Figuryzacja zwierciadła - niezbędna teoria
Tylko idealne warunki pracy doprowadzą do powstania zwierciadła o kształcie sferycznym bliskim doskonałości za pomocą powyższych metod. W świecie rzeczywistym zwierciadło zwykle posiada błędy powierzchni i wymaga korekcji. Jedynym zwierciadłem, którego kształtu nie można poprawić, to takie które spadło na podłogę i roztrzaskało się na kawałki. Celem figuryzacji zwierciadła jest doprowadzenie go do kształtu sferycznego, następnie parabolizacja, choć nie jest to absolutnie niezbędne. Ja uzyskałem kształt paraboidalny bez figuryzacji na sferę. Jednak trzymajmy się metody standardowej, która wiedzie poprzez sferę.
Do figuryzacji zwierciadła będzie potrzebny kolejny rodzaj testu, jednak zanim poznamy jego tajniki, niezbędne jest zapoznanie się z podstawami optyki, które postaram się przedstawić jak najzwięźlej. Chciałbym ograniczyć to do absolutnego minimum i nie odchodzić od zagadnienia optyki zwierciadeł wklęsłych. Niezbędnym jest jednak zrozumienie poniższych informacji, inaczej dalsze studia nad zwierciadłem staną się niejasne. Jeśli ktoś postanowi pogłębić swoją wiedzę, zapraszam do literatury i książek poświęconych optyce. Ja przedstawiam jedynie informacje dla osoby, która chce stworzyć swoje zwierciadło, bez grzebania się w skomplikowanych wzorach i zagadnieniach.
Aby zwierciadło teleskopu skupiało światło pochodzące z nieskończoności w jednym punkcie, musi posiadać kształt paraboidalny. Jeśli zwierciadło będzie wycinkiem sfery, promienie odbite od jego krawędzi zostaną skupione nieco bliżej wzdłuż osi optycznej, niż promienie odbite od jego środka. Pozostawanie przy kształcie sferycznym jest błędem i swojego rodzaju pójściem na łatwiznę. Nie po to pracujemy ciężko tyle czasu, aby uzyskać zwierciadło o wątpliwej jakości. Tutaj nie ma mowy o kompromisach, jeśli nie jesteś perfekcjonistą, w ogóle nie zabieraj się za szlifowanie zwierciadła. Sfera to jest etap przejściowy, z którego rozpoczyna się proces parabolizacji. Obecnie istnieje doskonałe oprogramowanie, które pozwala na figuryzację paraboli z ogromną dokładnością, bez znajomości skomplikowanych wzorów i profesjonalnej wiedzy.
Aby usunąć defekt zwierciadła sferycznego, czyli zrównać światło skupione z krawędzi i środka, należy je odpowiednio zmodyfikować. W tym celu należy nieco pogłębić środek zwierciadła (aby przybliżyć punkt skupienia promieni wewnętrznych) i spłaszczyć jego krawędź (aby oddalić punkt skupienia promieni marginalnych). Gdy przełożymy to na regularną, matematyczną figurę, uzyskamy właśnie kształt paraboidalny. Spójrz na schemat poniżej.
Jak jednak możemy określić rzeczywisty kształt zwierciadła? Nikt nie jest w stanie ocenić na oko, gdzie dokładnie skupione jest światło padające na zwierciadło. Zatem czas zapoznać się z drugą ciekawą właściwością zwierciadła sferycznego i paraboidalnego. Jeśli źródło światła znajduje się w blisko zwierciadła, sytuacja wygląda zupełnie odwrotnie. Zwierciadło sferyczne skupia wtedy światło w jednym punkcie, zwierciadło paraboidalne zaś skupia promienie w różnych punktach na osi optycznej.
Rodzaj deformacji określa wzór:
'p' = -b [(h2/R)+(h4/2R3)]
Powyższego wzoru nie trzeba pamiętać. Najważniejsza jest w nim wartość b. Jeśli wynosi zero, zwierciadło ma kształt sferyczny, gdyż promienie skupiają się w jednym punkcie, nie istnieje więc aberracja podłużna (cały czas odnosimy się do blisko umieszczonego źródła światła). Deformacja o wartości -1 to parabola, ujemna wartość wskazuje, że promienie marginalne skupiają się dalej od zwierciadła niż promienie środkowe. Jeśli wartość b mieści się pomiędzy -1 i 0, figura ma kształt wycinka elipsy, inny rodzaj elipsy określony jest przez wartość b pomiędzy 0 i +1. Poniższa rycina przedstawia rodzaj deformacji powierzchni zwierciadła w zależności od wartości b.
Pisałem, że proces szlifowania zwierciadła jest jak nauka nowego rzemiosła. Czas więc na zbudowanie własnego narzędzia pomiarowego, zwanego nożem Foucaulta.
<- Polerowanie zwierciadła || Test Foucaulta i parabolizacja ->
Opublikowane: 06/22/2011
Autor: Marcin Klapczynski