From :ATM Türk: Amatör Teleskop Yapımı

TELESKOP AYNASININ TEST EDİLMESİ

Aynanızın kaba ve ince aşındırmasını takiben, genel olarak cilalamasını da bitirdikten sonra (lazer ya da güneş ısığı testiyle yüzey durumunu inceleyin), aynanın yüzeyi büyük olasılıkla küresel ya da küreye çok yakın bir biçimde olacaktir. Bundan sonraki aşama ayna yüzeyini test ederek, ona tam bir küre biçimi kazandırmak ve en sonunda da parabol şekline getirmektir (özellikle odak orani f/9'dan küçük olan aynalar icin). Yüzeyin biçiminin gerçekten bir parabol şeklinde olup olmadığını anlamanın en iyi yolu ayna üzerindeki değişik bölgelerin küresel yarıçapını (odak uzaklığının iki katı mesafeyi) bir mikrometre yardımıyla ve büyük bir duyarlılıkta ölçmektir. Küresel yüzeyin düzgünlüğünü bulmak için ise bölge ölçümü yapılmasına gerek yoktur. Aşağıda açıklandığı gibi yüzeydeki gölgelerin durumunu saptamak yeterli olacaktır.

Ayna yüzeyini test etmekten kastımız, aşağıda açıklanan test cihazları yardımıyla ayna yüzeyinde oluşan gölgeleri gözlemek, ve o gölgelerin aynadan ne kadar uzaklıkta oluştuğunu hesaplamaktır. Birazdan göreceğimiz gibi, hesaplanan bu uzaklık aynanın küresel yarıçapını, dolayısıyla da odak uzaklığını vermektedir.

TEST CİHAZLARI

Test için gerekli olan iki ana cihaz, aynanızı üzerine yerleştireceğiniz bir sehpa ile bir bıçak-kenarı (Foucault) test aletidir. Ayna sehpası, aynanızın bir kenarı üzerinde yan durmasını ve bıçak-kenarı test cihazına doğru bakmasını sağlamakta kullanılacaktir. Bu cihazlar için Stellafane ATM sayfalarında iyi örnekler verilmiş ve nasıl yapılacakları ayrıntılı şekilde anlatılmıştır:
http://www.stellafane.com/atm/atm_foucault_tester/atm_tester_plans_1.htm

Bıçak-kenarı test cihazı (kısaca test aleti), kabaca yanyana duran bir ışık kaynağı ile 10-15 cm uzunluğunda çok ince bir alüminyum profilden (L şeklinde) oluşur. Bu teste ve test aletine bıçak-kenarı adının verilmesinin nedeni, örneğimizde kullanılan alüminyum profilin bir bıçağa benzetilmesidir. Bu bölümde açıklanan test yönteminde yüzünüz aynaya doğru baktığınız düşünüldüğünde, ışık kaynağınızın sağınızda, bıçak-kenarının ise solunuzda kalacak şekilde yerleştirildiği öngörülmüştür. Işık kaynağı için, 10 watt’lik küçük bir ampulu (tercihen üzeri beyaz boyali, filamenti görünmeyen) bir tahta takozun üzerine tutturup, üstlerine de bir teneke kutu geçirilmiş bir düzenek kullanabilirsiniz. Ampul yerine, krem rengi ışık veren parlak bir LED de kullanılabilir. Böylelikle ışık kaynağınız bir deniz fenerini andıracaktir. Teneke kutunun üst tarafında, ampulun hizasına gelen yerde bir delik ve bir yarık (slit) açacaksınız. Delik, yarım cm çapı 90° uzağına en fazla birkaç mm genişliğinde ve 1-1.5 cm uzunluğunda olacak şekilde açılmalıdır. Ancak bu yarığın tam işlev görebilmesi için çok ince olması gerektiğinden onun önüne ve teneke kutunun içine yerleştirilmek üzere keskin yüzeyleri yanyana getirilmiş iki adet eski tür jilete gerek duyacaksınız. Jiletler arasındaki açıklık en fazla 0.5 mm olmalıdır. Jilet yerine, benzer şekilde pürüzsüz bir yüzeyi olan çelik ya da plastik parçalar da kullanılabilir.

