Ensayo de filo de cuchillo de Foucault - Foucault knife-edge test
La prueba de filo de cuchillo de Foucault es una prueba óptica desarrollada hace 150 años para medir con precisión la forma de espejos curvos cóncavos . Es comúnmente utilizado por los fabricantes de telescopios aficionados para calcular espejos primarios en telescopios reflectantes . Utiliza un aparato relativamente simple y económico en comparación con otras técnicas de prueba.
Descripción general
La prueba del filo de la navaja de Foucault fue descrita en 1858 por el físico francés Léon Foucault como una forma de medir las formas cónicas de los espejos ópticos. Mide las dimensiones de la superficie del espejo reflejando la luz en el filo de un cuchillo en o cerca del centro de curvatura del espejo. Para hacerlo, solo necesita un probador que, en su forma más básica del siglo XIX, consiste en una bombilla , un trozo de papel de aluminio con un orificio y una hoja de afeitar para crear el filo de la navaja. El dispositivo de prueba es ajustable a lo largo del eje X (dirección de corte de la cuchilla) a lo largo del eje Y (eje óptico ), y generalmente está equipado con un ajuste medible a 0.001 pulgadas (25 µm) o mejor a lo largo de líneas paralelas al eje óptico. La prueba puede medir errores en la curvatura de un espejo a fracciones de longitudes de onda de luz (o Angstroms , millonésimas de pulgada o nanómetros ).
Conceptos básicos de la prueba de Foucault
Los fabricantes de telescopios aficionados suelen utilizar las pruebas de Foucault para calcular espejos primarios en telescopios reflectores . El espejo a probar se coloca verticalmente en un soporte. El probador Foucault se coloca a la distancia del radio de curvatura del espejo (el radio R es el doble de la distancia focal) con el orificio a un lado del centro de curvatura (en su lugar se puede usar una hendidura vertical corta paralela al filo de la cuchilla). del agujero de alfiler). El probador se ajusta de manera que el rayo de retorno de la fuente de luz estenopeica sea interrumpido por el filo de la cuchilla.
Ver el espejo desde detrás del filo de la navaja muestra un patrón en la superficie del espejo. Si la superficie del espejo es parte de una esfera perfecta, el espejo aparece iluminado uniformemente en toda la superficie. Si el espejo es esférico pero con defectos como protuberancias o depresiones, los defectos aparecen muy aumentados en altura. Si la superficie es paraboloidal , el espejo suele parecer una rosquilla o una pastilla, aunque la apariencia exacta depende de la posición exacta del filo de la navaja.
Es posible calcular qué tan cerca se asemeja la superficie del espejo a una parábola perfecta colocando una máscara Couder , una varilla de Everest (después de AW Everest) u otro marcador de zona sobre el espejo. Una serie de mediciones con el probador, encontrando los radios de curvatura de las zonas a lo largo del eje óptico del espejo (eje Y). Luego, estos datos se reducen y se grafican contra una curva parabólica ideal.
Otras técnicas de prueba
Se utilizan otras pruebas que miden el espejo en el centro de la curvatura. Algunos fabricantes de telescopios utilizan una variante de la prueba de Foucault llamada prueba de Ronchi que reemplaza el filo de la navaja con una rejilla (similar a una rejilla de difracción muy gruesa ) que comprende alambres paralelos finos, un grabado en una placa de vidrio, un negativo de fotografía o una transparencia impresa por computadora. . Los patrones de prueba de Ronchi se comparan con los de los espejos estándar o se generan por computadora.
Otras variantes de la prueba de Foucault incluyen la prueba de Gaviola o cáustica, que puede medir espejos con una relación f / rápida con mayor precisión que la prueba de Foucault, que está limitada a una precisión de longitud de onda de aproximadamente (λ / 8) en espejos pequeños y medianos. La prueba cáustica es capaz de medir espejos más grandes y lograr una precisión de pico a valle de onda (λ / 20) mediante el uso de una etapa de prueba que se ajusta de lado a lado para medir cada zona de cada lado del espejo desde el centro de su curvatura.
La prueba nula de Dall utiliza una lente plano-convexa colocada a una corta distancia frente al orificio. Con la posición correcta de la lente, un espejo parabólico parece plano durante la prueba en lugar de tener forma de rosquilla, por lo que la prueba es mucho más fácil y no se necesitan mediciones zonales. [1]
Hay una serie de pruebas interferométricas que se han utilizado, incluido el método de Michelson-Twyman y el método de Michelson , ambos publicados en 1918, el método de Lenouvel y el método de Fizeau . Las pruebas interferométricas se han hecho más asequibles en los últimos años gracias a láseres, cámaras digitales (como cámaras web) y computadoras asequibles, pero sigue siendo principalmente una metodología industrial.
Ver también
- Fotografía Schlieren
- Disco aireado
- Fabricación de telescopios aficionados
- Resolución angular (consulte Resolución angular # Explicación para la discusión del criterio de Rayleigh)
- Sistema de difracción limitada
- Principio de Huygens-Fresnel # Difracción de rendija única
- Fabricación y prueba de componentes ópticos
- Corrector nulo
- Relación de Strehl
Referencias
- Harbour, David A (julio de 2013). William J. Welker (ed.). Entendiendo a Foucault: una introducción para principiantes (2ª edición) . Publicaciones de zafiro. ISBN 978-1-62374-003-0.
- Texereau, Jean (1984). Cómo hacer un telescopio (segunda edición en inglés) . Richmond, VA: Willman-Bell. ISBN 0-943396-04-2.
- Thompson, Allyn J (15 de abril de 1947). Haciendo su propio telescopio . Cambridge, MA: Sky Publishing. ASIN B0007DK32U .
Otras lecturas
- L. Foucault, "Descripción de los procedimientos empleados para el reconocimiento de la configuración de las superficies ópticas", Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences, París , vol. 47, páginas 958-959 (1858).
- L. Foucault, "Mémoire sur la construction des télescopes en verre argenté", Annales de l'Observatoire impériale de Paris , vol. 5, páginas 197-237 (1859).