اختبار فوكو ذو الحافة الحادة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
إعداد اختبار فوكو لقياس المرآة

اختبار فوكو ذو الحافة الحادة هو اختبار بصري لقياس شكل المرايا المقعرة المنحنية بدقة . ويستخدمه عادةً هواة صناعة التلسكوبات لتحديد شكل المرايا الرئيسية في التلسكوبات العاكسة . ويتميز هذا الاختبار باستخدام جهاز بسيط وغير مكلف نسبيًا مقارنةً بتقنيات الاختبار الأخرى.

ملخص

وصف الفيزيائي الفرنسي ليون فوكو اختبار فوكو لحافة السكين عام 1858 كوسيلة لقياس الأشكال المخروطية للمرايا البصرية. [ 1 ] يقيس هذا الاختبار أبعاد سطح المرآة عن طريق عكس الضوء على حافة سكين عند مركز انحناء المرآة أو بالقرب منه. ولا يتطلب الأمر سوى جهاز اختبار، يتكون في أبسط صوره في القرن التاسع عشر من مصباح كهربائي ، وقطعة من ورق القصدير بها ثقب صغير، وشفرة حلاقة لتشكيل حافة السكين. ويمكن ضبط جهاز الاختبار على طول المحور السيني (اتجاه قطع السكين) عبر المحور الصادي ( المحور البصري )، وعادةً ما يكون مزودًا بإمكانية ضبط قابلة للقياس بدقة تصل إلى 0.001  بوصة (25  ميكرومتر) أو أفضل على طول خطوط موازية للمحور البصري. [ 2 ] ويمكن لهذا الاختبار قياس أخطاء انحناء المرآة بدقة تصل إلى أجزاء من أطوال موجات الضوء (أو أنغستروم ، أو أجزاء من مليون من البوصة ، أو نانومتر ). [ 3 ] [ 4 ]

أساسيات اختبار فوكو

من الأعلى: مرآة مكافئة تُظهر أنماط الظل لفوكو التي صنعتها حافة السكين داخل نصف قطر الانحناء R (X أحمر)، عند R وخارج R.

يُستخدم اختبار فوكو بشكل شائع من قِبل هواة صناعة التلسكوبات لتحديد خصائص المرايا الرئيسية في التلسكوبات العاكسة . [ 5 ] [ 6 ] توضع المرآة المراد اختبارها عموديًا على حامل. يُضبط جهاز اختبار فوكو على مسافة تساوي نصف قطر انحناء المرآة (نصف القطر R يساوي ضعف البعد البؤري)، مع وجود الثقب الدقيق على أحد جانبي مركز الانحناء (يمكن استخدام شق رأسي قصير موازٍ لحافة السكين بدلًا من الثقب الدقيق). يُضبط الجهاز بحيث يتقاطع شعاع الضوء العائد من مصدر الضوء عبر الثقب الدقيق مع حافة السكين.

عند النظر إلى المرآة من خلف حافة السكين، يظهر نمط على سطحها. إذا كان سطح المرآة جزءًا من كرة مثالية، تبدو المرآة مضاءة بشكل متساوٍ على كامل سطحها. أما إذا كانت المرآة كروية الشكل ولكنها تحتوي على عيوب مثل نتوءات أو انخفاضات، فإن هذه العيوب تبدو مكبرة بشكل كبير. وإذا كان السطح قطعًا مكافئًا ، فعادةً ما تبدو المرآة كحلقة أو معين، مع العلم أن الشكل الدقيق يعتمد على موضع حافة السكين.

يمكن حساب مدى تشابه سطح المرآة مع القطع المكافئ المثالي بوضع قناع كودر [ 7 ] ، أو دبوس إيفرست (نسبةً إلى إيه دبليو إيفرست) [ 8 ]، أو أي علامة أخرى لتحديد المنطقة [ 9 ] فوق المرآة. تُجرى سلسلة من القياسات باستخدام جهاز الاختبار لتحديد أنصاف أقطار انحناء المناطق على طول المحور البصري للمرآة (المحور Y). ثم تُحلل هذه البيانات وتُرسم بيانيًا مقابل منحنى قطع مكافئ مثالي.

تقنيات اختبار أخرى

تُستخدم عدة اختبارات أخرى لقياس المرآة عند مركز انحنائها. يستخدم بعض مصنّعي التلسكوبات نوعًا مختلفًا من اختبار فوكو يُسمى اختبار رونشي، حيث تُستبدل حافة السكين بشبكة (شبيهة بشبكة حيود خشنة جدًا ) تتكون من أسلاك متوازية دقيقة، أو نقش على لوح زجاجي، أو صورة فوتوغرافية سلبية، أو شفافية مطبوعة حاسوبيًا. تُطابق أنماط اختبار رونشي مع أنماط المرايا القياسية أو تُولّد بواسطة الحاسوب.

