Разогреть полировальник в теплой воде, уложить на него смоченное водой кольцо и отформовать все вместе (рис, 28, д -- 2, 4, 6, 7, 8, 10). На поверхности полировальника появится углубление, которое не будет полировать вообще. Особенно хорошо так устраняются яма в центре и завал на краю. Незадолго до полного исчезновения канавки заново формуем полировальник зеркалом.
2. В тех случаях, когда мы имеем дело с "буграми" и "валиками", лучше применить местную ретушь -- сполировывание бугра маленьким полировальником. Этот полировальник может быть куском металла или пластмассы, на которую наклеен кусочек фетра, войлока, твердой резины или кожи. Диаметр полировальника должен составлять 1/2--1/3 ширины "валика". В простейшем случае это может быть просто палец. Смачиваем поверхность зеркала вдоль валика, набираем на палец полирит или смазываем полиритом полировальник и начинаем петлеобразными движениями
Рис, 28. Зональные ошибки зеркала и, способы их устранения. а) Теневая картина Фуко, б) теневая картина Ронки (см 29), в) теневой рельеф, г) подрезка полировальника и местная ретушь, д) специальная формовка полировальника. 1 идеальная сфера с "плоским" теневым рельефом, а - завал края, а - подвернутый край, 4 - яма в центре, 5 - бугор в центре, 6 - яма в центре и завал края, 7 подвернутый край и бугор и центре, 8 - канавка, 9 - валик, 10 - яма в центре и канавка.
полировать с большим давлением (рис, 28, г -- 3, 5, 9). Важно ни в коем случае не выходить за пределы зоны, которую мы полируем. Ретушь идет быстро. Опасность сполировать больше, чем надо, очень велика. Поэтому зеркало надо контролировать во время местной ретуши каждые 1--3 минуты, если ретушируется центральный валик или зона небольшого диаметра, и каждые 3--5 минут при сполировывании зоны на краю.
Вместо высокого валика после ретуши получается масса мелких местных ошибок на протяжении всей зоны. По абсолютной величине они гораздо мельче валика. Чтобы их устранить, продолжим полировку на смоляном полировальнике, предварительно отформовав его.
Если зеркало имеет большое число (3--6) зональных ошибок, можно применить полировку по хорде (1/3 диаметра от центра), Такая полировка ведет к быстрому сполировыванию зональных ошибок, но чревата возникновением завала на краю, Поэтому после 3--5 минут полировки по хорде возвращаемся на 15--30 минут к полировке через центр, проверяя после каждого сеанса полировки по хорде зеркало на теневом приборе и обращая большое внимание на край зеркала.
Так как завал края возникает почти при любом нарушении режима полировки, предусмотрим небольшую, но надежную меру для его предупреждения. На зоне примерно в 3--5 мм шириной на самом краю полировальника резко расширим канавки, ослабив па этой зоне полировальник (рис, 28, д - 2). После этого возможно появление подвернутого края, но эта ошибка устраняется очень легко простым увеличением длины штриха. Однако, до возникновения подвернутого края полируем обычным образом.
24. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ФИГУРИЗАЦИИ И ТЕНЕВЫМ ИСПЫТАНИЯМ
Процесс фигуризации и теневых испытаний трудно разделить на составляющие -- это единый творческий процесс, где решающую роль часто играют не только знания, но и интуиция. Вообще, этот процесс настолько интересен сам по себе, что автор, например, часто не торопится с окончанием, пробуя работать и так и этак, находя большое удовольствие в процессе фигуризации, хотя, спору нет, вид совершенно плоской теневой картины--зрелище потрясающее.
В процессе полировки, по словам Дж. Маттьюсона [22], "всегда есть элемент мистики". Отчасти это объясняется тем, что процесс полировки во многом недостаточно изучен, но отчасти и тем, что мастеру самому часто хочется немного мистики, когда фигуризация перестает быть просто технологией, а становится в значительной степени искусством. Не зря Д. Д. Максутов [3] говорил, что оптик предпочитает "колдовать" над самодельной смолой полировальника, не доверяя заводской смоле. (Правда, если вам представится возможность приобрести заводскую полировальную смолу, надо это сделать). Нередко успех дела решает творческий порыв, и чтобы для творчества оставалось побольше времени, надо предупредить причины, которые явно приводят к неприятностям.
