Оптический плоский - Optical flat

Оптические балетки в футляре. Около 2,5 сантиметра (1 дюйм) в диаметре. Третья слева плоскость стоит на краю, показывая толщину.

Оптическая плоскость λ / 20 с алюминиевым покрытием, образующая зеркало первой поверхности.

Две оптические плоскости протестированы с использованием лазерного излучения с длиной волны 589 нм. При диаметре 2 дюйма (5,1 см) и толщине 0,5 дюйма (13 мм) обе поверхности плоские с точностью до 1/10 длины волны света (58,9 нм), на что указывают идеально прямые полосы.

An оптический плоский это кусок стекла оптического качества притертый и полированный быть чрезвычайно плоским с одной или обеих сторон, обычно в пределах нескольких десятков нанометров (миллиардных долей метра). Они используются с монохроматический свет определить плоскостность (точность поверхности) других поверхностей, оптических, металлических, керамических или иных, посредством вмешательство.^[1] Когда оптическая плоскость помещается на другую поверхность и освещается, световые волны отражаются как от нижней поверхности плоскости, так и от поверхности, на которой она лежит. Это вызывает явление, подобное тонкопленочная интерференция. Отраженные волны интерферируют, создавая узор интерференционные полосы видны как светлые и темные полосы. Расстояние между полосами меньше там, где зазор изменяется быстрее, что указывает на отклонение от плоскостности одной из двух поверхностей. Это похоже на контурные линии, которые можно найти на карте. Плоская поверхность обозначается рисунком из прямых параллельных полос с равным интервалом, в то время как другие узоры обозначают неровные поверхности. Две соседние полосы указывают на половинную разницу в высоте. длина волны используемого света, поэтому, подсчитывая полосы, можно измерить разницу в высоте поверхности с точностью до одного микрометра.

Обычно только одна из двух поверхностей оптической плоскости делается плоской с заданным допуском, и эта поверхность указывается стрелкой на краю стекла.

Оптическим плоскостям иногда дают оптическое покрытие и используется как точность зеркала или же оптические окна для специальных целей, например, в Интерферометр Фабри – Перо или же лазерный резонатор. Оптические плоскости используются в спектрофотометрия также.

Проверка плоскостности

Проверка плоскостности поверхностей с помощью оптических ленточек. Левая поверхность плоская; правая поверхность астигматизм, с кривизной в двух ортогональных направлениях.

Оптический плоский тест, в котором угловой размер источника света слишком мал. Интерференционные полосы видны только в отражении, поэтому свет должен казаться больше, чем плоскость.

Оптическая плоскость обычно помещается на плоскую поверхность для тестирования. Если поверхность чистая и достаточно отражающая, то при освещении испытательного образца белым светом образуются полосы интерференционных полос радужного цвета. Однако, если для освещения детали используется монохроматический свет, такой как гелий, натрий низкого давления или лазер, то образуется серия темных и светлых интерференционных полос. Эти интерференционные полосы определяют плоскостность заготовки относительно оптической плоскости с точностью до доли длины волны света. Если обе поверхности совершенно одинаковой плоскости и параллельны друг другу, интерференционные полосы не образуются. Однако между поверхностями обычно остается воздух. Если поверхности ровные, но крошечный оптический клин Если между ними существует воздух, то образуются прямые параллельные интерференционные полосы, указывающие угол клина (т. е .: более тонкие полосы указывают на более крутой клин, а меньшее количество более широких полос указывает на меньшую часть клина). Форма полос также указывает на форму испытуемой поверхности, поскольку полосы с изгибом, контуром или кольцами указывают на высокие и низкие точки на поверхности, такие как закругленные края, холмы или впадины, или выпуклые и вогнутые поверхности.^[2]