تشمل المتغيرات الأخرى لاختبار فوكو اختبار غافيولا أو اختبار كاوستيك ، الذي يُمكنه قياس المرايا ذات النسبة البؤرية السريعة بدقة أعلى من اختبار فوكو، الذي تقتصر دقته على حوالي (λ/8) من الطول الموجي على المرايا الصغيرة والمتوسطة الحجم. يُمكن لاختبار كاوستيك قياس المرايا الأكبر حجمًا وتحقيق دقة (λ/20) من ذروة الموجة إلى قاعها باستخدام منصة اختبار قابلة للتعديل من جانب إلى آخر لقياس كل منطقة من كل جانب من جوانب المرآة من مركز انحنائها. [ 10 ]

يستخدم اختبار دال الصفري عدسة محدبة مستوية موضوعة على مسافة قصيرة أمام الثقب الدقيق. مع الوضع الصحيح للعدسة، تظهر المرآة المكافئة مسطحة عند الاختبار بدلاً من شكلها الحلقي، مما يجعل الاختبار أسهل بكثير ولا حاجة للقياسات القطاعية. وقد اخترعه هوراس دال . [ 11 ]

توجد عدة اختبارات تداخلية استُخدمت، منها طريقة ميكلسون-تويمان وطريقة ميكلسون ، وكلاهما نُشر عام ١٩١٨، بالإضافة إلى طريقة لينوفيل وطريقة فيزو . وقد أصبحت الاختبارات التداخلية في متناول الجميع في السنوات الأخيرة بفضل الليزر والكاميرات الرقمية (مثل كاميرات الويب) وأجهزة الحاسوب بأسعار معقولة، إلا أنها لا تزال في المقام الأول منهجية صناعية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ تيكسيرو 1984 ص 68-70 القسم 2.25
  2. ↑ هاربور 2008، صفحة 39
  3. ^ تيكسيرو 1984 ص 70 القسم 2.26
  4. ↑ ساك، فلاديمير (14 يوليو 2006). "4.5.2. اختبار فوكو" . ملاحظات حول بصريات التلسكوب للهواة . فلاديمير ساك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2010 .
  5. ^ تيكسيرو 1984 ص 55-61 القسم 2.21
  6. ↑ هاربور، ديفيد أ. (يوليو 2001). "فهم فوكو: مدخل للمبتدئين (الطبعة الثانية)" . ورشة عمل ATM . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2010 .
  7. ↑ تصميم وحساب شاشات كودر لاختبار فوكو ( مؤرشف بتاريخ 23 فبراير 2021 في أرشيف الإنترنت ) بقلم كين سلاتر ونيلز أولوف كارلين
  8. ↑ جهاز الصراف الآلي ستيلافان: اصنع قناعًا للتشفير؛ اصنع عصا دبوس إيفرست
  9. ↑ هاربور 2008، الصفحات 49-51
  10. ↑ بالدوين، جيف (سبتمبر 2000). "الاختبار الكاوي" . سماء الوادي . جمعية ستوكتون الفلكية. مؤرشف من الأصل في 28 يوليو 2011. تم الاسترجاع في 9 يناير 2011 .
  11. ↑
  • هاربور، ديفيد أ. (يوليو 2013). ويليام ج. ويلكر (محرر). فهم فوكو: مدخل للمبتدئين (  الطبعة الثانية). منشورات سافاير. ISBN 978-1-62374-003-0.
  • تيكسيرو، جان (1984). كيفية صنع تلسكوب (  الطبعة الإنجليزية الثانية). ريتشموند، فيرجينيا: ويلمان-بيل. ISBN 0-943396-04-2.
  • تومسون، ألين جيه (15 أبريل 1947). صنع تلسكوبك الخاص . كامبريدج، ماساتشوستس: دار سكاي للنشر. ASIN B0007DK32U . 

للمزيد من القراءة

  • L. فوكو، "وصف الإجراءات المستخدمة للتعرف على تكوين الأسطح البصرية،" Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences، باريس ، المجلد. 47، الصفحات 958-959 (1858).
  • ل. فوكو، "مذكرات حول إنشاء التلسكوبات باللون الفضي الفضي"، Annales de l'Observatoire Impériale de Paris ، المجلد. 5، الصفحات 197-237 (1859).