Вибрацию зеркала и теневого прибора от проходящего по улице транспорта и ходьбы по комнате можно в значительной мере снизить, если и зеркало, и теневой прибор будут установлены на "оптической скамье". Это может быть толстая доска длиной немного более радиуса кривизны зеркала. Еще лучше, если это будет короб из относительно тонких (40--45 мм) досок. Конечно, такое приспособление трудно держать в квартире, но кружок телескопостроения просто обязан иметь хорошую оптическую скамью. Надо сказать, что вредны не вообще вибрации, а вибрации теневого прибора относительно зеркала. Их-то и можно в значительной степени снизить, применив единое основание.
Турбуленция -- вихреобразные движения воздуха также сильно мешают, затушевывая подлинную теневую картину. Можно проделать такой опыт: на фоне хорошего сферического зеркала поместить руку. Глядя на нее с помощью прибора Фуко, мы легко увидим струи теплого воздуха, которые поднимаются над черным силуэтом руки. Надо постараться разместить всю установку в стороне от отопительных батарей, окон и других источников сквозняков. Если это сделать трудно, можно пучок лучей поместить в подходящую трубу, закрытый короб или под одеяло, повешенное на две рейки.
В ходе полировки зеркало нагревается неравномерно это служит источником других ошибок. После окончания полировки перед началом теневых испытаний надо дать зеркалу "отстояться", чтобы вся его масса прияла температуру окружающего воздуха. 150-мил-лиметровое зеркало требует примерно пятиминутного отстаивания. На последних стадиях полировки 300-миллиметровое зеркало автора отстаивалось 15--20минут. Так как поверхностная яркость теневой картины невелика, испытания надо проводить в темноте. Однако полная темнота нежелательна, поэтому надо позаботиться о слабом освещении, которое позволило бы легко ориентироваться, но не мешало бы чтению теневых картин.
Дифракционные отклонения лучей на краю зеркала могут быть приняты за завал на краю. В действительности эта узкая (2--3 мм) светлая полоска -- проявление волновой природы света. Она видна и на светлой и на теневой сторонах зеркала и этим отличается от завала. Впрочем, если она видна только с одной стороны, можно установить на фоне зеркала карандаш параллельно ножу и, рассматривая дифракцию на краю карандаша и сравнивая ее со светлой полоской на краю зеркала, решить, что же это в действительности. Итак, мы изложили достаточно сведений для того, чтобы читатель мог самостоятельно изготовить сферическое зеркало для своего телескопа. Если на зеркале виден совершенно плоский рельеф -- зеркало первоклассное, если едва заметные признаки теневого рельефа -- оно также первоклассное. Мы помним, что при предфокальном и зафокальном положениях ножа тень на зеркале располагается с одной стороны зеркала, справа или слева. В промежутке между этими положениями на зеркале виден теневой рельеф. Назовем положение ножа, когда он из предфокального положения переходит в положение, при котором на зеркале становится виден теневой рельеф, критическим предфокальным положением ножа, а аналогичное положение ножа между зафокальным положением и положением, когда появляется теневой рельеф,-- критическим зафокальным положением. Рис. 29 показывает серию теневых картин, на которой видно постепенное изменение теневого рельефа по мере продвижения ножа вдоль оптической оси. Критические положения ножа -- а и д. Назовем отрезок оптической оси между критическими положениями ножа продольной аберрацией зеркала.
Эта аберрация вызвана ошибками зеркала. На практике это означает, что когда мы осторожно перемещаем нож вдоль оптической оси, например, удаляя от зеркала, и при этом проходим оба критических положения, то длина перемещения ножа, когда тень ножа справа
Рис. 29. Испытание параболического зеркала по зонам. а) Критическое предфокальное положение ножа. Полутень занимает центральную зону зеркала, б) перемещение ножа на 0,25 от величины продольной аберрации зеркала, диаметр полутени равен 50% диаметра зеркала, в) перемещение ножа на 0,5 величины продольной аберрации, диаметр полутени -- 70% диаметра зеркала, г) перемещение ножа на 0,75 продольной аберрации зеркала, диаметр полутени--87% диаметра зеркала, д) критическое зафокальное положение ножа, полутень лежит на краю зеркала, е) маска из проволоки, надеваемая на зеркало для разметки последнего на зоны (см. 28).
