Test ostrza noża Foucaulta
Test ostrza noża Foucaulta to test optyczny służący do dokładnego pomiaru kształtu wklęsłych zakrzywionych zwierciadeł . Jest powszechnie używany przez amatorskich twórców teleskopów do wyznaczania zwierciadeł głównych w teleskopach zwierciadlanych . Wykorzystuje stosunkowo prostą, niedrogą aparaturę w porównaniu z innymi technikami testowania.
Przegląd
Test ostrza noża Foucaulta został opisany w 1858 roku przez francuskiego fizyka Léona Foucaulta jako sposób pomiaru stożkowych kształtów zwierciadeł optycznych. Mierzy wymiary powierzchni lustra, odbijając światło od ostrza noża w środku krzywizny lustra lub w jego pobliżu. Aby to zrobić, potrzebuje tylko testera, który w swojej najbardziej podstawowej XIX-wiecznej formie składa się z żarówki , kawałka folii aluminiowej z otworem i żyletki do stworzenia krawędzi noża. Urządzenie testujące można regulować wzdłuż osi X (kierunek cięcia nożem) w poprzek osi Y ( oś optyczna ) i zwykle jest ono wyposażone w mierzalną regulację z dokładnością do 0,001 cala (25 µm) lub lepszą wzdłuż linii równoległych do osi optycznej. Test może mierzyć błędy krzywizny lustra do ułamków długości fali światła (lub angstremów , milionowych części cala lub nanometrów ).
Podstawy testu Foucaulta
Test Foucaulta jest powszechnie używany przez amatorskich twórców teleskopów do obliczania zwierciadeł głównych w teleskopach zwierciadlanych . Badane lustro ustawia się pionowo na stojaku. Tester Foucaulta ustawia się w odległości promienia krzywizny zwierciadła (promień R jest dwukrotnie większy od ogniskowej) z otworem po jednej stronie środka krzywizny (zamiast tego można użyć krótkiej pionowej szczeliny równoległej do krawędzi noża z dziurki). Tester jest tak wyregulowany, że powracająca wiązka z otworkowego źródła światła jest przerywana przez ostrze noża.
Oglądanie lustra zza krawędzi noża pokazuje wzór na powierzchni lustra. Jeśli powierzchnia lustra jest częścią idealnej kuli, lustro wydaje się równomiernie oświetlone na całej powierzchni. Jeśli lustro jest kuliste, ale ma defekty, takie jak wybrzuszenia lub wgłębienia, defekty wydają się znacznie powiększone. Jeśli powierzchnia jest paraboloidalna , lustro zwykle wygląda jak pączek lub romb, chociaż dokładny wygląd zależy od dokładnego położenia krawędzi noża.
Można obliczyć, jak bardzo powierzchnia lustra przypomina idealną parabolę, umieszczając nad lustrem maskę Coudera , szpilkę Everest (po AW Everest) lub inny znacznik strefy. Seria pomiarów testerem, znalezienie promieni krzywizny stref wzdłuż osi optycznej zwierciadła (oś Y). Dane te są następnie redukowane i przedstawiane na wykresie względem idealnej krzywej parabolicznej.
Inne techniki testowania
Stosuje się szereg innych testów, które mierzą zwierciadło w środku krzywizny. Niektórzy producenci teleskopów używają wariantu testu Foucaulta zwanego testem Ronchi, który zastępuje ostrze noża siatką (podobną do bardzo grubej siatki dyfrakcyjnej ) składającą się z cienkich równoległych drutów, wytrawiania na szklanej płytce, negatywu fotograficznego lub przezroczystości drukowanej komputerowo . Wzory testowe Ronchi są dopasowywane do wzorców standardowych luster lub generowane przez komputer.
Inne warianty testu Foucaulta obejmują test Gavioli lub Caustic, który może mierzyć lustra o szybkim współczynniku f / dokładniej niż test Foucaulta, który jest ograniczony do dokładności długości fali około (λ / 8) na małych i średnich lustrach. Test kaustyczny pozwala mierzyć większe zwierciadła i osiągać dokładność (λ/20) między szczytami fali a dolinami, przy użyciu stanowiska testowego, które jest regulowane z jednej strony na drugą, tak aby mierzyć każdą strefę z każdej strony zwierciadła od środka jego krzywizna.
Test zerowy Dall wykorzystuje soczewkę płasko-wypukłą umieszczoną w niewielkiej odległości przed otworem. Przy prawidłowym ustawieniu obiektywu zwierciadło paraboliczne wydaje się płaskie podczas testowania, a nie w kształcie pączka, więc testowanie jest znacznie łatwiejsze, a pomiary strefowe nie są potrzebne. [1]
Istnieje wiele testów interferometrycznych , które zostały wykorzystane, w tym metoda Michelsona-Twymana i Michelsona , obie opublikowane w 1918 r., Metoda Lenouvela i metoda Fizeau . Testy interferometryczne stały się w ostatnich latach bardziej przystępne cenowo dzięki niedrogim laserom, aparatom cyfrowym (takim jak kamery internetowe) i komputerom, ale pozostają głównie metodologią przemysłową.
Zobacz też
- Fotografia Schlierena
- Przewiewny dysk
- Amatorska produkcja teleskopów
- Rozdzielczość kątowa (patrz Rozdzielczość kątowa # Wyjaśnienie do dyskusji na temat kryterium Rayleigha)
- System z ograniczoną dyfrakcją
- Zasada Huygensa-Fresnela # Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie
- Produkcja i testowanie elementów optycznych
- Korektor zerowy
- współczynnik Strehla
- Port, David A (lipiec 2013). William J Welker (red.). Zrozumieć Foucaulta: elementarz dla początkujących (wydanie drugie) . Szafirowe publikacje. ISBN 978-1-62374-003-0 .
- Texereau, Jean (1984). Jak zrobić teleskop (drugie wydanie angielskie) . Richmond, Wirginia: Willman-Bell. ISBN 0-943396-04-2 .
- Thompson, Allyn J (15 kwietnia 1947). Tworzenie własnego teleskopu . Cambridge, MA: Sky Publishing. ASIN B0007DK32U .
Dalsza lektura
- L. Foucault, „Description des procedees zatrudnia pour reconnaitre la configuration des surface optiques”, Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences, Paryż , tom. 47, strony 958-959 (1858).
- L. Foucault, „Mémoire sur la construction des télescopes en verre argenté”, Annales de l'Observatoire impériale de Paris , tom. 5, strony 197-237 (1859).