Ayna testi için çok zaman harcayacağınızı göz önünde tutarak, bu işlemi oturarak yapmanız rahatiniz açısından önemli bir noktadır. Bu nedenle, gerek ayna sehpasını, gerekse test aletini bir sandalyeye oturduktan sonra göz hızanızda olacak şekilde yerden yukarıda yerleştirmeye özen gösterin. Test sırasında cihazların sallanmamasına ve ölçüm yapacağınız odada esinti olmamasına dikkat edin.

Ayrıca, test sonuçlarınızı kaydetmek için, test aletinin arkasında bir ucayak üzerine yerleştirilmiş 35mm ya da sayısal bir fotoğraf makinesi yardımıyla fotoğraf çekebilirsiniz. Fotoğraf konusunu daha sonra ayrıntılı olarak işleyeceğiz.

TEST ALETLERİNİN YERLEŞTİRİLMESİ

Bir sandalyeye oturduktan sonra, test aletinizi göz hizanızda olacak şekilde bir tezgahın/masanın üzerine yerleştirin. Hemen arkasına siyah kartondan (örneğin 20x20 cm boyutlarında) bir perde koyun. Daha sonra ayna sehpasını, aynanın ortası ışık kaynağınızla aynı düzeyde olacak şekilde test aletinizin karşısına ve aynanın odak uzaklığının iki katı uzaklığına getirin. Işık kaynağınızı kapatan teneke kutuyu, üzerindeki daire şeklindeki delik aynayı görecek şekilde döndürün. Sonra ölçümü yapacağınız odadaki ışıkları tamamen söndürün. Pencere varsa, perdeleri kapatın. Gözleriniz karanlığa alıştıktan sonra, ışık kaynağınızdan çıkan ışığın aynada yansıyıp geri dönerek siyah perdede oluşturduğu daire şeklindeki görüntüyü seçecektir. Bu görüntüyü mümkün olduğunca netleştirmek için ayna sehpasını ileri geri oynatabilirsiniz. Burada hatırlamanız gereken nokta, henüz cilalamasını yapmakta olduğunuz aynanın gelen ışığın sadece %4'lük kısmını yansıtıyor olmasıdır. Bu yüzden görüntü çok keskin hatlara sahip olmayabilir. Yansıtıcı yüzeyin sırlanmasindan sonra bu oran %90’lara yaklaşacaktır. Ayrıca, görüntünün ışık kaynağınız ile yerden aynı düzeyde olmasina özen gösterin. Daha sonra test aletinizin arkasına koyacağınız sandalyeye oturun ve siyah karton perdeyi kaldırın. Işık kaynağınızın aynada yansımasını göreceksiniz. Teneke kutuyu ince yarık aynaya bakacak şekilde döndürün. Odadaki ışıkları hafifçe acabilirsiniz, test sırasında odada loş ışık olması tercih edilmelidir. Artık aynanızı test etmeye başlayabilirsiniz.

FOUCAULT TESTİNİ ANLAMAK İÇİN BİRAZ DA TEORİ

Foucault (ya da diğer adıyla bıçak-kenarı) testi, hem aynanızın yüzey yapısının düzgünlüğünü saptamak, hem de aynanın küresel yarıçapını (odak uzaklığının iki katı mesafeyi) hesaplamak amacıyla kullanılır. Lisedeki fizik derslerinden hatırlarsanız, içbükey bir ayna ya büyük bir kürenin ya da bir parabolun yüzeyindeki küçük bir parçanın ta kendisidir. Bu nedenle herhangi bir içbükey teleskop aynasının odak düzleminin merkezi, parçası olduğu bu kürenin de merkezidir. Bir aynanın odak uzaklığı ise küre merkezi uzaklığının yarısına eşittir.

Test için kullanılan ışık kaynağı aynada yansıyan hayali (temsili) bir yıldız işlevi görecek, bıçak-kenarı da bu hayali yıldızın saçtığı ışınlar aynada yansıdıktan sonra kürenin ortasına geri dönerken onları keserek, küre merkezini bulmanızda işe yarayacaktır.

