DISCLAIMER : DE AUTEUR VAN DEZE PAGINA KAN IN GEEN ENKEL GEVAL VERANTWOORDELIJK GESTELD WORDEN VOOR VERWONDINGEN OF ONGEVALLEN DOOR GEBRUIK VAN LASERLICHT NOCH VOOR ENIG GEVOLG DOOR HET GEBRUIK VAN DE BESCHEVEN TECHNIEKEN HIERONDER. Resultaten van optisch testen vallen ook buiten de verantwoordelijkheid van de auteur.
Optische testen zijn altijd een veeleisende bezigheid. Sommige testen zijn weidverspreid en veelvuldig gebruikt in de optische gemeenschap.
Foucault, Ronchi, Caustic-test zijn zeer fijne testen die meestal alle informatie geven om een optisch oppervlak te corrigeren en te polijsten.
Jammer genoeg geven al deze tests enkel een idee van de fout (plaats en grootte) en nooit een echt meetbare waarde van de fout.
Om dit probleem te verhelpen heeft men een interferometrie-test nodig. Hiermee worden zowel de plaats als de grootte van de fout echt "gemeten" zodat vergelijking tijdens het polijsten mogelijk is.
Er zijn echter 3 negatieve punten:
1. Je zal niet veel informatie vinden over deze tests.
2. Het is geen eenvoudige job om twee lichtbundels constant op elkaar te houden zonder trillingen en dit tot op enkele fracties van een golflengte.
3. Deze testen gebeuren best met monochromatisch licht dus laserlicht. PAS OP met deze lichtbronnen. Laserlicht kan uw ogen snel en onherstelbaar beschadigen.
Voor mijn interferometrie-testen heb ik enkele criteria in gedachten:
1.Makkelijk op te zetten om snel verschillende optische configuraties en oppervlaktes te testen.
2. Zo stabiel mogelijk om verlies van patronen te voorkomen en meetbaarheid gemakkelijker te maken.
3. Transportabel om metingen te doen op complete optische constructies bvb volledig gemonteerde telescopen.
4. Makkelijk op te stellen en af te regelen omdat ook ander mensen hun eigen optiek zouden kunnen testen.
5. Gemaakt uit gemakkelijk te vinden optische componenten, zonder dure referentie-elementen.
De eerste interferometer was van het "Bath"-type.
Hier is een optische layout van mijn thuisgemaakte "gemeenschappelijk-pad-bath- interferometer".(Klik op de afbeelding voor een grotere foto)
Al de gezochte criteria werden in de bovenstaande opstellinge gevonden.
Dit is een gemeenschappelijk pad interferometer. Alle fouten van optische componenten worden uitgewist doordat de terugkerende bundel licht door dezelfde elementen gaat in tegenovergestelde richting..
Het licht-pad is hetvolgende..
De laser werpt een lichtstraal op de " beamsplitter". Deze splitter is gemaakt van twee prisma's (overschot van een oude grote verrekijker). Om beide prisma's een goed oppervlaktecontact te geven werden beide door uitademen bevochtigd. Enkel een ademstoot en dan beide op elkaar drukken en met een licht draaiende bewegingover elkaar bewegen. (één beweging - opgelet van krassen). Deze splitter maakt twee golffronten met dezelfde intensiteit. Je kan de intensiteit van de uitgaande bundels aanpassen door het prisma-stel wat te draaien. Probeer om prisma's te vinden die minstens 25 mm (1inch) lang zijn op hun kleinste zijde en die ook hun gepolijste vlakken hebben doorlopen tot 2 mm van de rand. Alle prisma's die niet tot op 2 mm van de hoek lopen kunnen niet worden gebruikt. eenmaal geajusteerd verkrijg je twee uitgaande bundels licht die ongeveer 1 cm van elkaar zijn verwijderd. (aan de voorzijde van de prisma's) Richt nu de gehele opstelling in de richting van de te meten spiegel zodat de lichtpunten ongeveer in het midden van het te testen spiegeloppervlak vallen. Plaats ook reeds alles op zodat het punt op 5 mm voor de prisma's juist tot op 2 maal de brandpuntsafstand staat (parabolische spiegel) of op 1 keer de brandpuntsafstand voor een sferisch oppervlak. Zoek nu een dubbel-bol lensje dat een diameter heeft van 5 tot 10 mm en plaats dit 10 mm voor het prisma in het midden van een van de stralenbundels. De brandpuntsafstand van deze lens moet zo kort mogelijk zijn om de gehele te testen oppervlakte te belichten.. Probeer enkel optisch componeneten te gebruiken die perfect proper zijn en geen stofddeeltjes bevatten anders verkrijg je zeer storende difractiepatronen door het monogromatische laserlicht.
PAS OP voor terugkaatsende laserstralen. KIJK NOOIT rechtstreeks in een laserstraal. Zelfs teruggekaatste stralen kunnen Uw ogen onherstelbaar beschadigen.
De enige moeilijkheid in het bekomen van interferentie is het afstellen van de opstelling en de spiegel zodat beide lichtbundels perfect op de originele punten van het prisma terugvallen. Je moet de volgende princiepes goed begrijpen.