полностью переместится на левую часть зеркала, и есть продольная аберрация зеркала. Если продольная аберрация сферического зеркала в силу наличия зональных ошибок равна для 150--180-миллиметрового зеркала 2--2,5 мм, то зеркало можно считать вполне хорошим. Правда, надо уточнить, что в этом случае допускаются ошибки в сторону завала края, но не в сторону подвернутого края.
Важно отметить, что зеркало должно иметь обязательно плавную форму без резко выраженных зон и "переломов".
25. ПАРАБОЛИЧЕСКОЕ ЗЕРКАЛО
В идеале зеркало должно иметь параболическую форму, но если отступления сферы от параболоида не превышают 1/8 длины волны света, то такая сфера работает точно как параболоид. Параболоид имеет кривизну, меньшую на краях, чем в центре. Это означает, что при испытании теневым прибором, когда "звезда" и нож расположены в центре кривизны, теневая картина для параболоида должна иметь такой же вид, как для зеркала с завалом на краю (см, рис. 29, в). Этот завал -- не любой, а совершенно точно рассчитанный. Разница положений центров кривизны центральной и крайней зон равна
где D -- диаметр зеркала в миллиметрах, а R -- радиус кривизны. Для нашего зеркала эти величины равны 150 мм и 2400 мм соответственно. Продольная аберрация этого параболоида при испытании из центра кривизны равна 2,3 мм. В предфокальном критическом положении ножа на теневой картине виден "бугор" с плоской вершиной -- правую часть занимает на всех зонах тень, а на центральной зоне полутень. По мере передвижения ножа дальше от зеркала становится виден завал, напоминающий бублик. Этот "бублик" лучше всего виден, когда нож находится между двумя критическими положениями, точно посередине. Его "вершина", однако, явно смещена со средних зон ближе к краю зеркала. Расчеты показывают, что при положении ножа точно посередине между критическими положениями "вершина" "бублика" находится на расстоянии 0,7 радиуса заготовки зеркала, в нашем случае для 150-миллиметрового зеркала "вершина" расположена на расстоянии 53 мм от его центра. Наконец, когда нож подойдет к зафокальному критическому положению, вся тень, кроме ободка полутени, на краю зеркала, займет положение на левой стороне зеркала.
Если нам удастся искусственно исказить плоский рельеф так, чтобы он принял форму плавного без "переломов" (резко выраженных зон) "бублика", то это будет означать, что нам удалось из сферы получить параболоид. Еще раз напомним, что не любой завал, а только плавный "бублик" с "вершиной" на расстоянии 0,7 радиуса от центра заготовки зеркала и с заданной продольной аберрацией и есть параболоид.
Рис. 30. Теневые рельефы одного и того же параболического зеркала при различных положениях ножа. Буквенные обозначения те же, что и на рис. 29.
Чтобы получить плавную яму в центре и "опустить" края, надо увеличить кривизну в центре зеркала, чтобы она постепенно уменьшалась при переходе от центра к краю (рис. 30). Для того чтобы получить такую яму, есть несколько способов.
1.Найдем квадратик на полировальнике, центр которого лежит примерно на зоне 0,7r Соскоблим его на толщину 0,5 мм. Каждые 10 минут контролируем зеркало на теневом приборе (рис. 31, а).
2. Расширим канавки на краю, но оставим их нетронутыми в центре до зоны 0,3, как показано на рис. 31, б. Каждые 10 минут контролируем зеркало.
3. Соскоблим тонкий слой (0,5 мм) смолы небольшими участкам в среднем по 1--2 см2 с таким расчетом, чтобы полировальник более всего оказался ослабленным на зоне 0,7. В центральной зоне и на самой крайней зоне оставляем полировальник нетронутым (рис. 31, в). Полируем на подрезанном полировальнике и контролируем зеркало теневым прибором каждые 15 минут.
4. В бумажном круге, наружный диаметр которого на 15--20 мм больше диаметра полировальника, вырежем звезду, как показано на рис. 31, г. Смочим круг водой и наложим на подогретый в воде полировальник. После этого формуем полировальник зеркалом, положив зеркало на смолу, а на зеркало груз. После 3--5 минут такой формовки снимаем груз и в течение 5--10 минут "полируем" без крокуса, не снимая круга. После этого круг снимаем. На поверхности полировальника выдавится звезда. Она и сделает углубление в центре зеркала.
