Тест Фуко на острие ножа
Тест Фуко на острие ножа — это оптический тест для точного измерения формы вогнутых изогнутых зеркал . Он обычно используется производителями телескопов-любителей для изготовления главных зеркал телескопов -рефлекторов . Он использует относительно простое и недорогое устройство по сравнению с другими методами тестирования.
Обзор
[ редактировать ]Тест Фуко на острие ножа был описан в 1858 году французским физиком Леоном Фуко как способ измерения конической формы оптических зеркал. [1] Он измеряет размеры поверхности зеркала, отражая свет на острие в центре кривизны зеркала или рядом с ним. Для этого ему нужен только тестер, который в своей самой простой форме 19-го века состоит из лампочки , куска фольги с точечным отверстием и лезвия бритвы для создания острия ножа. Испытательное устройство регулируется по оси X (направление ножевого разреза) по оси Y ( оптическая ось ) и обычно оснащено измеримой регулировкой до 0,001 дюйма (25 мкм) или лучше вдоль линий, параллельных оптической оси. [2] Тест может измерять погрешности кривизны зеркала до долей длины волны света (или ангстремов , миллионных долей дюйма или нанометров ). [3] [4]
Основы теста Фуко
[ редактировать ]
Тест Фуко обычно используется производителями телескопов-любителей для расчета главных зеркал телескопов -рефлекторов . [5] [6] Зеркало, подлежащее испытанию, помещают вертикально на подставку. Тестер Фуко устанавливают на расстоянии радиуса кривизны зеркала (радиус R в два раза больше фокусного расстояния) с точечным отверстием на одной стороне от центра кривизны (вместо этого можно использовать короткую вертикальную щель, параллельную кромке ножа). из точечного отверстия). Тестер настроен так, чтобы возвращающийся луч от точечного источника света прерывался острием ножа.
Если смотреть в зеркало из-за острия ножа, на поверхности зеркала можно увидеть узор. Если поверхность зеркала является частью идеальной сферы, зеркало кажется освещенным равномерно по всей поверхности. Если зеркало сферическое, но с дефектами, такими как выпуклости или впадины, дефекты кажутся значительно увеличенными по высоте. Если поверхность параболоидная , зеркало обычно выглядит как пончик или ромб, хотя точный внешний вид зависит от точного положения острия ножа.
Вычислить, насколько зеркальная поверхность похожа на идеальную параболу, можно, разместив маску Кудера : [7] Кнопка Everest (после AW Everest) [8] или другой маркер зоны [9] над зеркалом. Серия измерений тестером, определение радиусов кривизны зон вдоль оптической оси зеркала (ось Y). Затем эти данные преобразуются и отображаются на графике идеальной параболической кривой.
Другие методы тестирования
[ редактировать ]Используется ряд других тестов, при которых зеркало измеряется в центре кривизны. Некоторые производители телескопов используют вариант теста Фуко, называемый тестом Ронки, при котором острие ножа заменяется решеткой (похожей на очень грубую дифракционную решетку ), состоящей из тонких параллельных проволок, гравюры на стеклянной пластине, негатива фотографии или прозрачной пленки, напечатанной на компьютере. . Тестовые шаблоны Рончи соответствуют шаблонам стандартных зеркал или генерируются компьютером.
Другие варианты теста Фуко включают тест Гавиолы или Каустика , который может измерять зеркала с быстрым соотношением f / более точно, чем тест Фуко, который ограничен точностью длины волны примерно (λ / 8) на зеркалах малого и среднего размера. Тест Caustic позволяет измерять зеркала большего размера и достигать точности от пика волны до впадины (λ/20) за счет использования испытательного стенда, который регулируется из стороны в сторону так, чтобы измерять каждую зону каждой стороны зеркала от центра его кривизна. [10]
В нулевом тесте Далла используется плоско-выпуклая линза, помещенная на небольшом расстоянии перед точечным отверстием. При правильном расположении линзы параболическое зеркало при тестировании выглядит плоским, а не пончиковым, поэтому тестирование намного проще и зональные измерения не нужны. [1]
ряд интерферометрических Был использован тестов, включая метод Майкельсона-Тваймана и метод Майкельсона , оба опубликованные в 1918 году, метод Ленувеля и метод Физо . В последние годы интерферометрическое тестирование стало более доступным благодаря доступным лазерам, цифровым камерам (например, веб-камерам) и компьютерам, но остается в основном промышленной методологией.
См. также
[ редактировать ]- Шлирен-фотография
- Воздушный диск
- Изготовление любительского телескопа
- Угловое разрешение (см. Угловое разрешение # Объяснение обсуждения критерия Рэлея)
- Дифракционно-ограниченная система
- Принцип Гюйгенса – Френеля # Дифракция на одной щели
- Изготовление и тестирование оптических компонентов
- Нулевой корректор
- Система Штреля
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тексеро, 1984, стр. 68-70, раздел 2.25.
- ↑ Гавань, 2008, стр. 39.
- ^ Тексеро, 1984, стр.70, раздел 2.26.
- ^ Сачек, Владимир (14 июля 2006 г.). «4.5.2. Тест Фуко» . Заметки о ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ ТЕЛЕСКОПНОЙ ОПТИКЕ . Владимир Сацек . Проверено 18 декабря 2010 г.
- ^ Тексеро, 1984, стр. 55-61 раздел 2.21
- ^ Харбор, Дэвид А. (июль 2001 г.). «Понимание Фуко: Букварь для начинающих (второе издание)» . Мастерская банкомата . Проверено 18 декабря 2010 г.
- ^ Проектирование и расчет экранов Кудера для тестирования Фуко. Архивировано 23 февраля 2021 г. в Wayback Machine Кен Слейтер и Нильс Олоф Карлин.
- ^ Stellafane ATM. Создайте маску Кудера; Сделайте булавку для Эвереста.
- ^ Гавань, 2008, стр. 49-51.
- ^ Болдуин, Джефф (сентябрь 2000 г.). «Каустический тест» . Небеса долины . Стоктонское астрономическое общество. Архивировано из оригинала 28 июля 2011 года . Проверено 9 января 2011 г.
- Харбор, Дэвид А. (июль 2013 г.). Уильям Дж. Велкер (ред.). Понимание Фуко: учебник для начинающих (2-е изд.). Сапфировые публикации. ISBN 978-1-62374-003-0 .
- Тексеро, Жан (1984). Как сделать телескоп (второе английское изд.). Ричмонд, Вирджиния: Уиллман-Белл. ISBN 0-943396-04-2 .
- Томпсон, Аллин Дж. (15 апреля 1947 г.). Изготовление телескопа своими руками . Кембридж, Массачусетс: Sky Publishing. АСИН B0007DK32U .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Л. Фуко, «Описание процессов, используемых для распознавания конфигурации оптических поверхностей», Еженедельные отчеты сессий Академии наук, Париж , вып. 47, страницы 958–959 (1858).
- Л. Фуко, «Мемуары о конструкции телескопов из серебряного стекла», Annales de l'Observatoire Impériale de Paris , vol. 5, страницы 197–237 (1859 г.).