Aynanın büyük bir kürenin dış yüzeyindeki küçük bir kısmı olduğunu hatırlayalım. Foucault testinin temeli, bu kürenin tam merkezine yerleştirilecek hayali bir yıldızın ışığının, aynada yansıyıp, tekrar küre merkezine döneceği ilkesine dayanmaktadır. Aynamızı test ederkenki amacımız, hayali yıldızdan gelen ışınların tümünün kürenin tam merkezinde odaklanıp odaklanmadığını bulmaya çalışmaktır. Aynanızın yüzeyi tam bir küre ise, merkezdeki hayali yıldızdan çıkan ışınların hepsi, aynada yansıdıktan sonra yine tam merkezde toplanacaktır. Pratikte ise, hayali yıldız tam merkezde olamadığı için (o zaman yansıyan ışıklar yine ışık kaynağınıza geri dönecek, ve bu yansıyan görüntüyü göremeyeceksiniz), yansıması da biraz kenarda oluşacaktir. Işık kaynağı kürenin merkez noktasına ne kadar yakın tutulursa, aynanın test edilmesi o derecede duyarlı sonuçlar verecektir.

Kullanacağınız bıçak-kenarı eğer aynadan yansıyan ışınları tam merkez noktasında keserse, oturduğunuz noktada (yaklaşık olarak tam ayna merkezinden baktığınızda) ayna yüzeyinin tümünün aynı anda birden karardığını ya da gölgelendiğini (homojen grimsi bir renk aldığını) göreceksiniz. Bu gölgelenme, aynı anda ve aynanın tüm yüzeyinde aynı şekilde olmuyorsa, aynanızın yüzeyi tam bir küre şeklinde değil demektir. Tam aksine, gölgelenme yüzeyde eşit bir biçimde dağılırsa, aynanızın yüzey şekli tam bir küre biçimini almış demektir. Bu test sayesinde görülen gölgelenmedeki düzensizlikler ayna yüzeyindeki pürüzlerin varlığını işaret eder. Hedefimiz bu düzensizlikleri ortadan kaldırmak için gereken cilalama ve düzeltme hareketlerini (aynen kaba ve ince aşındırmada olduğu gibi) yapmaktır.

KÜRESEL BİR YÜZEYİN TEST EDİLMESİ

Bir aynayı test ederken, aynanın sonsuz sayıda içiçe geçmiş aynalardan ya da bölgelerden oluştuğunu varsayalım. Bıçak-kenarını bu sayısız bölgelerden herhangi birinin tam merkez noktasına götürdüğünüzde, ayna yüzeyindeki o bölge eşit biçimde gölgelenecektir. Bıçak-kenarı, ayna küresinin merkez noktası ile ayna arasındaysa (aynaya daha yakınsa), ayna yüzeyinin sol yarısı kararacak; bıçak-kenarı merkez noktasından daha dışarda ise, ayna yüzeyinin sağ yarısı kararacaktir. Yeri gelmişken tekrarlayalım: Burada açıklanan test yönteminde yüzünüzün aynaya dönük olduğu düşünüldüğünde, ışık kaynağınızın sağınızda, bıçak-kenarının ise solunuzda kalacak şekilde yerleştirildiği öngörülmüştür. Bunların yer değiştirmesi halinde, ayna yüzeyindeki kararmalar tam tersi yönde olacaktır.

Aynanız üzerinde pratik yaparak bu kararmaları gözleyin. Bıçak-kenarının tam belli bir noktaya geldiğinde, aynanızın tüm yüzeyinin birdenbire eşit şekilde gölgelendiğini göreceksiniz.

Bu arada, ayna yüzeyindeki kararmalardaki değişimin, bıçak-kenarının konumundaki çok küçük yer değiştirmelerle (sadece birkaç milimetre, hatta daha küçük) olduğunu hatırlatalım.

Aynanın sonsuz sayıda içiçe geçmiş bölgelerden oluştuğunu varsaydığımızı hatırlayalım. Ayna yüzeyinde düzensizlikler (tepeler, çukurlar, vs.) olduğu takdirde, bıçak-kenarı genelde aynanın merkez noktasında iken ve aynanın büyük bölümünü eşit derecede karartıyor olmasına karşın, düzensiz bölgelerin solunda ya da sağında kararmalar belirecektir. Düzensiz bölgeden kasıt, o bölgenin küresel merkez yarıçapının aynanın geri kalan kısmından farklı (daha uzun ya da kısa) olmasıdır.