При полировке на подрезанном или отформованном полировальнике возможны зональные ошибки.
Рис. 31. Способы воздействия полировальником на зеркало во время параболизации.
а) Подрезка квадратика на 70%-ной зоне, б) расширение канавок на краю, в) подрезка 70%-ной зоны, г) формовка звезды.
Если это "валик", сполируем его местной ретушью. Если "канава", увеличим подрезку этой зоны.
Исследуя зеркало с помощью тоневого прибора, надо тщательно следить за краем, так как сейчас легко просмотреть непредусмотренный завал края, который выглядит узкой полоской, резко увеличивающей радиус кривизны крайней зоны. Для того чтобы его предупредить, расширим канавки на зоне шириной 3--5 мм на краю полировальника, как это указывалось раньше.
26. КАК УСОВЕРШЕНСТВОВАТЬ ТЕНЕВОЙ ПРИБОР?
До сих пор в качестве источника света мы использовали точечный источник-искусственную звезду. Лучше, однако, применить узкую щель (рис.32,а). Ее ширина около 0,1 мм, а длина 2--4 мм. В простейшем случае на алюминированном кусочке стекла, или
Рис. 32. Усовершенствование теневого прибора. 1 -- лампочка, 2 -конденсор, собирающий свет лампы, 3 -- щель, 4 -- испытуемое зеркало, 5 -изображение щели, 6 -- нож Фуко, 7 -- окно, 8 -- изображение окна.
на стекле, покрытом непрозрачным лаком, проводим лезвием бритвы царапину. Эта щель дает гораздо больше света, и яркость теневого рельефа сильно возрастает. Нож в этом случае должен быть расположен строго параллельно щели. Характер теневой картины от этого никак не меняется.
Можно вместо щели использовать светящийся квадратик или прямоугольничек -матовое стекло, освещенное сзади лампой и ограниченное маской примерно 3 Х 3 мм (рис. 32, б). В этом случае ловим глазом изображение светящегося окна и вводим нож параллельно одной из сторон изображения. В тот момент, когда незакрытой останется только узенькая щель, глаз увидит на экране контрастную теневую картину.
Испытания параболоида требуют плавного перемещения ножа и замеров положения ножа или, иначе, замеров продольных аберраций различных зон зеркала. В простейшем случае передний край площадки, на которой укреплен нож, должен иметь острый срез. При движении ножа площадка перемещается по листу миллиметровки, и любитель делает остро отточенным карандашом пометки на бумаге.
В более совершенном приборе нож перемещается по направляющей, а его перемещения измеряются часовым (дисковым) индикатором или нониусным устройством, например штангенциркулем.
27. "ЗВЕЗДА" И "НОЖ": КАК ДАЛЕКО ОНИ МОГУТ ОТСТОЯТЬ ДРУГ ОТ ДРУГА?
Если нож и искусственная звезда отстоят далеко от оптической оси зеркала и, следовательно, друг от друга, то изображение "звезды" будет отягощено аберрациями, называемыми комой и астигматизмом. Не вдаваясь в подробности, отметим, что это приведет к усложнению теневой картины даже на идеальном зеркале. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы расстояние
Таблица 9
2f
D
110
150
200
250
3000
53
37
27
22
2700
45
32
23
18
2400
38
26
20
16
2100
30
21
16
13
1800
24
17
13
10
1500
18
12
10
8
между ножом и "звездой" в проекции на зеркало было как можно меньше. Роберт Мейджи рассчитал [20] предельные расстояния между "звездою" и ножом, при которых теневая картина еще не искажается. Эти данные приведены в табл. 9, в которой по горизонтали отложены диаметры D зеркал, а по вертикали -- радиусы кривизны 2f (и то и другое в миллиметрах).
