Apupeilin testaus

[Ari Haavisto]

No niin, laitetaanpas tästä omaa aihetta. Kun pääpeili on testattu, huonoksi todettu ja uudelleenmuotoilussa, on aika tutkia onko apupeili kelvollinen.

Ajatukseni oli yrittää tehdä Rayleigh vesitesti. Siinä aiheutetaan interferenssi apupeilin pinnan ja vedenpinnan välille ja apupeilin tasomaisuutta siis verrataan vedenpinnan tasomaisuuteen. Juttu tästä löytyy esim. tästä esityksestä: https://www.cloudynights.com/images/Testing_optical_flats_with_the_Raleigh_water_test/Raleigh_water_test.pdf

Ja Ed Jonesin videot: Osa 1 https://www.youtube.com/watchv=a8oPg074bGo
Ja osa 2: https://www.youtube.com/watch?v=TIAqTV2noJk

Katsotaan miten käy. Minullahan ei ole aikomusta itse hioa mitään optiikkaa, joten minulle riittää tieto kuinka tasomainen apupeili on. Jos se on huono, en sinänsä tarvitse tietoa mikä sen huonon muodon tarkka olemus on. Se ehkä hiukan yksinkertaistaa asioita.

Testissä siis laitan apupeilin vesiastiaan, niin että vedenpinta on millin verran peilin pinnan yläpuolella. Vesiastia on tilttialustalla, jolla saan säädettyä peilin ja veden pinnat samantasoisiksi. Astian päälle tulee kollimointilinssi, jonka polttopisteestä sitten valaistaan systeemiä monokromaattisella valolla ja kuvataan kameralla interferenssikuviosta viivojen suoruutta.

Hommasin monokromaattisen valon lähteeksi pienpainenatriumlampun ja virtalähteen. Virtalähteen plugi oli joku Kiina-standardi, mutta virtajohto on irrallinen ja tilalle sopi Canonin laturin piuha. Kokeilin ja valolähde tuntui toimivan.



Napsaisin huoneesta muut valot pois päältä ja värit katosivat, joten kyllä tuo taitaa olla mikä väittääkin olevansa, eli monokromaattinen.



No, sitten värkkäsin vesiastialle tilttialustan. Rungoksi vanhan trampoliinin kaideputkea, josta litistin päät ja ruuvasin kiinni poikki sahatut mikrometrit säätöjaloiksi. Noin pitkällä vipuvarrella varmaan perus ruuvitkin olisi riittäneet, mutta menköön. Mikrometrit varmasti saavat tulevaisuudessa jatkokäyttöä jossain värkissä.



Kun tein aikanaan tuon 600mm putken peilinpidintä, minulla oli mallineena vanhasta keittiön pöytälevystä sahattu 600mm kiekko, joka nyt saa toimia tilttialustan tasona. Ruuvasin putkijalat siihen kiinni.



Ja kas, nyt minulla on tilttialusta hienosäädöllä.




Seuraava sessio on sitten tehdä kamerakolmijalkaan kiinnitys tuolle valonlähteelle, kameralle ja vielä laserille, jonka avulla tilttialusta säädetään. Ja kait tuolle valolle pitää siihen joku varjostin tehdä, jotta valo pääsee hallitusti vain tietystä reiästä kohti peiliä.

[Lauri Kangas]

Erinomaista, seuraan mielenkiinnolla.

Innostuin näistä harjoituksistasi itsekin sen verran että kohta on hallussa pari optista flättiä, kuusituumainen pinnoitettu ja nelituumainen pinnoittamaton jossa kumpikin puoli tasaisia. Pitäisi olla lambda/20 pintaa (lambda/10 aaltorintamaa), pinnoitetusta on raportti ja toisesta pelkkä lupaus. Valaistus tarkoitus tehdä levittämällä tehokasta vihreää laseria.

Saa nähdä mitä kontrastille käy kun tarvitsee testailla pinnoitettua apupeiliä pinnoittamatonta vasten.

Saattaa olla vähän överi ratkaisu kun oma tarkoitus on testailla ebayn parinkympin pikkuisia apupeilejä. No minkäs teet, noilla voi sitten ottaa myös ronchikuvia mistä vain (keskikokoisesta) kaukoputkesta.

[Lauri Kangas]

Astian päälle tulee kollimointilinssi, jonka polttopisteestä sitten valaistaan systeemiä monokromaattisella valolla ja kuvataan kameralla interferenssikuviosta viivojen suoruutta.
...
Seuraava sessio on sitten tehdä kamerakolmijalkaan kiinnitys tuolle valonlähteelle, kameralle ja vielä laserille, jonka avulla tilttialusta säädetään. Ja kait tuolle valolle pitää siihen joku varjostin tehdä, jotta valo pääsee hallitusti vain tietystä reiästä kohti peiliä.

Valoa ei tässä testissä tarvitse tuoda kollimoituna tai mistään pienestä pisteestä.

Kun silmän tai kameran pupilli on riittävän kapea (muutaman millin), ja sen näkemä peilin kuva on kollimointilinssin avulla järjestetty muodostumaan pintoja vastaan kohtisuorista säteistä, niin silloin silmä itse valitsee interferenssin aiheuttaviksi valonsäteiksi juuri ne jotka ovat lähtöisin juuri oikeasta paikasta. Kaikki muu valo menee vain harakoille, eikä vaikuta näkymään mitenkään.