Test sırasında aynanızın önünden bulutlar geçtiğini görürseniz, bunun nedeni testi yaptığınız ve test tezgahının bulunduğu mekanda soğuk bir hava akımının varlığıdır. Bu bulutlar olsa dahi aynadaki gölgelenmeleri görmeniz mümkündür. Ama test sonucunuzun daha duyarlı olmasını istiyorsanız, bu soğuk hava akımına yol açan pencere ve kapı aralığı gibi noktaları yalıtmanız (örneğin bir havlu ya da paket bantı ile kapatmak suretiyle) yeterli olacaktır.

Foucault testi sırasında, aynanızın sağ yandan gelen hayali bir ışık tarafından aydınlandığını düşünmek, ayna yüzeyinde izlenen gölgelerin daha kolay yorumlanabilmesini sağlayacaktır. Bu durumda, gölgenin sağ tarafında görülecek karanlık bir bölge aşağı doğru bir eğimi ya da bir çukuru; yine gölgenin sağ tarafında görülecek bir aydınlanma ise yukarı doğru bir eğimi ya da tepeyi işaret edecektir. Bunu göz önünde tutarak, ayna yüzeyinin hayali profilini çıkartırsanız, hangi durumda ne gibi cilalama yöntem ve darbelerini kullanacağınıza daha kolay karar verebilirsiniz.

Bunun yanı sıra, aynanın gerçek profilini (yandan görünüşünü) gözardı etmezseniz, yapacağınız düzeltmenin ayna yüzeyinde ne gibi bir etkisi olacağını daha rahat kestirebilirsiniz. Bunu şu şekilde örnekleyebiliriz:

o Tepe: Aslında, aynanın geri kalan kısmından daha uzun küresel yarıçaptaki düz bir bölgedir.

o Aşağı dönük kenar (TDE = turned down edge): Sadece aynanın en uç kenarları hariç, aslında yukarı doğru az eğilimli bir bölgedir.

o Parabol: Ayna kenarlarına doğru daha az eğimli olan yumuşak kavisli bir dairedir.

EN UYGUN AYNA ŞEKLİNİ BULMAK

Testin herhangi bir aşamasında, bıçak-kenarını ileri geri oynattıkça, aynanızın yüzeyi de pekçok değişik gölge sergileyecektir. Bıçak-kenarını aynaya doğru ilerlettiğinizde, sanki ayna yüzeyi dışarı ve size doğru geliyormuş gibi görünecektir. Yüzeyde gördüğünüz her gölge biçimi ve düzensizlik için, değişik cilalama yöntemleri uygulanabilir. Gölge biçimlerindeki değişiklik bıçak-kenarını ileri-geri oynatmanızdan kaynaklandığı için, aslında her değişim aynanın değişik bölgelerindeki küresel yarıçaptaki değişimden dolayı olmaktadır. Hedefimiz, cilalama sırasında düzeltme tekniklerini kullanarak, aynanın her bölgesini tam bir küre biçimine getirmektir.

Düzeltmeyi yapmak için en iyi ayna şekli, genelde en az çalışma gerektirendir. Birçok durumda, düzeltme için en iyi görünür şekil, bıçak-kenarı ortalama odak düzlemindeyken görülendir. Bu konum özellikle aynanın kenarına yakın (yaklaşık en dış 1/3’lük bölgesinde) oluşan gölgeleri dengeleyerek ve deneme/yanılma yöntemiyle bulunabilir. Aynanın sol tarafı sağ tarafından daha karanlık görünüyorsa, küre merkezinden aynaya doğru daha yakınsınız demektir, ve bu durumda bıçak-kenarını biraz kendinize doğru çekmelisiniz. Eğer gölgenin sağ tarafı daha karanlık duruyorsa, bu kez de merkezden daha dışarı çıkmışsınız demektir. Gölgenin tekdüze (eşit dağılmış) göründüğü konuma kadar bıçak-kenarını içeriye (aynaya doğru) itmelisiniz.