Как видно из таблицы, чем светосильнее зеркало и чем меньше его фокусное расстояние, тем ближе друг к другу должны находиться нож и "звезда". Для больших зеркал, имеющих, как правило, большое относительное отверстие (малый относительный фокус) нож и "звезда" расположены гак близко, что их приходится устанавливать на едином основании. В этом случае, при перемещении ножа перемещается и "звезда" (рис. 33). Если мы двигаем нож к зеркалу, к зеркалу же движется и "звезда". Но это означает, что по мере того, как "звезда" приближается к зеркалу, изображение "звезды" с такой же скоростью удаляется от зеркала.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
2. В тех случаях, когда мы имеем дело с "буграми" и "валиками", лучше применить местную ретушь -- сполировывание бугра маленьким полировальником. Этот полировальник может быть куском металла или пластмассы, на которую наклеен кусочек фетра, войлока, твердой резины или кожи. Диаметр полировальника должен составлять 1/2--1/3 ширины "валика". В простейшем случае это может быть просто палец. Смачиваем поверхность зеркала вдоль валика, набираем на палец полирит или смазываем полиритом полировальник и начинаем петлеобразными движениями
Рис, 28. Зональные ошибки зеркала и, способы их устранения. а) Теневая картина Фуко, б) теневая картина Ронки (см 29), в) теневой рельеф, г) подрезка полировальника и местная ретушь, д) специальная формовка полировальника. 1 идеальная сфера с "плоским" теневым рельефом, а - завал края, а - подвернутый край, 4 - яма в центре, 5 - бугор в центре, 6 - яма в центре и завал края, 7 подвернутый край и бугор и центре, 8 - канавка, 9 - валик, 10 - яма в центре и канавка.
полировать с большим давлением (рис, 28, г -- 3, 5, 9). Важно ни в коем случае не выходить за пределы зоны, которую мы полируем. Ретушь идет быстро. Опасность сполировать больше, чем надо, очень велика. Поэтому зеркало надо контролировать во время местной ретуши каждые 1--3 минуты, если ретушируется центральный валик или зона небольшого диаметра, и каждые 3--5 минут при сполировывании зоны на краю.
Вместо высокого валика после ретуши получается масса мелких местных ошибок на протяжении всей зоны. По абсолютной величине они гораздо мельче валика. Чтобы их устранить, продолжим полировку на смоляном полировальнике, предварительно отформовав его.
Если зеркало имеет большое число (3--6) зональных ошибок, можно применить полировку по хорде (1/3 диаметра от центра), Такая полировка ведет к быстрому сполировыванию зональных ошибок, но чревата возникновением завала на краю, Поэтому после 3--5 минут полировки по хорде возвращаемся на 15--30 минут к полировке через центр, проверяя после каждого сеанса полировки по хорде зеркало на теневом приборе и обращая большое внимание на край зеркала.
Так как завал края возникает почти при любом нарушении режима полировки, предусмотрим небольшую, но надежную меру для его предупреждения. На зоне примерно в 3--5 мм шириной на самом краю полировальника резко расширим канавки, ослабив па этой зоне полировальник (рис, 28, д - 2). После этого возможно появление подвернутого края, но эта ошибка устраняется очень легко простым увеличением длины штриха. Однако, до возникновения подвернутого края полируем обычным образом.
24. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ФИГУРИЗАЦИИ И ТЕНЕВЫМ ИСПЫТАНИЯМ
Процесс фигуризации и теневых испытаний трудно разделить на составляющие -- это единый творческий процесс, где решающую роль часто играют не только знания, но и интуиция. Вообще, этот процесс настолько интересен сам по себе, что автор, например, часто не торопится с окончанием, пробуя работать и так и этак, находя большое удовольствие в процессе фигуризации, хотя, спору нет, вид совершенно плоской теневой картины--зрелище потрясающее.
В процессе полировки, по словам Дж. Маттьюсона [22], "всегда есть элемент мистики". Отчасти это объясняется тем, что процесс полировки во многом недостаточно изучен, но отчасти и тем, что мастеру самому часто хочется немного мистики, когда фигуризация перестает быть просто технологией, а становится в значительной степени искусством. Не зря Д. Д. Максутов [3] говорил, что оптик предпочитает "колдовать" над самодельной смолой полировальника, не доверяя заводской смоле. (Правда, если вам представится возможность приобрести заводскую полировальную смолу, надо это сделать). Нередко успех дела решает творческий порыв, и чтобы для творчества оставалось побольше времени, надо предупредить причины, которые явно приводят к неприятностям.