Подготовка

И оптическая плоскость, и проверяемая поверхность должны быть очень чистыми. Малейшая пыль, оседающая между поверхностями, может испортить результат. Даже толщины полосы или отпечатка пальца на поверхностях может хватить, чтобы изменить ширину зазора между ними. Перед испытанием поверхности обычно очень тщательно очищают. Наиболее часто, ацетон используется в качестве чистящего средства, поскольку растворяет большинство масел и полностью испаряется, не оставляя следов. Обычно поверхность очищают методом «перетаскивания», при котором ткань без ворса и царапин смачивают, растягивают и протягивают по поверхности, вытягивая за собой любые загрязнения. Этот процесс обычно выполняется несколько десятков раз, чтобы полностью очистить поверхность от загрязнений. Каждый раз нужно будет использовать новую салфетку, чтобы предотвратить повторное загрязнение поверхностей ранее удаленной пылью и маслами.

Тестирование часто проводится в чистой комнате или в другой среде, свободной от пыли, чтобы пыль не оседала на поверхности между очисткой и сборкой. Иногда поверхности можно собрать, сдвинув их вместе, чтобы соскоблить пыль, которая может попасть на квартиру. Тестирование обычно проводится в среде с контролируемой температурой, чтобы предотвратить деформацию стекла, и должно проводиться на очень устойчивой рабочей поверхности. После тестирования квартиры обычно снова очищаются и хранятся в защитном футляре, а также часто хранятся в среде с регулируемой температурой до следующего использования.

Освещение

Для получения наилучших результатов испытаний для освещения квартир используется монохроматический свет, состоящий только из одной длины волны. Чтобы правильно отобразить полосы, при настройке источника света необходимо учитывать несколько факторов, таких как угол падения между светом и наблюдателем угловой размер источника света по отношению к зрачку глаза и однородности источника света при отражении от стекла.

Можно использовать множество источников монохроматического света. Большинство лазеров излучают свет с очень узкой полосой пропускания и часто обеспечивают подходящий источник света. А гелий-неоновый лазер излучает свет с длиной волны 632 нм (красный), в то время как частота удвоена Nd: YAG лазер излучает свет с длиной волны 532 нм (зеленый). Разные лазерные диоды и твердотельные лазеры с диодной накачкой излучают красный, желтый, зеленый, синий или фиолетовый свет. Лазеры на красителях можно настроить на излучение практически любого цвета. Однако лазеры также испытывают явление, называемое лазерный спекл, который отображается на периферии.

Также можно использовать несколько газовых или металлических ламп. При работе при низком давлении и токе эти лампы обычно излучают свет различной спектральные линии, причем одна или две линии являются наиболее преобладающими. Поскольку эти линии очень узкие, лампы можно комбинировать с узкополосными фильтрами, чтобы изолировать самую сильную линию. Гелиевая газоразрядная лампа дает линию 587,6 нм (желтая), в то время как ртутная лампа производит линию 546,1 (желтовато-зеленый). Кадмий пар образует линию 643,8 нм (красная), но натрий низкого давления формирует линию 589,3 нм (желтая). Из всех ламп натриевая лампа низкого давления - единственная, которая производит единственную линию, не требующую фильтра.

Полосы появляются только в отражении источника света, поэтому оптическая плоскость должна рассматриваться под точным углом падения, под которым свет падает на нее. Если смотреть под углом в ноль градусов (прямо сверху), свет также должен быть под углом в ноль градусов. При изменении угла обзора должен меняться и угол освещения. Свет должен быть расположен так, чтобы его отражение было видно на всей поверхности. Кроме того, угловой размер источника света должен быть во много раз больше, чем размер глаза. Например, если используется лампа накаливания, полосы могут появляться только в отражении нити накала. Если переместить лампу намного ближе к плоскости, угловой размер станет больше, и может показаться, что нить накала покрывает всю плоскость, что дает более четкие показания. Иногда диффузор Может использоваться, например, порошковое покрытие внутри матовых ламп, чтобы обеспечить однородное отражение от стекла. Как правило, измерения будут более точными, когда источник света находится как можно ближе к квартире, но глаз находится как можно дальше.^[3]

Как образуются интерференционные полосы

Как работает интерференция. Расстояние между яркой полосой (а) и темной полосой (b) указывает на изменение длины пути света на 1/2 длины волны, то есть изменение ширины промежутка на 1/4 длины волны. Таким образом, расстояние между двумя яркими или темными полосами указывает на изменение зазора на 1/2 длины волны. Зазор между поверхностями и длина волны световых волн сильно преувеличены.

