Тест Фуко на острие ножа - Foucault knife-edge test

Тестовая установка Фуко для измерения зеркала

В Тест Фуко на острие ножа оптический тест, разработанный 150 лет назад для точного измерения формы вогнутых изогнутые зеркала. Его обычно используют производители телескопов-любителей для вычисление основные зеркала в отражающие телескопы. Он использует относительно простое и недорогое устройство по сравнению с другими методами тестирования.

Обзор

Тест на острие ножа Фуко был описан в 1858 году французским физиком. Леон Фуко как способ измерения конической формы оптических зеркал.[1] Он измеряет размеры поверхности зеркала, отражая свет острием в центре кривизны зеркала или рядом с ним. Для этого ему нужен только тестер, который в своей основной форме 19 века состоит из лампочка, кусок фольги с отверстием и лезвие бритвы для создания лезвия. Устройство для испытаний регулируется по оси X (направление резания ножа) по оси Y (оптическая ось ) и обычно имеет измеримую регулировку до 0,001 дюйма (25 мкм) или лучше вдоль линий, параллельных оптической оси.[2] Тест может измерять погрешности кривизны зеркала до долей длины волн света (или Ангстремы, миллионных долей дюйм, или же нанометры ).[3][4]

Основы теста Фуко

Сверху: Параболическое зеркало, показывающее образцы теней Фуко, образованные острием лезвия внутри радиуса кривизны R (красный X), в R и снаружи R.

Тестирование Фуко обычно используется любителями телескопов для вычисление основные зеркала в отражающие телескопы.[5][6] Исследуемое зеркало помещают вертикально на подставку. Тестер Фуко устанавливается на расстоянии радиуса кривизны зеркала (радиус R в два раза больше фокусного расстояния) с точечным отверстием с одной стороны от центра кривизны (вместо этого можно использовать короткую вертикальную щель, параллельную кромке ножа. отверстия). Тестер настроен таким образом, что обратный луч от источника света с точечным отверстием прерывается острием.

Если смотреть в зеркало из-за лезвия ножа, на поверхности зеркала виден узор. Если поверхность зеркала является частью идеальной сферы, зеркало кажется равномерно освещенным по всей поверхности. Если зеркало сферическое, но с такими дефектами, как неровности или впадины, дефекты выглядят значительно увеличенными по высоте. Если поверхность параболоидный зеркало обычно выглядит как бублик или ромб, хотя точный вид зависит от точного положения лезвия ножа.

Насколько близко поверхность зеркала напоминает идеальную параболу, можно рассчитать, поместив Couder маска[7] Булавка Эверест (по А. В. Эвересту)[8] или другой маркер зоны[9] над зеркалом. Серия измерений с помощью тестера, определение радиусов кривизны зон вдоль оптической оси зеркала (ось Y). Затем эти данные сокращаются и наносятся на график с идеальной параболической кривой.

Другие методы тестирования

Основные статьи: Тест Ронки и Интерферометрия

Используют ряд других тестов, которые измеряют зеркало в центре кривизны. Некоторые производители телескопов используют вариант теста Фуко, называемый тестом Ронки, который заменяет острие ножа решеткой (похожей на очень грубую дифракционная решетка ), состоящий из тонких параллельных проволок, травления на стеклянной пластине, негативной фотографии или прозрачной пленки, напечатанной на компьютере. Тестовые таблицы Ронки соответствуют образцам стандартных зеркал или генерируются компьютером.

Другие варианты теста Фуко включают Гавиолу или Каустический тест который может измерять зеркала быстрых f / соотношение точнее, чем тест Фуко, который ограничен примерно (λ / 8) длина волны точность на зеркалах малого и среднего размера. Испытание каустиком позволяет измерять зеркала большего размера и достигать (λ / 20) точности волны от пика до впадины с помощью испытательного столика, который регулируется из стороны в сторону, чтобы измерять каждую зону каждой стороны зеркала от центра его кривизна.[10]

В Даля нулевой тест использует плоско-выпуклую линзу, расположенную на небольшом расстоянии перед отверстием. При правильном расположении линзы параболическое зеркало при тестировании выглядит плоским, а не в форме пончика, поэтому тестирование намного проще и зональные измерения не требуются.[1]

Есть ряд интерферометрический тесты, которые были использованы, включая Майкельсон-Твайман и Михельсон оба опубликованы в 1918 г., метод Ленувеля и Физо метод. Интерферометрические испытания в последние годы стали более доступными благодаря доступным лазерам, цифровым камерам (например, веб-камерам) и компьютерам, но по-прежнему остаются в основном промышленной методологией.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Texereau 1984, с. 68-70, раздел 2.25.
  2. ^ Гавань 2008 стр.39
  3. ^ Texereau 1984 стр.70 раздел 2.26
  4. ^ Сацек, Владимир (14 июля 2006 г.). «4.5.2. Тест Фуко». Заметки о ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ ОПТИКЕ ТЕЛЕСКОПОВ. Владимир Сацек. Получено 18 декабря 2010.
  5. ^ Texereau 1984, стр. 55-61, раздел 2.21
  6. ^ Харбор, Дэвид А. (июль 2001 г.). «Понимание Фуко: учебник для начинающих (второе издание)». Мастерская банкомата. Получено 18 декабря 2010.
  7. ^ Проектирование и расчет экранов Couder для тестирования Фуко Кен Слейтер и Нильс Олоф Карлин
  8. ^ Банкомат Stellafane Создайте маску Кудера; Сделайте палку для булавки Everest
  9. ^ Гавань, 2008, стр. 49-51.
  10. ^ Болдуин, Джефф (сентябрь 2000 г.). "Едкий тест". Valley Skies. Стоктонское астрономическое общество. Архивировано из оригинал 28 июля 2011 г.. Получено 9 января, 2011.
  • Харбор, Дэвид А. (июль 2013 г.). Уильям Дж. Велкер (ред.). Понимание Фуко: учебник для начинающих (2-е издание). Сапфировые публикации. ISBN  978-1-62374-003-0.
  • Тексеро, Жан (1984). Как сделать телескоп (второе английское издание). Ричмонд, Вирджиния: Уиллман-Белл. ISBN  0-943396-04-2.
  • Томпсон, Аллин Дж (15 апреля 1947 г.). Создание собственного телескопа. Кембридж, Массачусетс: Sky Publishing. КАК В  B0007DK32U.

дальнейшее чтение

  • Л. Фуко, "Описание процедур, используемых для разведки конфигурации оптических поверхностей", Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences, Париж, т. 47, страницы 958-959 (1858).
  • Л. Фуко, "Память о строительстве телескопов в Аргентине", Annales de l'Observatoire imériale de Paris, т. 5, страницы 197-237 (1859).