос. И вот так у вас буквально все

Изменено 1 Jun 2020 пользователем Eshma

[Звёзды Светят]

Насчёт телескопа/микроскопа - какие они нужны для фасеточноглазых существ?

[чукча]

Добиться увеличения светового потока на сетчатке при наблюдении протяженных объектов нельзя никакой оптикой - он в любом случае ограничен диаметром зрачка.

Тем не менее телескоп работает и позволяет видеть как точечные тусклые источники света(звезды невидимые глазом) так и протяженные (например галактики) размером в угловые секунды

[Эрнесто де Сырно]

Тем не менее телескоп работает и позволяет видеть как точечные тусклые источники света(звезды невидимые глазом) так и протяженные (например галактики) размером в угловые секунды

Я с этим не спорю.

Насчёт телескопа/микроскопа - какие они нужны для фасеточноглазых существ?

Какой интересный вопрос...

По идее, даже простая собирающая линза, подвешенная перед глазом на фокусном расстоянии, должна уже дать заметный эффект. Правда изображение будет перевернутым, но когда астрономов это пугало...

[чукча]

Тем не менее телескоп работает и позволяет видеть как точечные тусклые источники света(звезды невидимые глазом) так и протяженные (например галактики) размером в угловые секунды

Я с этим не спорю.

Тоесть вполне себе оптический прибор(если его настроить и не бить зеркало) увеличивает световой поток на сетчатке для наблюдения как точечных, так и протяженных объектов малого размера (галактик в угловые секунды)

[Zenitchik]

1. Оптика не может увеличить освещенность в принципе 2. Позвольте, но телескоп именно это и делает. Есть термин, аппертура характеристика именно этой его способности

Вы упустили часть контекста.

Ваш оппонент говорил, что нельзя увеличить светосилу, не увеличивая апертуру. Правда, немного корявыми словами.

[Eshma]

Ваш оппонент говорил, что нельзя увеличить светосилу, не увеличивая апертуру

Правда, он путал апертуру с диафрагмой, но какие мелочи

[Zenitchik]

Правда, он путал апертуру с диафрагмой, но какие мелочи

Ну, я и говорю - коряво.

[Eshma]

Ну, я и говорю - коряво.

Это не коряво. Это "увеличение апертуры не работает, потому что существует диафрагма". Коллега просто не понял почему относительное отверстие относительное

[Эрнесто де Сырно]

Это не коряво. Это "увеличение апертуры не работает, потому что существует диафрагма". Коллега просто не понял почему относительное отверстие относительное

Предлагаю рассмотреть один простой вопрос. Допустим есть протяженный объект. Допустим есть простой глаз. Допустим между ними есть какая-то оптическая система. Всякие атмосферные искажения не учитываем.

 

Вопрос: какой будет максимальная плотность потока излучения не сетчатке, которую можно получить совершенствованием оптики? Возможны два ответа. .

1. Увеличением апертуры можно добиться сколь угодно большой плотности светового потока. (яркости картинки). В этом случае можно очень легко сделать вечный двигатель - делаем телескоп с очень большой апертурой, смотрим через него на раскаленный предмет. Изображение на сетчатке нагревается больше, чем предмет. Ставим между ними тепловой двигатель, сетчатку используем как нагреватель, объект - как холодильник.

2. Ограничение все же есть. Но в таком случае вычислить, какое именно. Проще всего исходить из невозможности создания вечного двигателя. А вечный двигатель не получится создать только когда плотность потока излучения ни в одной из частей оптической системы не будет больше, чем на поверхности объекта.

 

[Zenitchik]

Изображение на сетчатке нагревается больше, чем предмет.

Не выйдет. Теплопередача излучением - равновесный процесс. Нагреваемый предмет - сам излучает.

[Eshma]

Предлагаю рассмотреть один простой вопрос.

Полюс. Медведи. Обсудите с ними

Не выйдет. Теплопередача излучением - равновесный процесс.

Удачи вам. "Ваш оппонент говорил, что нельзя увеличить светосилу, не увеличивая апертуру. Правда, немного корявыми словами.", ага щас

Кстати, нагреть до более высокой температуры чем предмет, разумеется, возможно а коллега опять бредит. Нельзя передать большее количество энтальпии

Изменено 4 Jun 2020 пользователем Eshma

[Zenitchik]

Кстати, нагреть до более высокой температуры чем предмет, разумеется, возможно а коллега опять бредит

Но не таким способом. Один из ранних способов определения температуры Солнца базируется на невозможности получить в фокусе зеркала бОльшую температуру, чем температура излучающего тела.

