Los picos de difracción son líneas que irradian desde fuentes de luz brillante y que causan lo que se conoce como efecto de estallido estelar [1] o estrellas solares [2] en fotografías y en la visión. Son artefactos causados por la difracción de la luz alrededor de las paletas de soporte del espejo secundario en telescopios reflectores , o bordes de aberturas de cámara no circulares , y alrededor de las pestañas y los párpados en el ojo.
Si bien su apariencia es similar, este es un efecto diferente a la "mancha vertical" o "floración" que aparece cuando fuentes de luz brillantes son capturadas por un sensor de imagen de dispositivo acoplado a carga (CCD) .
En la gran mayoría de los diseños de telescopios reflectores , el espejo secundario debe ubicarse en el eje central del telescopio y, por lo tanto, debe estar sostenido por puntales dentro del tubo del telescopio. No importa cuán finas sean estas varillas de soporte, ya que difractan la luz entrante de una estrella en cuestión y esto aparece 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 imágenes de la estrella. [3] [4]
Aunque los picos de difracción pueden oscurecer partes de una fotografía y no son deseados en contextos profesionales, a algunos astrónomos aficionados les gusta el efecto visual que dan a las estrellas brillantes (la apariencia de " Estrella de Belén ") e incluso modifican sus refractores para exhibir el mismo efecto [5], o para ayudar con el enfoque cuando se usa 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 el telescopio Herschel y el Schiefspiegler, tienen serias limitaciones, como el astigmatismo y las relaciones focales largas, que los hacen 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 hay un pequeño número de anastigmatos totalmente reflectantes y sin obstrucciones fuera del eje que brindan imágenes ópticamente perfectas.
Los telescopios refractores y sus imágenes fotográficas no tienen el mismo problema ya que sus lentes no están soportadas por paletas de araña.
Los diafragmas de iris con láminas móviles se utilizan en la mayoría de los objetivos de las cámaras modernas para restringir la luz que recibe la película o el sensor. Aunque los fabricantes intentan hacer que la abertura sea circular para conseguir un agradable efecto bokeh , cuando se cierra a números f altos (aberturas pequeñas), su forma tiende a ser la de un polígono con el mismo número de lados que láminas. La difracción esparce las ondas de luz que pasan por la abertura perpendicularmente al borde aproximadamente recto, y cada borde produce dos picos separados 180°. [7] 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 los lados opuestos se superponen. En consecuencia, un diafragma con n láminas produce n picos si n es par, y 2 n picos si n es impar. [8]
Las imágenes de telescopios con espejos segmentados también presentan picos de difracción debidos a la difracción de los bordes de los espejos. Como antes, dos picos son perpendiculares a la orientación de cada borde, lo que da como resultado seis picos (más dos más tenues debido a la araña que sostiene el espejo secundario) en fotografías tomadas por el telescopio espacial James Webb . [9]
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Una lente o un cubreobjetos mal limpiados, o uno con una huella dactilar, pueden tener líneas paralelas que difractan la luz de manera similar a las paletas de soporte. [10] Se pueden distinguir de los picos debido a la apertura no circular, ya que forman una mancha prominente en una sola dirección, y de la floración del CCD por su ángulo oblicuo.
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En la visión normal, la difracción a través de las pestañas (y debido a los bordes de los párpados si uno está entrecerrando los ojos) produce muchos picos de difracción. Si hay viento, el movimiento de las pestañas hace que los picos se muevan y centelleen. Después de un parpadeo, las pestañas pueden volver a una posición diferente y hacer que los picos de difracción salten. Esto se clasifica como un fenómeno entóptico .
El pico de difracción en la visión humana normal también puede ser causado por algunas fibras en el cristalino del ojo, a veces llamadas líneas de sutura . [11]
Un filtro de pantalla cruzada , también conocido como filtro de estrella, crea un patrón de estrellas mediante una rejilla de difracción muy fina incrustada en el filtro o, a veces, mediante el uso de prismas en el filtro. La cantidad de estrellas varía según la construcción del filtro, al igual que la cantidad de puntas que tiene cada estrella.
Se logra un efecto similar al fotografiar luces brillantes a través de una pantalla de ventana con alambres verticales y horizontales. Los ángulos de las barras de la cruz dependen de la orientación de la pantalla con respecto a la cámara. [7]
En la astrofotografía amateur, se puede utilizar una máscara de Bahtinov para enfocar con precisión pequeños telescopios astronómicos. La luz procedente de un punto brillante, como una estrella brillante aislada, que llega a diferentes cuadrantes del espejo primario o de la lente pasa primero a través de rejillas en tres orientaciones diferentes. 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 mueven una con respecto a la otra. Cuando la línea pasa exactamente por el medio de la "X", el telescopio está enfocado y se puede quitar la máscara.
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