Вибрацию зеркала и теневого прибора от проходящего по улице транспорта и ходьбы по комнате можно в значительной мере снизить, если и зеркало, и теневой прибор будут установлены на "оптической скамье". Это может быть толстая доска длиной немного более радиуса кривизны зеркала. Еще лучше, если это будет короб из относительно тонких (40--45 мм) досок. Конечно, такое приспособление трудно держать в квартире, но кружок телескопостроения просто обязан иметь хорошую оптическую скамью. Надо сказать, что вредны не вообще вибрации, а вибрации теневого прибора относительно зеркала. Их-то и можно в значительной степени снизить, применив единое основание.
Турбуленция -- вихреобразные движения воздуха также сильно мешают, затушевывая подлинную теневую картину. Можно проделать такой опыт: на фоне хорошего сферического зеркала поместить руку. Глядя на нее с помощью прибора Фуко, мы легко увидим струи теплого воздуха, которые поднимаются над черным силуэтом руки. Надо постараться разместить всю установку в стороне от отопительных батарей, окон и других источников сквозняков. Если это сделать трудно, можно пучок лучей поместить в подходящую трубу, закрытый короб или под одеяло, повешенное на две рейки.
В ходе полировки зеркало нагревается неравномерно это служит источником других ошибок. После окончания полировки перед началом теневых испытаний надо дать зеркалу "отстояться", чтобы вся его масса прияла температуру окружающего воздуха. 150-мил-лиметровое зеркало требует примерно пятиминутного отстаивания. На последних стадиях полировки 300-миллиметровое зеркало автора отстаивалось 15--20минут. Так как поверхностная яркость теневой картины невелика, испытания надо проводить в темноте. Однако полная темнота нежелательна, поэтому надо позаботиться о слабом освещении, которое позволило бы легко ориентироваться, но не мешало бы чтению теневых картин.
Дифракционные отклонения лучей на краю зеркала могут быть приняты за завал на краю. В действительности эта узкая (2--3 мм) светлая полоска -- проявление волновой природы света. Она видна и на светлой и на теневой сторонах зеркала и этим отличается от завала. Впрочем, если она видна только с одной стороны, можно установить на фоне зеркала карандаш параллельно ножу и, рассматривая дифракцию на краю карандаша и сравнивая ее со светлой полоской на краю зеркала, решить, что же это в действительности. Итак, мы изложили достаточно сведений для того, чтобы читатель мог самостоятельно изготовить сферическое зеркало для своего телескопа. Если на зеркале виден совершенно плоский рельеф -- зеркало первоклассное, если едва заметные признаки теневого рельефа -- оно также первоклассное. Мы помним, что при предфокальном и зафокальном положениях ножа тень на зеркале располагается с одной стороны зеркала, справа или слева. В промежутке между этими положениями на зеркале виден теневой рельеф. Назовем положение ножа, когда он из предфокального положения переходит в положение, при котором на зеркале становится виден теневой рельеф, критическим предфокальным положением ножа, а аналогичное положение ножа между зафокальным положением и положением, когда появляется теневой рельеф,-- критическим зафокальным положением. Рис. 29 показывает серию теневых картин, на которой видно постепенное изменение теневого рельефа по мере продвижения ножа вдоль оптической оси. Критические положения ножа -- а и д. Назовем отрезок оптической оси между критическими положениями ножа продольной аберрацией зеркала.
Эта аберрация вызвана ошибками зеркала. На практике это означает, что когда мы осторожно перемещаем нож вдоль оптической оси, например, удаляя от зеркала, и при этом проходим оба критических положения, то длина перемещения ножа, когда тень ножа справа
Рис. 29. Испытание параболического зеркала по зонам. а) Критическое предфокальное положение ножа. Полутень занимает центральную зону зеркала, б) перемещение ножа на 0,25 от величины продольной аберрации зеркала, диаметр полутени равен 50% диаметра зеркала, в) перемещение ножа на 0,5 величины продольной аберрации, диаметр полутени -- 70% диаметра зеркала, г) перемещение ножа на 0,75 продольной аберрации зеркала, диаметр полутени--87% диаметра зеркала, д) критическое зафокальное положение ножа, полутень лежит на краю зеркала, е) маска из проволоки, надеваемая на зеркало для разметки последнего на зоны (см. 28).