На схеме справа показана оптическая плоскость, лежащая на испытуемой поверхности. Если две поверхности не будут идеально ровными, между ними будет небольшой зазор. (показано), который будет меняться в зависимости от контура поверхности. Монохроматический свет (красный) светит через плоскость стекла и отражается как от нижней поверхности оптической плоскости, так и от верхней поверхности испытательного образца, а два отраженных луча объединяются и совмещать. Однако луч, отражающийся от нижней поверхности, проходит более длинный путь. Дополнительная длина пути равна удвоенному зазору между поверхностями. Кроме того, луч, отражающийся от нижней поверхности, претерпевает фазовый переворот на 180 °, а луч внутреннее отражение другого луча с нижней стороны оптической плоскости не вызывает обращения фазы. Яркость отраженного света зависит от разницы в длине пути двух лучей:

Если зазор между поверхностями непостоянен, эта интерференция приводит к образованию рисунка из ярких и темных линий или полос, называемого "интерференционные полосы"наблюдаются на поверхности. Они похожи на контурные линии на картах, выявляющих перепады высот нижней тестовой поверхности. Зазор между поверхностями постоянный по краю. Разница в длине пути между двумя соседними яркими или темными полосами составляет одну длину волны света, поэтому разница в зазоре между поверхностями составляет половину длины волны. Поскольку длина волны света очень мала, этот метод позволяет измерить очень небольшие отклонения от плоскостности. Например, длина волны красного света составляет около 700 нм, поэтому разница в высоте между двумя полосами составляет половину, или 350 нм, примерно 1/100 диаметра человеческого волоса.

Математический вывод

Изменение яркости отраженного света в зависимости от ширины зазора ${displaystyle d,}$ можно найти, выведя формулу для суммы двух отраженных волн. Предположим, что z-ось ориентирована по направлению отраженных лучей. Для простоты предположим, что интенсивность А двух отраженных световых лучей одинаково (это почти никогда не бывает так, но результатом различий в интенсивности является просто меньший контраст между светлой и темной полосами). Уравнение для электрического поля синусоидальный луч света, отраженный от верхней поверхности, движущийся по оси z, равен

${displaystyle E_ {1} (z, t) = Acos left ({frac {2pi z} {lambda}} - омега плотно)}$

куда ${displaystyle A,}$ - пиковая амплитуда, λ - длина волны, а ${displaystyle omega = 2pi f,}$ это угловая частота волны. Луч, отраженный от нижней поверхности, будет задерживаться из-за дополнительной длины пути и поворота фазы на 180 ° при отражении, вызывая сдвиг фазы ${displaystyle phi,}$ относительно верхнего луча

${displaystyle E_ {2} (z, t) = Acos left ({frac {2pi z} {lambda}} - omega t + phi ight),}$

куда ${extstyle phi,}$ - разность фаз волн в радианы. Две волны будут совмещать и добавьте: сумма электрических полей двух волн равна

${displaystyle E = E_ {1} + E_ {2} = слева [cos left ({frac {2pi z} {lambda}} - натянутый омега) + cos left ({frac {2pi z} {lambda}} - omega t) + phi ight) ight],}$

С использованием тригонометрическая идентичность для суммы двух косинусов: ${displaystyle cos a + cos b = 2cos left ({a + b over 2} ight) cos left ({a-b over 2} ight),}$, это можно написать

${displaystyle E = 2Acos left ({phi over 2} ight) cos left ({2pi z over lambda} -omega t + {phi over 2} ight),}$

Это представляет волну на исходной длине волны, амплитуда которой пропорциональна косинусу ${extstyle {frac {phi} {2}}}$, поэтому яркость отраженного света колеблется, синусоидальный функция ширины зазора d. Разность фаз ${extstyle phi}$ равна сумме фазового сдвига ${extstyle {2pi вместо лямбда} (2d),}$ из-за разницы в длине пути 2d и дополнительный сдвиг фазы на 180 ° на отражении

