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Titolo: Come è fatto lo specchio di JWST

https://www.jwst.nasa.gov/content/observatory/ote/mirrors/index.html#1c
 
 
 
 
-- 
Lanciata dalla NASA la sonda che cercherà vita intelligente sulla Terra.

 
https://www.jwst.nasa.gov/content/observatory/ote/mirrors/index.html#1c
 
 
Dice che la base delle piastre è fatta di berillio (serve a ridurre il peso 
mantenendo sufficiente rigidità) ricoperto di una pellicola di oro 
(serve per avere maggiore riflettanza nell'infrarosso), ma poi questa 
viene ulteriormente ricoperta di un sottile strato trasparente di silice 
(per la resistenza meccanica, OK).
Però la silice ha dei picchi di assorbimento proprio nell'infrarosso:
https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C14808607&Contrib=IARPA-IR-S&Type=IR-SPEC&Index=0#IR-SPEC
 
(in cm^-1)
https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C14808607&Contrib=IARPA-IR-S&Type=IR-SPEC&Index=0#IR-SPEC
 
(in micron)
Mi pare che ci siano poche finestre pulite, tranne nel NIR 
(near IR, ore 4000 cm^-1): è principalmente questa regione che si 
intende sfruttare?
 
Ciao
Patrizio

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Questione complessa, a cui non so dare una risposta completa. Alla tua 
domanda comunque risponderei no. La regione di lunghezze d'onda 
analizzata, considerando tutti e quattro gli strumenti a bordo, va da 
0.6 a 28 micron, quindi non solo i dintorni della lunghezza d'onda di 
2.5 micron, corrispondente a 4000 cm^-1.
Quelli che fai vedere sono grafici di riflettività, non di assorbimento. 
Riflettività bassa può significare anche trasmissibilità alta, non solo 
assorbimento alto. Vale la regola: riflessione + trasmissione + 
assorbimento = 1 (cioè 100%). E' vero che il vetro trasmette poco 
l'infrarosso, ma si parla di uno spessore di 0.1 micron, cioè 1/10000 di 
millimetro (se avesse lo stesso spessore del sottostante strato in oro). 
E' meno della lunghezza d'onda della luce incidente. Quanto potrà 
assorbire? Credo poco, ma qui ci vorrebbe un esperto.


 (in micron)
 
Quei grafici non sono relativi alla silice,
ma a _granelli_ di sabbia, v.:
 
https://it.wikipedia.org/wiki/Mesh_(unit%C3%A0_di_misura)
 
 
non c'è meraviglia che la riflettenza sia maggiore
di quella del diossido di silicio (quarzo fuso)...
 
Ciao
 
-- 
Giorgio Bibbiani
(mail non letta)

 Giorgio Bibbiani 
 
Grazie anche a te
Patrizio

 assorbire? Credo poco, ma qui ci vorrebbe un esperto.
 
Intanto, chiedo scusa della precipitazione: sicuro degli assorbimenti della 
silice nell'infrarosso, ho preso il primo link utile degno di attendibilità, non
badando a rifessione o assorbimento. Per la questione teorica, specie 
sulla frazione di lunghezza d'onda, credo che ci voglia un fisico.
 
Grazie, comunque
Patrizio

 un impatto significativo o meno è ciò avrei desiderato appurare.
 
Leggo su wiki
 
https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope
 
 
che lo JWST rivela la luce nell'intervallo spettrale I = [0.6, 28.3] um,
 
dai grafici spettrali dell'indice di assorbimento k_l riportati in
 
https://www.seas.ucla.edu/~pilon/Publications/AO2007-1.pdf
 
 
e dalla (13) nello stesso articolo deriva che il coefficiente
di assorbimento in I è massimo (k_l = 3) per lambda = 9 um
e vale alpha = 4Pi * k_l / lambda = 4.2*10^6 m^-1,
quindi perché l'assorbimento attraverso lo strato di SiO_2
nelle peggiori condizioni sia ad es. < 0.1 occorre che lo
spessore dello strato sia
Deltaz < -log(0.9) / alpha = 2.5*10^-8 m,
analoghe considerazioni si possono fare per il picco intorno
a 12.5 um e per quello intorno a 21 um, aggiungo che non
sono riuscito a trovare dati sullo spessore dello strato
di SiO_2 che ricopre lo specchio.
 
Però, le misure nell'articolo citato sono relative alla
temperatura ambiente, mentre il coefficiente di assorbimento
di SiO_2 avrà una dipendenza dalla temperatura, ad es. per
Si amorfo alle 2 lunghezze d'onda (una nel visibile,
l'altra nell'infrarosso vicino) studiate in
 
https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-18-7-540
 
 
risulta che alpha aumenta all'aumentare di T in un certo
intervallo (non specificato nell'abstract).
 
Quindi è possibile che (una o più opzioni possono verificarsi):
1) lo strato di SiO_2 sia molto sottile (dell'ordine di 100 atomi)
2) si accetti che possano presentarsi dei picchi di assorbimento
3) il quarzo fuso non sia veramente tale ma sia drogato o
realizzato con diversa composizione stechiometrica
4) la temperatura dello specchio dell'ordine di qualche
kelvin sia tale che l'assorbimento IR diventi trascurabile
5) o altro.
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 Ciao 
 
Ciao
Patrizio

 
 
Nel powerpoint qui sotto, slide 20, c'è il grafico della reflettività di 
tutti gli specchi costituenti il cammino ottico di JWST.
Per i 18 settori del primario è stata fatta una media dei valori dei 
singoli specchi. Per lunghezze d'onda da 2 micron fino a 20 micron, con 
la risoluzione di 1 nm (se ho capito bene), la riflettività di un 
singolo specchio non scende sotto il 98%. Il 92% si riferisce al cammino 
ottico completo. Le perdite per assorbimento nel singolo specchio non 
superano quindi il 2%.
Poi c'è la slide 6 con le riflettività in funzione della temperatura: 
variazione trascurabile.
 
https://jwst.nasa.gov/resources/SPIE20128442-89RKeski-Kuha.pptx
 
 
C'è anche un pdf, ma in bianco e nero.
https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20120013496/downloads/20120013496.pdf
 
 
Alla luce di ciò, punto sull'opzione 3).
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