[Эрнесто де Сырно]

Это не коряво. Это "увеличение апертуры не работает, потому что существует диафрагма". Коллега просто не понял почему относительное отверстие относительное

Короче, целый месяц думал, и придумал возражение на ваше утверждение.

Рассмотрим обычный глаз. Допустим, мы смотрим на нагреты до температуры T предмет. При этом сам глаз, сетчатка, и все остальное нагрето до той же температуры T. Чтобы сделать вечный двигатель, нам достаточно нагреть сетчатку хоть чуть-чуть выше температуры T.

 

Рассмотрим внимательнее. Оптическая система глаза формирует изображение объекта на сетчатке. От этого она получает небольшой дополнительный нагрев. Что мешает ей нагреться выше? То, что ровно столько же энергии сетчатка излучает наблюдаемому объекту. Излучение к другим частям глаза тут не имеет значения. Они уже находятся с сетчаткой в тепловом равновесии, так как нагреты до одинаковой температуры. Пусть в нашем случае сетчатка получает общую мощность W от наблюдаемого объекта. Эта же мощность передается обратно на наблюдаемый объект, нам не важно каким путем. Частично передача происходит обратно через оптическую систему глаза, частично - в обход нее. Главное - система находится в РАВНОВЕСИИ. Интенсивность излучения, попадающего на сетчатку, равна интенсивности излучения (и теплопередачи), уходящая с сетчатки.

Предположим, мы разместили между предметом и глазом какой-то оптический прибор, который увеличил размер изображения, но сохранил ту же интенсивность.

Равновесие не сдвинулось: хотя большее изображение принимает больше энергии, оно из за большей площади одновременно больше излучает.

 

А теперь предположим, что утверждение коллеги Eshma верно и можно сделать такой оптический прибор, который увеличит интенсивность излучения на сетчатке. Как глаз должен компенсировать увеличения этой интенсивности? Чтобы увеличить интенсивность своего излучения, глаз может только увеличить совою температуру: то есть сделать её больше T. Вуаля! У нас получился вечный двигатель! Ставим на сетчатку котел, а объект делаем холодильником.

 

По второму закону термодинамики это невозможно, значит коллега Eshma не прав, и никакая пассивная (без внешних источников энергии) оптическая система не может сделать изображение ярче, чем видно невооруженным глазом. Либо мы только что решили энергетическую проблему человечества.

 

PS

Речь идет только о достаточно больших объектах, чтобы не считать их точечными, и не учитывать волновую природу света. Если её учитывать, то доказательтво будет намного сложнее.

Использовались следующие предположения:

1. В оптическую систему не всроен демон максвелла. Она не может определить,  до какой температуры нагрета сама и наблюдаемый объекты. Она хорошо проводит излучение на температуре T.

2. Второй закон термодинамики - невозможна Самопроизвольная (без внешнего подвода энергии) передача энергии от менее нагретого тела к более нагретому.

3. Интенсивность излучения возрастает с увеличением температуры (не важно, по какому закону).

 

Изменено 22 Jul 2020 пользователем Эрнесто де Сырно

[Zenitchik]

А теперь предположим, что утверждение коллеги Eshma верно и можно сделать такой оптический прибор, который увеличит интенсивность излучения на сетчатке. Как глаз должен компенсировать увеличения этой интенсивности? Чтобы увеличить интенсивность своего излучения, глаз может только увеличить совою температуру: то есть сделать её больше T. Вуаля! У нас получился вечный двигатель! Ставим на сетчатку котел, а объект делаем холодильником.

У Вас тут логическая ошибка. Глаз увеличит свою температуру, но не выше температуры источника излучения. Только в пределе он может до неё нагреться.

Вообще, выпишите себе формулы теплового баланса и увидите, что к чему.

[Эрнесто де Сырно]

. Глаз увеличит свою температуру, но не выше температуры источника излучения.

Предполагается, что все уже заранее нагрето до одинаковых температур и тепловое равновесие уже наступило. Да, есть альтернативные пути передачи тепла от сетчатки к объекту и наоборот, и при разной температуре их очень сложно считать. Одинаковая температура сделана специально, чтобы не зарываться в конкретные тепловые расчеты, сколько там сетчатка может отдать за счет теплопроводности, сколько за счет излучения мимо хрусталика. Если все нагрето до одинаковой температуры, то это можно просто не учитывать.