Interferentie kan enkel worden bekomen indien twee lichtbundels in dezelfde richting bewegen en tesamenvallen. Interferentie komt tot stand door het volgende licht-pad :
De eerste bundel verlaat het prisma en gaat rechtstreeks naar de spiegel (zichtbaar als een puntje) waar het weerkaatst en door de biconvexe lens gaat (dubbelbolle lens). Doordat het een zeer smal bundeltje is wordt de spiegel beschouwd als een perfecte spiegel met een vlak oppervlak zonder vervorming. Deze bundel neemt wel de fout mee van de dubbelbolle lens of een fout in de afstelling ervan. De tweede bundel gaat eerst door de dubbelbolle lens (let op om steeds minstens de brandpuntsafstand van de dubbelbolle lens tussen de lens en het prisma te behouden). Deze bundel gaat uiteen tot aan de te meten spiegel waar het de gehele oppervlakte belicht. Eenmaal teruggekaatst neemt het de fout van de spiegel mee en convergeert het terug tot een puntje dat op het prisma valt (de kant zonder lensje ervoor). Je kan dit puntje controleren met een stukje wit paier dat je net voor het prisma houdt. Stel nu de spiegel zo af dat het puntje perfect op het uitgaande stralenbundeltje valt op het prismaoppervlak. Setl nu de afstand tussen spiegel en meetopstelling zo af dat het focuspunt van de terugkerende stralenbundel even ver voor het prisma valt als het focus-puntje tussen de prisma's en het dubbelbolle lensje. Het focuspunt is het scherpste puntje dat je kan vinden in de stralenbundel.
Wanneer je nu kijkt naar het GEPROJECTEERDE beeld van de uitgaande starelbundel die terug door de prisma's is gegaan (aan de laserzijde uitkomende stralenbundel) kan je de gehele spiegel verlicht zien en bezet met interferentiefrinjes. PAS OP kijk nooit rechtstreeks in deze bundel - gebruik een projectiemethode. Je kan nu alle afstanden bijstellen om stabiele frinjes te verkrijgen die ver genoeg uit elkaar liggen. Hoe dichter bij focus, hoe verder de frinjes uiteen liggen.
Wees niet gefrustreerd als je in het begin niets ziet..... de afstelling is zo cruciaal dat de kleinste fout de oppervlaktes gewoon verlicht zonder dat je ooit frinjes gaat zien.
Een ander type interferometer werd gebouwd met de optische componeneten van het ACG (Astronomical contact group) in Ieper België.
Deze interferometer werkt volgens de princiepes beschreven door Peter Ceravolo. Ceravolo verkocht ooit de optischr componenten aan ACG, nu werden deze gemon,teerd in een vaste opstelling om een tweede interferometer te maken.
Hieronder zie je enkele beelden.
Deze interferometer heeft enkele voordelen en natuurlijk ook enkele nadelen). Het meeste belangrijke punt is dat alle optische componeneten in 1 lijn liggen dus met 1 optische as. Hierdoor bestaat er geen enkele kans dat je fouten introduceert door de meetopstelling. Nadeel is dat je optische componenten nodig hebt die zeer duur uitvallen (bvb een referentie-element)
Op de foto kan je 3 optische componenten vinden.
1. de "grin-lens" dit is een staafje glas met een veranderende optische dichtheid zodat je een andere breking krijgt van het laserlicht volgens de diameter. dit heeft een lenswerking tot gevolg terwijl de oppervlaktes toch vlak zijn. Door deze component gaat het laserlicht uiteen. De laser is het gedeelte dat met rode tape voor de interferometer is bevestigd.
2. De beamsplitter om het laserlicht uit het instrument te brengen.
3. Het referentie-element om een referentie-golffront te maken dat op de spiegel valt en om ook een referentie-golffront te maken dat rechtstreeks terugkeert in het instrument zonder naar de spiegel te gaan.
Andere componenten zijn de spiegel die op de foto niet te zien is. een 5 mw laser en een webcam om het interferentiepatroon op te nemen op een VEILIGE manier.
Het grin-lensje maakt de dat laserstraal uiteengaat en door de beamsplitter naar het referentie-element gaat. Een deel van dit licht gaat direct worden teruggekaatst op het eerste oppervlak van het referentie-element en keert terug naar de beamsplitter waar het buiten het instrument een focuspunt maakt. ( een tweede focuspunt gaat door de beamsplitter en keert terug naar de grin-lens en op het uitgaande straaltje van de laser.
Een tweede gedeelte gaat doorheen het referentie-element en kaatst op de te testen spiegel terug, dit keert terug naar het meetinstrument en gaat door het referentie-element terug naar de beamsplitter waar het wordt afgebogen en ook een focuspunt maakt. Indien beide focus-punten tesamenvallen combineren beide fronten zich en gaan ze interfereren met elkaar.
Enkele voorlopige resultaten zie je hieronder:
een simpele lens
een 30
cm spiegel die we dachten sferisch te zijn..
Het meest interessante was het bekijken van de beelden gemaakt op eenzelfde spiegel met beide interferometers. (BATH interferometer en CERAVOLO interferometer).
De fouten in beide beelden zijn redelijk vergelijkbaar, links is het ceravolo-interferogram en rechts is het bath-interferogram van dezelfde spiegel: een 30 cm sfeer nu ja ... bijna een sfeer.....)
Bemerk dat beide beelden sterk te lijden hebben van luchtwervelingen .....
Er blijft natuurlijk veel ruimte voor verbetering. Hieronder een van de laatste beelden die al een beter en stabieler resultaat geven met meer contrast en minder luchtwervel-problemen.
.
Momenteel wordt er verder gewerkt aan de ceravolo interferometer om deze in een volledige optische stabiele opbouw te plaasten die gemakkelijk af te regelen is.
Voor de interpretatie van de resultaten verwijs ik voorlopig naar een webpagina van een van mijn vrienden die wat voorlopige resultaten weergeeft van deze fijne instrumenten:
http://www.digilife.be/club/johan.vanbeselaere/atm/optics/testing/interferometry/lensinte.htm
laatste update: November 25, 2006