Apupeilin testaus

[mistral]

Tässä on kyseessä ihan perusesimerkki valon kaksoisluonteesta. Tällainen simppeli geometrinen interferenssi on ihan todistetusti tapahtuva ilmiö, jonka synnyn ja käytöksen pystyy hyvin tarkasti kuvaamaan käyttämällä valon aaltoluonnetta.

Vastaavasti on todistetusti tapahtuvia ilmiöitä, joita ei voi selittää käsittelemällä valoa aaltoina, vaan on käytettävä mallia jossa valo koostuu hiukkasista (tai siis kvantittuneista energiapaketeista). Peruskurssin esimerkki tällaisesta on tietysti Einsteinen valosähköinen ilmiö.

Ajattelin että fotoni on helpompi tapa selittää interferenssi koska aallon tapauksessa osa sen energiasta heijastuu vedestä jolloin aallonpituudet pitenee. Tietysti jos ne pitenee symmetrisesti (molempiin haaroihin menee 50%) niin se auttaa asiaa. Fotonissa taas ei tarvitse huolehtia aallonpituudesta, eikö riitä että interferenssissä on 2 samankätistä fotonia ja destruktiivisessa interferenssissä on 1 oikeakätinen ja 1 vasenkätinen?

[Lauri Kangas]

Ajattelin että fotoni on helpompi tapa selittää interferenssi koska aallon tapauksessa osa sen energiasta heijastuu vedestä jolloin aallonpituudet pitenee. Tietysti jos ne pitenee symmetrisesti (molempiin haaroihin menee 50%) niin se auttaa asiaa. Fotonissa taas ei tarvitse huolehtia aallonpituudesta, eikö riitä että interferenssissä on 2 samankätistä fotonia ja destruktiivisessa interferenssissä on 1 oikeakätinen ja 1 vasenkätinen?

Tämä on ihan omaa keksintöäsi. Todellisuudessa ei tapahdu mitään tuonne päinkään. Aallonpituus (tai oikeastaan taajuus) ei muutu heijastuksessa tai läpäisyssä mihinkään. Tuossa energian pienenemisessä ei ole kyse siitä että niiden kvanttien energia pienenesi, vaan niiden määrä puolittuu, siis amplitudi vähenee, ei taajuus.

Hiukkasluonne ei todellakaan ole helppo tapa selittää interferenssiä. Se ei itseasiassa varmaankaan ole edes mahdollinen. Interferenssin syntyminen on ihan päivän selvä asia kun valoa käsitellään aaltona, ja ihan samoja ilmiöitä on todella helppo demota erilaisilla mekaanisilla aalloilla, esim. veden pinnalla, narua pitkin, jne. Näitä käydään jo lukiossa ihan pitkän fysiikan alkuvaiheessa.

Kun tämä kerran taas meinaa mennä lukiofysiikan uudelleen keksimiseksi, niin olisi varmaan syytä parsia näitä viestejä omaan ketjuun, erilleen apupeilin testeistä...

[mistral]

Tämä on ihan omaa keksintöäsi. Todellisuudessa ei tapahdu mitään tuonne päinkään. Aallonpituus (tai oikeastaan taajuus) ei muutu heijastuksessa tai läpäisyssä mihinkään. Tuossa energian pienenemisessä ei ole kyse siitä että niiden kvanttien energia pienenesi, vaan niiden määrä puolittuu, siis amplitudi vähenee, ei taajuus.

Hiukkasluonne ei todellakaan ole helppo tapa selittää interferenssiä. Se ei itseasiassa varmaankaan ole edes mahdollinen. Interferenssin syntyminen on ihan päivän selvä asia kun valoa käsitellään aaltona, ja ihan samoja ilmiöitä on todella helppo demota erilaisilla mekaanisilla aalloilla, esim. veden pinnalla, narua pitkin, jne. Näitä käydään jo lukiossa ihan pitkän fysiikan alkuvaiheessa.

Kun tämä kerran taas meinaa mennä lukiofysiikan uudelleen keksimiseksi, niin olisi varmaan syytä parsia näitä viestejä omaan ketjuun, erilleen apupeilin testeistä...

Sori unohdin että sm-aalto ei olekaan yksittäinen siniaalto vaan ennemminkin ryöppy josta amplitudia pienentämällä selviää pidentämättä aallonpituutta. Syy miksi otan fotonit mukaan on se kun näitä asioita on tullut pohdittua viime aikoina. Ei tehdä tästä rönsystä sen isompaa, pääasia että paremmin hahmottaa tuon peilimittauksen.