${displaystyle phi = {4pi d over lambda} + pi = 2pi left ({2d over lambda} + {1 over 2} ight)}$

поэтому электрическое поле образовавшейся волны будет

${displaystyle E = 2Acos left [pi left ({2d over lambda} + {1 over 2} ight) ight] cos left [{2pi z over lambda} -omega t + pi left ({2d over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} -omega t + pi left ({2d over lambda} + {1 over lambda}-{2d over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} {2d over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda} + {1 over lambda}) + {1 over 2} ight) ight],}$

Это представляет собой колеблющуюся волну, величина которой синусоидально изменяется между ${displaystyle 2A}$ и ноль как ${displaystyle d}$ увеличивается.

• Конструктивное вмешательство: Яркость будет максимальной там, где ${displaystyle left | cos pi left ({2d over lambda} + {1 over 2} ight) ight | = 1,}$, что происходит при

  ${displaystyle {egin {align} pi left ({2d over lambda} + {1 over 2} ight) & = npi, quad nin {0,1,2, ldots} Rightarrow d & = left (n- {1 over 2) } ight) {лямбда над 2} конец {выровнено}}}$

• Разрушительное вмешательство: Яркость будет равна нулю (или, в более общем случае, минимальной), где ${displaystyle left | cos pi left ({2d over lambda} + {1 over 2} ight) ight | = 0,}$, что происходит при

  ${displaystyle {egin {align} pi left ({2d over lambda} + {1 over 2} ight) & = left (n + {1 over 2} ight) pi, quad nin {0,1,2, ldots} Rightarrow d & = n {лямбда больше 2} конец {выровнено}}}$

Таким образом, светлая и темная полосы чередуются, причем разделение между двумя соседними яркими или темными полосами представляет собой изменение длины зазора на одну половину длины волны (λ / 2).

Точность и ошибки

Две квартиры λ / 10 на 589 нм. Хотя на обеих поверхностях есть неровности, тест показывает, что обе они плоские относительно друг друга. По мере отжима тонкая бахрома расширяется, пока не останется только одна бахрома.

Тепловое изображение оптической плоскости после нескольких секунд работы. Более теплые участки увеличивают толщину квартиры по сравнению с более холодными участками, соответственно искажая поверхность.

Как это ни парадоксально, полосы не существуют внутри зазора или самой квартиры. Интерференционные полосы на самом деле образуются, когда все световые волны сходятся в глазу или камере, формируя изображение. Поскольку изображение представляет собой совокупность всех сходящихся волновых фронтов, мешающих друг другу, плоскостность испытательного образца может быть измерена только относительно плоскостности оптической плоскости. Любые отклонения на плоскости будут добавлены к отклонениям на тестовой поверхности. Следовательно, поверхность, отполированная до плоскостности λ / 4, не может быть эффективно протестирована с помощью плоскости λ / 4, так как невозможно определить, где находятся ошибки, но ее контуры могут быть выявлены путем тестирования с более точными поверхностями, такими как λ / 4. / 20 или λ / 50 оптический плоский. Это также означает, что и освещение, и угол обзора влияют на точность результатов. При освещении или просмотре под углом расстояние, которое свет должен пройти через зазор, больше, чем при прямом освещении. Таким образом, по мере того, как угол падения становится более крутым, полосы также будут двигаться и изменяться. Угол падения 0 градусов обычно является наиболее желательным как для освещения, так и для просмотра. К сожалению, невооруженным глазом этого добиться обычно невозможно. Много интерферометры использовать светоделители чтобы получить такой угол. Поскольку результаты зависят от длины волны света, точность также можно повысить, используя свет с более короткими длинами волн, хотя линия 632 нм от гелий-неонового лазера часто используется в качестве стандарта.^[4]

