Badanie zwierciadła 500 mm metodą cieniową Foucault'a

[Hermes1937]

Ten poniższy tekst ukazał się na sąsiednim forum jeszcze w 2009 roku. Gratulując Arkadiuszowi Kubczakowi sukcesów w budowie swojego teleskopu 500 mm, powtórzę także na tym forum, jak badaliśmy to zwierciadło metodą cieniową Foucaulta:

 

Ostatnio (w 2009 roku - uwaga moja) na prośbę członka naszego Towarzystwa, kol. Arkadiusza Kubczaka, przeprowadzone zostały w naszym Oddziale (PTMA w Warszawie) pomiary zwierciadła o średnicy 500 mm (po raz pierwszy tej średnicy). Zbudowane zostało do tego celu odpowiednio solidne stanowisko pomiarowe, na którym zwierciadło jest zawieszane na stalowej taśmie, co gwarantuje optymalne jego podparcie, tak by w pionowej pozycji nie ulegało odkształceniom.

 

 

"Gwiazdka" noża Foucault'a w czasie pomiarów miała średnicę 0.10 mm, a ekran pomiarowy podzielony został na 9 stref, w tym centralna kołowa. Promień krzywizny zwierciadła przy jego wierzchołku, wynosił 4630 mm (ogniskowa = 2315 mm).

 

 

Zwierciadło 500 mm na nowym stanowisku wywołało spore zainteresowanie...

 

 

Aby uzyskać możliwie miarodajny wynik pomiarów, trzeba było najpierw przeprowadzić szereg prób, gdyż praktyka pokazała, że przy tej średnicy i stosunkowo krótkiej względnej ogniskowej, bardzo ważna jest prawidłowość techniki pomiarów i staranność ich wykonywania. Pomiary zwierciadła, wykonywane przez trzech naszych członków, dawały początkowo różne wyniki - od znacznie gorszych od 1/3 lambda do lepszych od 1/10 lambda (wg kryterium Rayleigha błąd falowy nie może przekroczyć 1/4 lambda).

 

Lucjan Newelski podczas pomiarów zwierciadła. Zdjęcie środkowe - nóż Foucaulta o dokładności odczytów 0.01mm.

 

Ostatecznie wykorzystano pomiary wykonane przez najbardziej doświadczonego w naszej Sekcji Instrumentalnej - Lucjana Newelskiego. Wykonanych zostało po pięć całościowych pomiarów strefowych w dwóch pozycjach zwierciadła. Okazało się wtedy, że druga seria pomiarów po obróceniu zwierciadła o 90 stopni, daje wynik wyraźnie gorszy. Wskazuje to na pewną asymetrię kształtu, typu astygmatycznego.

Z każdej serii pięciu całościowych pomiarów, dwie najgorsze zostały odrzucone, a z pozostałych trzech wzięta została średnia arytmetyczna odczytów z każdej strefy. Ostateczny wynik obydwu serii pomiarów został przeanalizowany przy użyciu znanego komputerowego programu "Figure XP".

 

Poniższe wykresy, ilustrują graficznie wyniki komputerowej analizy wartości obu serii pomiarów:

 

 

I tak, pierwsze średnie dały maksymalną odchyłkę falową 1/10.51 lambda i względną poprzeczną 1.38,

 

 

drugie średnie (po obróceniu zwierciadła o 90°), tylko 1/4.69 lambda i 4.47. Widać różnice w kształcie zwierciadła w zależności od ustawienia zwierciadła (zmiana pozycji o 90 stopni):

 

Podchodząc do sprawy rygorystycznie, należałoby, za wiążacy uznać wynik gorszy. Jeśli jednak podejść do rzeczy od strony statystycznej, pod kątem dystrybucji światła w maksimum interferencyjnym, można odchyłki falowe uśrednić. Wówczas średnia odchyłka kwadratyczna z końcowych dwóch, wyniesie 1/6.7 lambda.

W tej sytuacji, kształt zwierciadła uznany został jako na tyle poprawny, że kwalifikuje się ono do aluminizacji.

 

Powyżej: fotogram pokazujący kształt badanego zwierciadła 500/2315 zza noża Foucault'a, ze środka krzywizny strefy 0.7 D/2. Dodam, że wykonanie tego zdjęcia było wyjatkowo trudne, wymagało wielu prób i późniejszej korekty na komputerze.

 

Tekst i zdjęcia: Lucjan Newelski i Roman Fangor

[franz]

Można z tego wywnioskować, że ta lepsza od 1/8 fali jakość wzdłuż średnicy "A" wpłynie pozytywnie na gorszą od 1/8 fali jakość wzdłuż średnicy "B". Ciekawe podejście. Napisz coś jakie daje obrazy w praktyce

Ja miałem podobnie z lustrem 350 mm. Do 4/5 średnicy, praktycznie do ostatniej strefy pomiarowej było super 1/10 - 1/12 fali,

a ostatnia strefa była 1/4 fali. Złożyłem tubę bez aluminizacji (lustro wtórne było napylone) i okazało się na Księżycu i Jowiszu, że obrazy są piękne jak się przysłoniło tą ostatnią strefę kartonem. Jak się odsłoniło to było fatalnie. Mogło zostać jako lustro 300 mm ale przecież nie o to chodziło. Zanim doprowadzilem lustro do stanu nadającego się do aluminizacji to sporo jeszcze się namęczyłem. Ze średniej mógłbym wyciągnąć całkiem budujące wnioski