Foucault Testi: Nedir, Neden ve Nasıl Yapılır? (Bölüm 3)

From :ATM Türk: Amatör Teleskop Yapımı

AYNANIZI DERECELENDİRİN!

Aynanızın bölge ölçümleri dişe dokunur derecede iyi sonuçlar veriyorsa ve %70 bölgesinin gölgesi oldukça yumuşak ve düzgün görünüyor ve “köpek dişi izi” (dog biscuit) benzeri lekeler görünmüyorsa, aynanızın cilalanması tamamlanmış demektir. Bu aşamada, aynanızı derecelendirmeyi düşünebilirsiniz. Genelde hedeflenen ayna derecesi ışık dalga boyunun 1/8’i olup, 1/4 te kabul edilebilir bir düzeydir. Derecelendirmeyle ne demek istediğimizi açıklayalım.

Aynanızı aşındırma ve cilalamanızın sonunda hedefiniz mükemmel parabolik bir yüzeye sahip olmasını sağlamaktır. Teorik olarak, aynanızın yüzeyi o kadar duyarlı ve düzgün olmalıdır ki, ideal yüzey şeklinden milimetrenin onbinde birinden daha az sapma göstermelidir. Bu da görünür ışığın dalga boyunun belli bir oranına karşılık gelmektedir. Bu nedenle, 1/4 dalga boyu duyarlılığı gibi terimler, optik bir yüzeyin duyarlılığını anlatmak için kullanılır. Bu tür oranlar, elinizdeki aynanın teoride mümkün mükemmel yüzeyli bir aynadan yaptığı sapma miktarını tanımlar.

Yüzeyinde ışık dalga boyunun 1/4'u kadar küçük bir çukur olan bir aynayı ele alalım. Aynaya doğru gelen bir ışık demeti, bu çukura girerken ve çıkarken 2 kez 1/4 dalga boyu kadar fazla yansıyacaktir. Aynadaki bu çukurdan yansıyan ışık demeti odak noktasında toplandığında, aynanın düzgün yüzeyinden yansıyan diğer ışık demetlerinden dalga boyunun 1/2'si oranında faz kaymasına uğrayacaktır. Bu faz farkılıkları yıkıcı girişim yoluyla odakta oluşan görüntüde siyah bölgelerin belirmesine yol açacaktir. Aynı durum dalga boyunun 1/4'u büyüklüğündeki bir tepe için de söz konusudur.

Yukarıda anlatılanları pratiğe dökersek, şu şekilde bir örnek verebiliriz. Daha önce 152 mm ve 203 mm çaplarındaki aynalar için verilmiş örnek Ayna Düzeltmesi miktarlarından yola çıkacağız. Elimizde 152 mm çaplı ve f/8 odak oranlı bir ayna olduğunu düşünelim. Ayna Düzeltmesi verilerine bakarsak, kenar bölgesi için 1/4 dalga boyu toleransının 0.91mm olduğunu görürüz. Bu tolerans, İdeal – Asgari ya da Azami – İdeal düzeltmeler arasındaki farkı ifade etmektedir: 1.9mm – 0.99 mm = 2.82 mm – 1.9 mm = 0.91 mm

Buna göre, kenar bölgesinde bir dalga boyunu 0.91mm x 4 = 3.64 mm olarak hesaplayabiliriz.

Aynı çalışmayı, %70 bölgesi için yaparsak, 1/4 dalga boyu toleransını 0.56 mm, bir dalga boyunu da 2.24 mm olarak hesaplarız.

Aynanızı derecelendirmek için ilk önce yapmanız gereken, Foucault testi sırasında bulduğunuz ölçüm sonuçları ile ideal Ayna Düzeltmesi miktarı arasındaki farkı bulmaktır. Diyelim ölçümleriniz kenar bölgesi için 1.52 mm, %70 bölgesi için 1 mm şeklinde ortaya çıktı. Bunların ideal ölçümlerden farkı, kenar bölgesi için 0.38 mm, %70 bölgesi için de 0.14 mm olacaktır.

Geriye kalan hesaplama, bu farkları kenar ve %70 bölgesi için daha önce hesapladığımız dalga boyu uzunluğuna bölmektir:

0.38mm / 3.64mm = 0.1044 = 1 / 10 dalga boyu

0.14mm / 2.24mm = 0.0625 = 1/ 16 dalga boyu

En son olarak, kenar ve %70 bölgeleri için hesapladığımız tolerans miktarlarının aritmetik ortalamasını bulacağız.

(1 / 10 + 1/ 16 ) / 2 = yaklaşık 1 / 13 dalga boyu

Bu da aynamızın dalga boyu toleransına göre derecesini vermektedir. Örneğimizdeki ayna çok mükemmel bir yüzey sergileyecektir.

Bu konuda daha fazla bilgi edinmek için önerilen internet siteleri:

Mel Bartels'in Ayna Derecelendirme Sayfası

Amatör Teleskoplardaki Optik Sapınçlar ve Ölçümleri

Optik Standartları

Mükemmel ve Sapınç Olan Optik Yüzeyler

Optik Yüzeylerin Kalitesi

AYNA DÜZELTMESİNİN GENEL FORMULU

--- halen hazırlanıyor ---

GÖLGELERİN FOTOGRAFLARININ ÇEKİLMESİ

--- halen hazırlanıyor ---

BİRAZ DA TARİHÇE

Bu sitedeki Ronchi Testi ile ilgili bolumde ayrintili sekilde aciklandigi uzere, Ronchi bantlarinin ayna yuzeyindeki goruntulerine (sekil ve dogrultularina) bakarak, aynanizin yuzeyinin durumunu gorup, herhangi bir bozukluk varsa nasil duzelteceginize karar verebilirsiniz. Anlasilacagi uzere bu tanimlamayla Ronchi testi bir nitel (kalitatif) bir test yontemidir. Ozellikle kuresel yuzeyli aynalar icin son derece dogru sonuc vermektedir.