Никакая поверхность никогда не бывает полностью плоской. Следовательно, любые ошибки или неровности, существующие на оптической плоскости, повлияют на результаты теста. Оптические плоскости чрезвычайно чувствительны к изменениям температуры, что может вызвать временные отклонения поверхности из-за неровностей. тепловое расширение. Стекло часто плохо теплопроводность, чтобы добраться до тепловое равновесие. Простое обращение с квартирами может передать достаточно тепла, чтобы свести на нет результаты, поэтому такие очки, как плавленый кварц или же боросиликатный используются, которые имеют очень низкие коэффициенты теплового расширения. Стекло должно быть твердым и очень устойчивым и обычно очень толстым, чтобы предотвратить сгибание. При измерении в нанометровом масштабе малейшее давление может заставить стекло прогнуться настолько, что исказит результаты. Следовательно, также необходима очень плоская и устойчивая рабочая поверхность, на которой можно проводить испытание, предотвращая провисание как плоского, так и испытательного образца под их общим весом. поверхностная плита используется как рабочая поверхность, обеспечивая устойчивую столешницу для тестирования. Чтобы обеспечить еще более плоскую поверхность, иногда испытание может быть выполнено поверх другой оптической плоскости, с испытательной поверхностью, зажатой посередине.

Абсолютная ровность

Абсолютная плоскостность - это плоскостность объекта, измеренная относительно абсолютная шкала, в котором эталонная плоскость (эталон) полностью лишена неровностей. Плоскостность любой оптической плоскости относительно плоскостности оригинала. стандарт который использовался для его калибровки. Следовательно, поскольку на обеих поверхностях есть неровности, существует несколько способов узнать истинную, абсолютную плоскостность любой оптической плоскости. Единственная поверхность, которая может достичь почти абсолютной плоскостности, - это жидкая поверхность, такая как ртуть, и иногда может достигать показаний плоскостности с точностью до λ / 100, что соответствует отклонению всего 6,32 нм (632 нм / 100). Однако жидкие лыски очень сложно использовать и правильно выровнять, поэтому они обычно используются только при подготовке стандартной квартиры для калибровки других лыков.^[5]

Другой метод определения абсолютной плоскостности - это «тест трех плоскостей». В этом тесте сравниваются друг с другом три квартиры одинакового размера и формы. Анализируя шаблоны и их различные фазовые сдвиги можно экстраполировать абсолютные контуры каждой поверхности. Обычно для этого требуется не менее двенадцати отдельных тестов, сравнивая каждую плоскость с каждой другой как минимум в двух разных ориентациях. Чтобы устранить любые ошибки, плоские поверхности иногда можно тестировать, опираясь на край, а не лежа, что помогает предотвратить провисание.^[6][7]

Отжимание

Оптические плоскости, используемые для калибровки металлических деталей

Скручивание происходит, когда почти весь воздух вытесняется между поверхностями, заставляя поверхности сцепляться вместе, частично из-за вакуума между ними. Более плоские поверхности; тем лучше они будут скручиваться, особенно когда ровная поверхность простирается до краев. Если две поверхности очень плоские, они могут настолько сильно сжаться, что для их разделения может потребоваться большое усилие.

Интерференционные полосы обычно образуются только тогда, когда оптическая плоскость начинает отжиматься от испытательной поверхности. Если поверхности чистые и очень плоские, они начнут отжиматься практически сразу после первого контакта. После начала отжима, когда воздух медленно вытесняется между поверхностями, между поверхностями образуется оптический клин. Интерференционные полосы образуют перпендикулярно этому клину. По мере того, как воздух вытесняется наружу, кажется, что кайма движется к самому толстому промежутку, расширяется и становится шире, но меньше. Когда воздух вытесняется, вакуум, удерживающий поверхности вместе, становится сильнее. Оптическая плоскость обычно никогда не должна полностью отжиматься к поверхности, иначе она может поцарапаться или даже сломаться при их разделении. В некоторых случаях, если оставить их на много часов, может потребоваться деревянный брусок, чтобы их выбить. Проверка плоскостности с помощью оптической плоскости обычно проводится, как только появляется жизнеспособная интерференционная картина, а затем поверхности разделяются, прежде чем они смогут полностью отжаться. Поскольку угол клина очень мал, а зазор очень мал, отжим может занять несколько часов. Сдвиг плоской поверхности по поверхности может ускорить отжим, но попытка выдавить воздух не даст большого эффекта.