Изменено 22 Jul 2020 пользователем Эрнесто де Сырно

[Zenitchik]

Предполагается, что все уже заранее нагрето до одинаковых температур и тепловое равновесие уже наступило.

Равновесие при одинаковых температурах может наступить только если у нас нет неба, и излучение идёт только между этими двумя объектами.

В реальных же условиях, равновесие наступит при разных температурах. Ну, или, если у нас есть бесконечно большой хрусталик - при равных.

 

Не понимаю, почему Вы упираетесь и не хотите уравнения выписать. За месяц можно с нуля изучить всё, что связано с лучистым теплообменом.

Изменено 22 Jul 2020 пользователем Zenitchik

[Papa Hotel Whisky]

Фасеточные глаз - это головка самонаведения раннего типа. Способная определить направление на факел двигателя и держать его под каким-то углом к курсу полета, для реализации алгоритма наведения. Отличить факел от солнца или тепловой ловушки она не в состоянии.

Классический глаз - это современная оптическая ГСН. Способная к распознаванию образов, умеющая отличить танк от сарая или коровы. Но и цена соответствующая - в разрешающей способности матрицы и мощности алгоритмов обработки.

[Эрнесто де Сырно]

Не понимаю, почему Вы упираетесь и не хотите уравнения выписать. За месяц можно с нуля изучить всё, что связано с лучистым теплообменом.

Хочется придумать как можно более простое доказательство.

Равновесие при одинаковых температурах может наступить только если у нас нет неба, и излучение идёт только между этими двумя объектами. В реальных же условиях, равновесие наступит при разных температурах. Ну, или, если у нас есть бесконечно большой хрусталик - при равных.

Предположим, что все это помещено в (очень?) большой термос, где все вообще нагрето до одинаковой температуры. Перенос тепла внутри него не только лучистый. Сам наблюдаемый объект может быть стенкой термоса, который по температуре и характеру излучения от соседнего участка той же стенки не отличается.

Если есть оптическая система, которая может увеличить интенсивность излучения для такого предельного случая, то она будет работать и в обычном небе. Так как она не знает, что находится в термосе.

Изменено 22 Jul 2020 пользователем Эрнесто де Сырно

[Эрнесто де Сырно]

Фасеточные глаз - это головка самонаведения раннего типа.

Позволю себе с вами не согласиться. В головках самонаведения почти всегда используются именно простые глаза: одна большая линза (антенна) и один или несколько чувствительных элементов.

 

Что больше всего похоже на фасеточный глаз - это инфракрасный охранный датчик. Он состоит из ОДНОГО большого чувствительного элемента и множества линз, которые фокусируют ик излучение. Причем все линзы на один и тот же чувствительный элемент. Причем сами линзы тоже не простые, а составные. Используются линзы Френеля. В таких приборах главное - дешевизна, и экономят буквально каждую копейку. При этом само качество менее важно - он должен просто определить наличие предмета. Даже не нужно определять, где он находится. При этом некоторые особенности охранного датчика прекрасно демонстрируют недостатки фасеточных глаз.

Преимущество такой системы очевидны - простота, и как следствие, дешевизна. Матрица из одного пикселя стоит дешевле, чем из одного мегапикселя. Тем более, инфракрасная матрица, способная реагировать на тепло человеческого тела. При этом этот пиксель ОГРОМЕН. Больше, чем матрица в 10 мегапикселей в каком-нибудь смартфоне.

 

Линзы тоже огромные, каждая из них имеет фокусное расстояния порядка нескольких сантиметров. С точки зрения критерия Релэя все очень плохо. Разрешающая способность у составной линзы определяется размерами её элементов.  Зато составную линзу можно сделать тонкой и чуть-чуть сэкономить на пластмассе. И при этом составная линза одновременно является частью корпуса датчика. Разрешающая способность настолько низкая, что больше одного огромного пикселя ставить смысла нет: линза все равно точнее не сфокусирует. Да и не нужно это. Зато можно все делать на болтающихся во все стороны защелках, и юстировка то же не требуется.

 

Но если еще раз сравнить размеры камеры смартфона, и размеры охранного датчика, то что будет больше и тяжелее?