Л Сикорук - Телескопы для любителей астрономии
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.
