 |
|
|
(PORADNIK DLA POCZĄTKUJĄCYCH)
BUDUJEMY NÓŻ FOUCAULTA
Nóż Foucaulta jest to przyrząd, dzięki któremu możemy dokładnie określić dokładność
wykonania powierzchni naszego zwierciadła. Dla wielu jest rzeczą nieprawdopodobną,
że tym przyrządem możemy zobaczyć nierówności powierzchni wielkości zaledwie
1:100 000 mm, ale tak jest naprawdę. Metoda badania zwierciadła tym przyrządem jest
tak dokładna, że należy ją wykonywać w zamkniętych pomieszczeniach najlepiej
bez działających grzejników. Wszelkie ruchy powietrza o różnej temperaturze (inna gęstość
powietrza) jest od razu widoczna i wpływa na pomiary.
Jeśli zbliżymy ciepły palec do zwierciadła (nie dotykając go) to po krótkiej chwili na skutek
ogrzewania na zwierciadle utworzy się wybrzuszenie - góra, gdyż szkło nagrzane
rozszerza się. I będzie to widoczne. Tak czuła jest ta metoda.
 |
Powyżej widać jak ogrzane powietrze unosi się nad dłonią.
Poniżej przedstawiona jest na rysunku zasada działania noża Foucaulta.
 |
Przyrząd ten wysyła światło przez malutką dziurkę wykonaną końcem igły w cienkiej
folii aluminiowej i pada na zwierciadło. Po odbiciu się obraz tego punktu powstaje
w odległości promienia krzywizny od zwierciadła czyli w podwójnej ogniskowej.
Można tą metodą z dokładnością do 1 mm zmierzyć ogniskową zwierciadła.
Jak zbudować taki przyrząd pokazują schematyczne rysunki poniżej.
 |
Powyżej widać tzw. "domek", w którym zamknięta jest żarówka od latarki,
a światło od niej wychodzi przez malutki otworek w folii aluminiowej wykonany
końcem igły lub szpilki. Warto trochę "przewoltować" żarówkę, aby uzyskać
jaśniejsze obrazy. Od wewnętrznej strony folii aluminiowej warto dać kawałek
kalki technicznej dla rozproszenia obrazu - daje to bardziej równomierne światło.
 |
Cały przyrząd składa się z domku i ostrej, cienkiej krawędzi - np. żyletki.
Żyletka ta powinna znajdować się jak najbliżej punktowego źródła światła
w tej samej odległości od zwierciadła. Nóż Foucaulta do badań jakościowych,
do których zalicza się figuryzację na sferę, posiada nieruchomą żyletkę.
Do badań ilościowych (zwierciadła paraboliczne) musimy wykonać
ten przyrząd z możliwością poruszania żyletki i dokładnym pomiarze
tych przesunięć. Można wykonać taki przyrząd na bazie suwmiarki.
Właśnie taki mamy w PTMA w Oddziale Warszawskim jak na poniższej fotografii.
 |
Na zdjęciu poniżej widać mojego kolegę Romana Fangora jak lewą ręką
kręcąc śrubą podnosi i opuszcza domek, natomiast prawą ręką kręcąc
oddala lub przybliża żyletkę od zwierciadła.
 |
Bardzo dużo na początku jest kłopotów z prawidłowym ustawieniem noża
względem zwierciadła. Dlatego najlepiej przyrząd ten postawić na statywie
solidnym, nie chwiejącym się, z możliwością regulacji w pionie. Także stojak
pod badane zwierciadło musi być mocno przymocowany do ściany z wkręconymi
w niego trzema śrubami umożliwiającymi regulację zwierciadła, Daje to
powtarzalność ustawienia zwierciadła przy następnym pomiarze.
 |
JAK DZIAŁA NÓŻ FOUCAULTA
Prawidłowe ustawienie noża jest następujące. Domek z żyletką powinien znajdować się
w promieniu krzywizny zwierciadła tak, aby obraz punktowego źródła światła powstawał
na krawędzi żyletki. Aby to zrobić, to zdecydowanie ułatwia to zadanie zdjęcie przykrywki
domku i wówczas żarówka mocno świeci i widoczne są jej dwa odbicia od zwierciadła.
Jedno odbicie jest od naszej wklęsłej powierzchni badanej, a drugie jest od tylnej ścianki.
Należy tak wszystko ustawiać, aby te obydwa odbicia i domek pokrywały się. Tam należy szukać
obrazów. Jak już okiem złapiemy odbicie światła od wklęsłej powierzchni to oko przybliżamy
i oddalamy od zwierciadła tak, aby świeciła cała powierzchnia zwierciadła - wówczas wiemy
mniej więcej gdzie jest promień krzywizny.
Gdy już nauczymy się ustawiać nóż Foucaulta to mamy ustawiony obraz punktowego
źródła światła dokładnie na krawędzi żyletki. Wówczas kręcąc śrubą podnosimy żyletkę
odcinając ilość światła dochodzącą do naszego oka. I wtedy szukamy takiej odległości
całego noża od zwierciadła, przy której całe zwierciadło gaśnie równomiernie całe.
Jeśli "cień" naszej żyletki nachodzi z góry bądź z dołu to należy nóż przybliżyć
bądź oddalić od zwierciadła.
Podczas odcinania światła odbitego od idealnej sfery na nożu Foucaulta
cała powierzchnia gaśnie równocześnie w jednakowym stopniu.
 |
Jeśli są widoczne jakieś obszary, które gasną wcześniej bądź później to wtedy
wiemy, że nasze zwierciadło nie jest sferyczne i potrzebna jest figuryzacja.
Ci, którzy chcą uzyskać kształt paraboliczny maja dużo większy problem.
W tym przypadku trzeba dokonać tzw. pomiarów strefowych zwierciadła
czyli przeprowadzamy analizę ilościową zwierciadła. Należy pomierzyć np. pięć stref
zwierciadła, tak aby wyznaczyć ich ogniskowe. Wówczas po dość skomplikowanych
obliczeniach możemy oszacować jak dokładnie jest ta nasza powierzchnia wykonana.
Poniżej zwierciadło Cassegraina testowane na nożu Foucaulta.
 |
Jeśli zobaczycie, że Wasze zwierciadło ma taki kształt,
to nie oddawajcie go jeszcze do aluminizacji.