Ronchi'ye ek olarak dunyada bircok amator ayna yapimcisinin (ATM) kullandigi diger bir yontem de Foucault, diger adiyla bicak kenari testidir. Bu test ile olculmeye calisilan, aynanizin capina ve odak oranina bagli olarak yuzeyinin gercek bir parabol sekline uygun olup olmadigini saptamak, uygun degilse gereken yuzey sekline nasil getirilecegini hesaplamaktir. Bu haliyle Foucault testi nicel (kantitatif) bir yontem olmaktadir.

Foucault testini bu yonteme adini veren 19cu yuzyilda yasamis olan Fransiz fizikci Leon Foucault bulup gelistirmistir.

Bizim gibi ATM'lerin kullandigi 3 degisik tur bicak kenari test cihazi vardir:

1) Ozgun cihaz (yarik ya da igne delikli = slit / pinhole):
Bu cihaz ilk yapildiginda isik kaynagi olarak bildigimiz eski buyuk boy ampuller kullanildigindan, hem ampulun buyuklugunden dolayi hareket etmesinin zorlugundan, hem de testi yapacak olan ATM'in kafasini ve gozunu ampule yaklastirmasi ampulun yaydigi sicakliktan dolayi rahat bir test ortami saglayamadigindan dolayi, isik kaynagi sabit, bicak kenari ise hareketlidir. Jean Texereau'nun "How to Make a Telescope" ve Sam Brown'in "All About Telescopes" isimli kitaplarinda tarif edilen cihaz bu turdendir. Bu cihazda isigin onunde (aynaya dogru) ya bir igne deligi ya da yarik vardir. Uzun zaman hangisinin daha dogru bir sonuc verdigi tartisilmis, ama igne deliginden gecen isiga bakildiginda, testi yapan kisinin gozunun icindeki parcaciklarin ayna yuzeyine yansidigi ve yuzeyde olabilen bozukluklarla karistirildigi gorulmustur. Isigin yarik arasindan gecmesi ise bu sorunu ortadan kaldirmakta, ana yuzeyinde yansiyan goruntunun bulunmasini kolaylastirmakta ve yuzeyde daha homojen bir aydinlanmanin olmasini saglamaktadir. O nedenle bu tur cihazlarin buyuk bir cogunlugu yarik tipindedir. Ancak, yarigin ve bicak kenarinin birbirine paralel olmasi cok onemlidir, aksi halde golgelerin olcumunde oldukca buyuk yanlis hesaplamalara, dolayisiyla ayna yuzeyinin tam parabollesmemesine yol acabilmektedir. Allyn Thompson'in "Making Your Own Telescope" isimli kitabinda bahsedilen cihaz da benzerdir, ancak iki degisiklik vardir: a) isik igne deligi gibi kucuk bir delikten gecmektedir; b) isik bir prizmadan gectikten sonra aynaya yansimaktadir, bunun amaci da isik demetinin bicak kenarina mumkun oldugunca yakin olmasidir. Boylece, isik kaynagini bicak kenarina yaklastirmadan aynaya yansitmak, yansiyip geri donen isik demetinin de yine bicak kenarina cok yakin olusmasini saglamak, dolayisiyla da hesaplama hatalarini asgariye indirgemek mumkun olmaktadir.

2) Isik kaynagi ve bicak kenarinin beraber hareket ettigi yarikli cihaz:
Buyuk ampuller yerine kucuk ampuller ve LED'lerin ortaya cikmasiyla, isik kaynaginin bicak kenarina ve dolayisiyla testi yapana yakin durmasinda bir sakinca kalmamistir. Bu cihazda yine isik kaynaginin onunce cok ince bir yarik bulunmaktadir. Ama isik kaynagi ve bicak kenari beraber hareket etmektedirler. Richard Berry'nin "Build Your Own Telescope" isimli kitabinda tarifini yaptigi cihaz bu turdendir.

3) Isik kaynagi ve bicak kenarinin beraber hareket ettigi yariksiz (slit-less) cihaz:
Zaman icinde degisik ATM ve optik uzmanlarinin gelistirdigi ve bicak kenarinin ayni zamanda yarik gorevini de gordugu ve isigin (genelde bir LED) yarisini orttugu sistemdir. Benzerlerini internet uzerinde, ornegin Stellafane sayfasinda ya da Mike Lockwood gibi ATM'lerin sitelerinde gorebilirsiniz.

Yariksiz test cihazindan su kaynaklarda ilk kez bahsedilmistir (nispeten yeni bir yontemdir):

Ralph Dakin, An Improved Foucault Testing Device, Sky and Telescope, Ocak 1967
Robert Cox, Further Improvements on a Slitless Foucault Tester, Sky and Telescope, Nisan 1967
Dick Suiter, On Slitless Testers, Telescope Making dergisi, sayi 22 (Ilkbahar 1984)
Allan Mackintosh, Advanced Telescope Making Techniques - Cilt 1, Willmann-Bell, 1986

--- devam edecek ---

(***) YARARLANILAN KAYNAKLAR