[Lauri Kangas]

Hauholla päästiin vähän kokeilemaan tasaisuuden mittausta, mutta ilman kunnon telinettä homma menee vähän härväämiseksi. Kaksi referenssiflättiä toisiaan vasten (toinen aluminoitu, toinen ei) saatiin laserin valossa hailakat fringet näkyviin, suoruudesta oli vähän vaikea vetää johtopäätöksiä. Seuraavana testikappaleena toimineesta APM:n 1/10 kulmapeilistä ei taas saatu näkymään yhtään mitään, syy jäi tuntemattomaksi. Täytyy palata asiaan kunnon jigin kera. Kuvassa valonlähteenä 14mm säteen tekevä vihreä laser, hajottajana -50mm linssi ja diffuuserina vessapaperi. Hommaan tarvitsee noin kuusi kättä.



Kuva: Ville Bröjer

[rakentelija]

Mielenkiintoisia kuvia AP:lla. Lyhyesti sanottuna eihän nuo hyviltä näytä, virhettä näyttää olevan puolesta aallonpituudesta ylöspäin eikä pinta näytä erityisen hyvälaatuiselta.

Tarkempiin tutkimuksiin pitänee hommata se taso. Sitä kun voi siirtää tutkittavan pinnan päällä ja tehdä painelutestiä jolla voi täysin konkreettisesti tutkia mitä ne pinnat ovat, onko kuperuutta vai koveruutta jne. Huono pinnanlaatu näkyy tietysti vähemmän tasaisina  muhkuraisina viivoina. Toisella tasolla voi myös tutkia kuinka helposti apupeili taipuu ulkoisen voiman vaikutuksesta.

Koneistuspuolella näkyy olevan paljonkin USSR 60-100mm tasojen käyttäjiä ja kyllä ne tekevät täysin suorat viivat jos tutkittava pinta on taso. Sanoisin että ne ovat luotettavuudeltaan aivan eri luokkaa kuin jokin iso apupeili joka on melko ohut ja ilmeisesti vielä kiinni pitimessään joka hyvinkin saattaa olla vääristänyt muodon.

Ylläolevan kuvan testijärjestely ei ole fiksuimmasta päästä. Olen minäkin laseria kokeillut hajoittavilla linsseillä ym. mutta eihän siinä paljoa järkeä ole kun tavallinen loisteputki katon kautta heijastettuna toimii mainiosti ja antaa helposti näkyvän interferenssikuvan. En edes käytä värillistä kalvoa lampun edessä vaikka siten kontrasti luultavasti paranisi edelleen. Eli natriumlamppua tai laseria ei tarvitse valonlähteeksi lainkaan.

Kun heijastaa valon valkoisen katon kautta se on tasaista hajavaloa ja sitten pääsee katsomaan pintoja suoraan ylhäältä päin, hyvin läheltä optista akselia. Tietysti valolaatikko jossa on beamsplitteri antaa mahdollisuuden katsoa suoraan optiselta akselilta mutta en ole kyllä huomannut että katselukulmalla olisi vaikutusta viivojen muotoon.  Toki viivat (renkaat) liikkuvat katselukulman muuttuessa sen mukaan ovatko pinnat koveria vai kuperia toisiinsa nähden mutta ei niiden muoto kokemukseni mukaan muutu. Toki en ole mitään äärimmäisiä katselukulmia käyttänyt vaan pyrkinyt aina katsomaan mahdollisimman läheltä optista akselia.

Kun näitä testejä tekee enemmän niin oppii kyllä huomaamaan että mikä vaikuttaa testiin ja millä ei ole vaikutusta.

[rakentelija]

Eikös silloin kun viivat saa suuremmiksi ja harvempaan, pinnan virhe erottuu suurempana poikkeamana ja viivojen pitäisi myös taipua enemmän, tuon mystisen mutkakohdan pitäisi muuttua jyrkemmäksi? Nythän viivojen harventuessa kulma näyttää pysyvän samana. Eli jotain ihan muuta on tekeillä.

No, nyt plaraamaan flätti-ilmoituksia...

Toki viivat taipuvat enemmän kun ne saa harvempaan mutta ne myös ovat kauempana toisistaan, eli on "enemmän tilaa virheelle".

Siis tutkitaan sitä montaako kaarta interferenssikuvan päälle piirretty suora viiva leikkaa ja se ei tietenkään muutu oli viivoja näkyvissä paljon tai vähän.

Jos viivoja näkyy kymmenittäin on vaikeampi erottaa viivojen kaarevuutta suoraan viivaan verrattuna. Tai se on suorastaan mahdotonta jos liikutaan esim. lambda/4 tasolla tai vielä lähempänä tasomaisuutta.

Eli tarkassa työssä viivaväli pitää saada harvaksi että niiden suoruuden/kaarevuuden saa havaittua riittävän hyvin.



Tässä kuvassa näkyy siis aallonpituuden verran virhettä, kaksi rengasta.