Если поверхности недостаточно ровные, если на поверхности есть масляные пленки или загрязнения, или если между поверхностями попадают небольшие частицы пыли, они могут вообще не отжиматься. Поэтому для получения точных измерений поверхности должны быть очень чистыми и свободными от мусора.^[8]

Определение формы поверхности

1. Начальное отжимание, 532 нм,
2. Первоначальное отжимание, белый свет,
3. Отжим, 1 час,
4. Отжим, 2 часа,
5. Полностью отжат,
6. Полностью выжат в белом свете. Окно скорее слегка вогнутое, чем выпуклое.

А стеклянный поплавок оптическое окно. Поместив линейку поперек изображения рядом с полосой и посчитав, сколько полос пересекает ее, можно измерить плоскостность поверхности вдоль любой линии. Окно имеет плоскостность 4–6λ (~ 2100–3100 нм) на дюйм.

Оптический плоский тест в зеленом и красном цветах. Длины волн почти гармонический противоположны (зеленый на λ / 4 короче), поэтому полосы перекрывают каждую четвертую красную полосу (каждую пятую зеленую полосу), препятствуя формированию желтых полос.

Бахрома очень похожа на линии на топография карта, где полосы всегда перпендикулярны клину между поверхностями. Когда начинается скручивание, воздушный клин находится под большим углом, и полосы будут напоминать топографические линии сетки. Если челка прямая; тогда поверхность ровная. Если позволить поверхностям полностью отжаться и стать параллельными, прямые полосы будут расширяться до тех пор, пока не останется только темная кайма, и они полностью исчезнут. Если поверхность не плоская, линии сетки будут иметь изгибы, указывающие на топографию поверхности. Прямая бахрома с изгибами может указывать на приподнятую высоту или впадину. Прямые полосы с V-образной формой посередине указывают на гребень или впадину, проходящую через центр, в то время как прямые полосы с изгибами на концах указывают на края, которые либо закруглены, либо имеют приподнятую кромку.

Если поверхности не совсем плоские, по мере отжима бахрома будет расширяться и продолжать гнуться. В полностью отжатом состоянии они будут напоминать контурные топографические линии, указывающие на отклонения на поверхности. Закругленные края указывают на пологие наклонные или слегка цилиндрические поверхности, а узкие углы на краях указывают на острые углы поверхности. Маленькие круглые круги могут указывать на неровности или впадины, а концентрические круги указывают на коническую форму. Неравномерно расположенные концентрические круги указывают на выпуклую или вогнутую поверхность. Прежде чем поверхности полностью отожмутся, эти полосы будут искажены из-за добавленного угла воздушного клина, изменяя контуры по мере того, как воздух медленно выталкивается наружу.

Одна темная бахрома имеет такую ​​же толщину зазора, следующая за линией, проходящей по всей длине бахромы. Соседняя яркая полоса указывает толщину, которая либо на 1/2 уже, либо на 1/2 длины волны шире. Чем тоньше и ближе бахрома; чем круче наклон, тем более широкие полосы, разнесенные дальше друг от друга, показывают более пологий наклон. К сожалению, невозможно определить, указывают ли полосы на подъем или спуск, только по одному виду этих полос, потому что соседние полосы могут двигаться в любом направлении. Кольцо из концентрических кругов может указывать на то, что поверхность либо вогнутая, либо выпуклая, что является эффектом, аналогичным эффекту иллюзия полой маски.