полностью переместится на левую часть зеркала, и есть продольная аберрация зеркала. Если продольная аберрация сферического зеркала в силу наличия зональных ошибок равна для 150--180-миллиметрового зеркала 2--2,5 мм, то зеркало можно считать вполне хорошим. Правда, надо уточнить, что в этом случае допускаются ошибки в сторону завала края, но не в сторону подвернутого края.
Важно отметить, что зеркало должно иметь обязательно плавную форму без резко выраженных зон и "переломов".
25. ПАРАБОЛИЧЕСКОЕ ЗЕРКАЛО
В идеале зеркало должно иметь параболическую форму, но если отступления сферы от параболоида не превышают 1/8 длины волны света, то такая сфера работает точно как параболоид. Параболоид имеет кривизну, меньшую на краях, чем в центре. Это означает, что при испытании теневым прибором, когда "звезда" и нож расположены в центре кривизны, теневая картина для параболоида должна иметь такой же вид, как для зеркала с завалом на краю (см, рис. 29, в). Этот завал -- не любой, а совершенно точно рассчитанный. Разница положений центров кривизны центральной и крайней зон равна
где D -- диаметр зеркала в миллиметрах, а R -- радиус кривизны. Для нашего зеркала эти величины равны 150 мм и 2400 мм соответственно. Продольная аберрация этого параболоида при испытании из центра кривизны равна 2,3 мм. В предфокальном критическом положении ножа на теневой картине виден "бугор" с плоской вершиной -- правую часть занимает на всех зонах тень, а на центральной зоне полутень. По мере передвижения ножа дальше от зеркала становится виден завал, напоминающий бублик. Этот "бублик" лучше всего виден, когда нож находится между двумя критическими положениями, точно посередине. Его "вершина", однако, явно смещена со средних зон ближе к краю зеркала. Расчеты показывают, что при положении ножа точно посередине между критическими положениями "вершина" "бублика" находится на расстоянии 0,7 радиуса заготовки зеркала, в нашем случае для 150-миллиметрового зеркала "вершина" расположена на расстоянии 53 мм от его центра. Наконец, когда нож подойдет к зафокальному критическому положению, вся тень, кроме ободка полутени, на краю зеркала, займет положение на левой стороне зеркала.
Если нам удастся искусственно исказить плоский рельеф так, чтобы он принял форму плавного без "переломов" (резко выраженных зон) "бублика", то это будет означать, что нам удалось из сферы получить параболоид. Еще раз напомним, что не любой завал, а только плавный "бублик" с "вершиной" на расстоянии 0,7 радиуса от центра заготовки зеркала и с заданной продольной аберрацией и есть параболоид.
Рис. 30. Теневые рельефы одного и того же параболического зеркала при различных положениях ножа. Буквенные обозначения те же, что и на рис. 29.
Чтобы получить плавную яму в центре и "опустить" края, надо увеличить кривизну в центре зеркала, чтобы она постепенно уменьшалась при переходе от центра к краю (рис. 30). Для того чтобы получить такую яму, есть несколько способов.
1.Найдем квадратик на полировальнике, центр которого лежит примерно на зоне 0,7r Соскоблим его на толщину 0,5 мм. Каждые 10 минут контролируем зеркало на теневом приборе (рис. 31, а).
2. Расширим канавки на краю, но оставим их нетронутыми в центре до зоны 0,3, как показано на рис. 31, б. Каждые 10 минут контролируем зеркало.
3. Соскоблим тонкий слой (0,5 мм) смолы небольшими участкам в среднем по 1--2 см2 с таким расчетом, чтобы полировальник более всего оказался ослабленным на зоне 0,7. В центральной зоне и на самой крайней зоне оставляем полировальник нетронутым (рис. 31, в). Полируем на подрезанном полировальнике и контролируем зеркало теневым прибором каждые 15 минут.
4. В бумажном круге, наружный диаметр которого на 15--20 мм больше диаметра полировальника, вырежем звезду, как показано на рис. 31, г. Смочим круг водой и наложим на подогретый в воде полировальник. После этого формуем полировальник зеркалом, положив зеркало на смолу, а на зеркало груз. После 3--5 минут такой формовки снимаем груз и в течение 5--10 минут "полируем" без крокуса, не снимая круга. После этого круг снимаем. На поверхности полировальника выдавится звезда. Она и сделает углубление в центре зеркала.
При полировке на подрезанном или отформованном полировальнике возможны зональные ошибки.