Jos teet itse systeemin jossa valoa lähtee vain tuosta paikasta, joudut asemoimaan silmän/kameran ihan turhan tarkasti vain jotta näkisit ylipäänsä kuvan. Homma on selitetty Malacaran kirjassa kappaleessa 1.2.1.

Sitä kollimointilinssiäkään ei tarvitse jos kamera on tarpeeksi kaukana peilistä. Em. kappaleen mukaan riittävä etäisyys on ainakin viisi kertaa peilin halkaisija. Tuossa kappaleessa on myös laskettu väärästä valon kulmasta aiheutuvan virheen suuruus.

Yleensä newtonin interferometreissä tuo valo järjestetään tulemaan havaitsijan suunnasta käyttämällä läpinäkyvää lasia beamsplitterinä niin, että joko valaistus tai havainto tehdään heijastuksen kautta.

Kokeilisin itse ensin mahdollisimman yksinkertaisesti niin että järjestäisin kameran peilin yläpuolelle em. etäisyyttä korkeammalle, ja lampun sitten kameran taakse paistamaan kameran ohi.

[Ari Haavisto]

Kokeilisin itse ensin mahdollisimman yksinkertaisesti niin että järjestäisin kameran peilin yläpuolelle em. etäisyyttä korkeammalle, ja lampun sitten kameran taakse paistamaan kameran ohi.

Kiitos, tätähän minä kokeilenkin ensin, helpottaa monta asiaa. Täytyy myös tutustua tuohon kappaleeseen. Kun teen kattoripustuksen, sen myötä minulla sitten onkin kaukoputkihuoneessa monokromaattinen valaistusvaihtoehto.

[Ari Haavisto]

Sitä kollimointilinssiäkään ei tarvitse jos kamera on tarpeeksi kaukana peilistä. Em. kappaleen mukaan riittävä etäisyys on ainakin viisi kertaa peilin halkaisija. Tuossa kappaleessa on myös laskettu väärästä valon kulmasta aiheutuvan virheen suuruus

Lueskelin tuota ja minusta se oli annettu ilmaraolle pintojen välillä lambda/6 tjsp, kun taas minulla on vesirako 1mm, johon vielä veden ja ilman ero tuo kerrointa päällekin, niin ne kaavat silloin ampuukin tarvittavan etäisyyden vesikatostakin läpi? Jolloin tarvitsen vedellä kuitenkin sen kollimaattorin kameralle, mutta en tosiaan mitään erityisjärjestelyjä valonlähteelle?

[Ari Haavisto]

Kas, tässä onkin Ed Jonesin sivusto aiheesta myös ja käsittelee juurikin tuota "vesirakoa" myös. Puhuu cosine errorista, joka lienee se kaavoissa ollut ilmaraon osuus. Näyttää linkittäneen samanlaisen fresnelin, minkä itsekin tilasin. Mutta kun linssi kuitenkin on irrallinen ja helppo ottaa pois ja laittaa väliin, niin siitähän se sitten selviää mitä ilman linssiä näkyy ja linssin kanssa.

https://opticaleds.com/atm/the-raleigh-water-test-for-flats/

[Lauri Kangas]

No toden totta. Oli sentään 6 eikä 1/6 kertaa lambda, mutta siitä huolimatta ihan eri kertaluokassa. Kyllähän tuota valoa on siinä tapauksessa väännettävä suoraan juuri kuten Ed kirjoittaakin.

Fringet kyllä näkyy ilmankin linssiä, mutta niiden mutkaisuus tulee vaihtumaan riippuen mistä suunnasta katsoo, ja yhdestäkin suunnasta katsottuna eri puolilla peiliä. Asettamalla linssin paikalleen fringet suoristuvat sellaisiksi, joista voi pinnan muodosta päätellä jotain.

Valaistushan tulee myöskin kulkemaan tuon linssin läpi mutta et tarvitse neulanreikää. Valo kulkee tällaista reittiä.



Tuo ylimpänä oleva lankku esittää diffuusia valonlähdettä, jota lamppusi valaisee joko alapuolelta tai sitten yläpuolelta läpi.

Sen lankun pinnan jokaisesta pisteestä lähtee jokaiseen suuntaan valoa, mutta vain kuvaan nuolilla merkityt valonsäteet päätyvät kameraan asti. Näet kameran kuvassa testattavan apupeilin kautta tuon merkityn kokoisen palasen sitä lankkua (ylösalaisin ja peilikuvana), ja kaikki tuo valo osallistuu järkevän interferenssin syntymiseen.

Mahdollinen neulanreikä asetettaisiin tuohon kameran viereen niin että tuo fokuskimppu pääsee juuri siitä lävitse. Siinä tapauksessa joudut haarukoimaan sekä reiän että kameran asentoa niin, että se valaistu reikä ilmestyy peilissä näkyviin. On toki mahdollista, että tällainen järjestely vähän parantaisi kontrastia mikäli fringet on muuten tosi hailakat.

[Ari Haavisto]

On tuo silti edelleen helpompi kuin se mitä alunperin mietin. Nyt vain kamera kamerajalustaan ja oikealle korkeudelle linssin yläpuolelle ja laserinkin saa siihen kiinni. Ja valonlähde saa vaan hillua jossain siinä kameran yläpuolella. Ei tarvitse rakentaa mitään erityistä, kasa kiinnittimiä vaan ja linssille kehikko.