Есть три способа проверить поверхность на форму, но наиболее распространенным является «испытание давлением пальца». В этом тесте к плоской поверхности прилагается небольшое давление, чтобы увидеть, в какую сторону движутся полосы. Бахрома отойдет от узкого конца клина. Если поверхность для испытаний вогнутая, при приложении давления к центру колец плоскость будет немного сгибаться, и будет казаться, что бахрома движутся внутрь. Однако, если поверхность выпуклая, плоскость будет в точечном контакте с поверхностью в этом месте, поэтому у нее не будет места для изгиба. Таким образом, полосы останутся неподвижными, лишь немного расширившись. Если надавить на край квартиры, произойдет нечто подобное. Если поверхность выпуклая, плоская будет немного покачиваться, заставляя бахрому двигаться к пальцу. Однако, если поверхность вогнутая, плоскость будет немного изгибаться, и бахрома отойдут от пальца к центру. Хотя это называется испытанием давлением «пальцем», во избежание нагрева стекла часто используют деревянную палочку или какой-либо другой инструмент (при этом простого веса зубочистки часто бывает достаточно).

Другой метод заключается в освещении квартиры белым светом, образованием радужных полос и последующем нажатии в центре. Если поверхность вогнутая, то по краю будет точечный контакт, а внешняя бахрома потемнеет. Если поверхность выпуклая, то в центре будет точечный контакт, а центральная бахрома станет темной. Так же, как темперирующие цвета из стали бахрома будет слегка коричневатой на более узкой стороне бахромы и синей на более широкой стороне, поэтому, если поверхность вогнутая, синий цвет будет на внутренней стороне колец, а если выпуклый, синий будет на внешней стороне .

Третий способ заключается в перемещении глаза по отношению к квартире. При перемещении глаза с нулевого угла падения на наклонный угол будет казаться движущимся. Если поверхность для тестирования вогнутая, будет казаться, что полосы смещаются к центру. Если поверхность выпуклая, бахрома отойдут от центра. Чтобы получить действительно точное определение поверхности, тест обычно следует проводить как минимум в двух разных направлениях. В качестве линий сетки полосы представляют собой только часть сетки, поэтому впадина, проходящая по поверхности, может отображаться как небольшой изгиб полосы, только если она проходит параллельно впадине. Однако, если оптическую плоскость повернуть на 90 градусов и повторно протестировать, полосы будут проходить перпендикулярно впадине и будут отображаться в виде ряда контуров в форме буквы «V» или «U» на кромках. Тестируя более чем в одной ориентации, можно составить лучшую карту поверхности.^[9]

Долгосрочная стабильность

При разумном уходе и использовании оптические ленточки должны сохранять свою плоскостность в течение длительного времени. Поэтому твердые стекла с низкими коэффициентами теплового расширения, например плавленый кварц, часто используются для изготовления материала. Однако несколько лабораторных измерений комнатной температуры, оптические пластины из плавленого кварца показали движение, соответствующее вязкости материала порядка 10¹⁷–10¹⁸ Па · с.^[10] Это соответствует отклонению в несколько нанометров за десятилетний период. Поскольку плоскостность оптической плоскости относительно плоскостности исходной испытательной пластины, истинная (абсолютная) плоскостность во время изготовления может быть определена только путем проведения теста интерферометра с использованием жидкой пластины или путем выполнения теста «три плоскости». тест », в котором интерференционные картины, создаваемые тремя плоскостями, анализируются на компьютере. Несколько проведенных испытаний показали, что на поверхности плавленого кварца иногда возникают отклонения. Однако испытания показывают, что деформация может быть спорадической, при этом только некоторые плоские поверхности деформируются в течение периода испытаний, некоторые деформируются частично, а другие остаются неизменными. Причина деформации неизвестна и никогда не будет видна человеческому глазу в течение всей жизни. (Плоскость λ / 4 имеет нормальное отклонение поверхности 158 нанометров, тогда как плоскость λ / 20 имеет нормальное отклонение более 30 нм.) Эта деформация наблюдалась только в плавленом кварце, в то время как натриево-известковое стекло все еще показывает вязкость 10⁴¹ Па · с, что на много порядков выше.^[11]

Смотрите также

• Кольца Ньютона
• Соединение оптических контактов

Рекомендации