Рис. 31. Способы воздействия полировальником на зеркало во время параболизации.
а) Подрезка квадратика на 70%-ной зоне, б) расширение канавок на краю, в) подрезка 70%-ной зоны, г) формовка звезды.
Если это "валик", сполируем его местной ретушью. Если "канава", увеличим подрезку этой зоны.
Исследуя зеркало с помощью тоневого прибора, надо тщательно следить за краем, так как сейчас легко просмотреть непредусмотренный завал края, который выглядит узкой полоской, резко увеличивающей радиус кривизны крайней зоны. Для того чтобы его предупредить, расширим канавки на зоне шириной 3--5 мм на краю полировальника, как это указывалось раньше.
26. КАК УСОВЕРШЕНСТВОВАТЬ ТЕНЕВОЙ ПРИБОР?
До сих пор в качестве источника света мы использовали точечный источник-искусственную звезду. Лучше, однако, применить узкую щель (рис.32,а). Ее ширина около 0,1 мм, а длина 2--4 мм. В простейшем случае на алюминированном кусочке стекла, или
Рис. 32. Усовершенствование теневого прибора. 1 -- лампочка, 2 -конденсор, собирающий свет лампы, 3 -- щель, 4 -- испытуемое зеркало, 5 -изображение щели, 6 -- нож Фуко, 7 -- окно, 8 -- изображение окна.
на стекле, покрытом непрозрачным лаком, проводим лезвием бритвы царапину. Эта щель дает гораздо больше света, и яркость теневого рельефа сильно возрастает. Нож в этом случае должен быть расположен строго параллельно щели. Характер теневой картины от этого никак не меняется.
Можно вместо щели использовать светящийся квадратик или прямоугольничек -матовое стекло, освещенное сзади лампой и ограниченное маской примерно 3 Х 3 мм (рис. 32, б). В этом случае ловим глазом изображение светящегося окна и вводим нож параллельно одной из сторон изображения. В тот момент, когда незакрытой останется только узенькая щель, глаз увидит на экране контрастную теневую картину.
Испытания параболоида требуют плавного перемещения ножа и замеров положения ножа или, иначе, замеров продольных аберраций различных зон зеркала. В простейшем случае передний край площадки, на которой укреплен нож, должен иметь острый срез. При движении ножа площадка перемещается по листу миллиметровки, и любитель делает остро отточенным карандашом пометки на бумаге.
В более совершенном приборе нож перемещается по направляющей, а его перемещения измеряются часовым (дисковым) индикатором или нониусным устройством, например штангенциркулем.
27. "ЗВЕЗДА" И "НОЖ": КАК ДАЛЕКО ОНИ МОГУТ ОТСТОЯТЬ ДРУГ ОТ ДРУГА?
Если нож и искусственная звезда отстоят далеко от оптической оси зеркала и, следовательно, друг от друга, то изображение "звезды" будет отягощено аберрациями, называемыми комой и астигматизмом. Не вдаваясь в подробности, отметим, что это приведет к усложнению теневой картины даже на идеальном зеркале. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы расстояние
Таблица 9
2f
D
110
150
200
250
3000
53
37
27
22
2700
45
32
23
18
2400
38
26
20
16
2100
30
21
16
13
1800
24
17
13
10
1500
18
12
10
8
между ножом и "звездой" в проекции на зеркало было как можно меньше. Роберт Мейджи рассчитал [20] предельные расстояния между "звездою" и ножом, при которых теневая картина еще не искажается. Эти данные приведены в табл. 9, в которой по горизонтали отложены диаметры D зеркал, а по вертикали -- радиусы кривизны 2f (и то и другое в миллиметрах).
Как видно из таблицы, чем светосильнее зеркало и чем меньше его фокусное расстояние, тем ближе друг к другу должны находиться нож и "звезда". Для больших зеркал, имеющих, как правило, большое относительное отверстие (малый относительный фокус) нож и "звезда" расположены гак близко, что их приходится устанавливать на едином основании. В этом случае, при перемещении ножа перемещается и "звезда" (рис. 33). Если мы двигаем нож к зеркалу, к зеркалу же движется и "звезда". Но это означает, что по мере того, как "звезда" приближается к зеркалу, изображение "звезды" с такой же скоростью удаляется от зеркала.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23