Herbir gölge şeklinin ayna yüzeyinde ne gibi düzensizliklere denk geldiğini bildiğiniz takdirde, yarım saatten az bir sürede aynanızı yumuşak ve sistematik darbelerle cilalayarak, gerekli olan düzeltmeyi yapabilirsiniz.

AYNANIN GERÇEK VE GÖRÜNÜR PROFİLİ İÇİN ÖRNEKLER

Foucault testi kullanarak ayna yüzeyinde oluşan gölgeleri ve dolayısıyla olası düzensizlikleri saptarken, size yardımcı olması için aşağıdaki örnek şekilleri kullanabilirsiniz.

--- halen hazırlanıyor ---

ASAĞIYA DÖNÜK KENARLARIN TEST EDİLMESİ

Ayna yüzeyindeki bir tepe ya da çukuru görmeniz, kenarların dönük olup olmadığını anlamanızdan daha kolaydır. Dışarı dönük kenarı en iyi gösteren test yöntemi (Foucault cihazı ile) aynanın kenarındaki kırınım halkasına (diffraction ring) bakmaktır. Aynanın her iki tarafında, aynayı çevreleyen ince ve aynı parlaklıkta bir çember görünüyorsa, aynanızın kenarları aşağıya doğru eğimli değil, ya da göz ardı edilecek kadar az eğimli demektir. Buna karşılık, örneğin sağ tarafta çok parlak ve geniş bir ışık çemberi var, ama sol kenar karanlık ve hiç ışık yok ise, aynanızın sol kenarı aşağıya doğru eğimli demektir.

Kenarın aşağıya doğru çok az dönük olması çok da kötü bir şey değildir. Örneğin mükemmel bir parabolun kenarları her zaman dışa doğru eğimlidir. Bir paraboldaki kenar dönüklüğünü geçmeyecek kadar kenarı eğimli bir küresel ayna, mükemmel küre şeklinde olan bir aynadan daha iyi işlev görür. Dışa eğilimli kenarın en kötü olanı, ince aşındırma sırasında siz farkında olmadan ortaya çıkan ve cilalama aşamasına kadar süregelendir. İnce aşındırma sırasında ayna kenarları için çok özen gösteriyorsanız, cilalama aşamasında bu tür bir sorunla karşılaşmazsınız.

Aşağıya dönük kenarı olan bir aynada, dış çeper örneğin bir yıldızdan gelen ışığı Airy dairesi (Airy disk) ya da kırınım noktasindan (diffraction spot) dışarı odaklayacağı için kontrastı (karşıtlık) ve çözünürlüğü azaltır. O nedenle cilalama sırasında düzeltilmesi tavsiye edilir.

Aşağıya dönük kenar ayna çeperinde, örneğin çok geniş olmayan (< 1 cm) dar bir şeritte yer alıyorsa, bu kisimlar kaplama öncesinde düz bir cama sürtülerek (220 grit ile) halka şeklinde pürüzlendirilip, kaplama sonrasında da siyaha boyanarak görüntüyü bozması (kontrastı azaltması) engellenebilir.

KÜRESEL BİR AYNA İÇİN DÜZELTME YÖNTEMLERİ

Birçok pürüzü gidermenin en basit ve genel çözümü, sadece darbe uzunluğu (ayna ya da aletin birbirleri üzerindeki ileri geri hareketi) pürüzün türüne göre biraz değişmek suretiyle bir miktar daha cilalama yapmaktır. Aşağıda ayrıntıları verilen düzeltme yöntemlerinin hepsi, ilgili sorunu gidermek için çok uygundur. Ancak, bu yöntemler bazen başınızın daha çok ağrımasına da neden olabilir! Küçük bir bölgedeki düzensizliği gidermek için çalışırken, genellikle aynanızın yüzeyi daha da kötüleşebilir.

o Ayna merkezindeki bir çukuru düzeltmek için, deforme edilmiş alet (tool) yöntemi genellikle çok etkilidir.

o Ayna merkezini aletin kenarına sürterek aşındıran darbeler, merkezdeki bir tepeyi yok eder.

o Parmakla kenara baskı uygulanması, aşağıya dönmüş bir kenarı düzeltmek için çok uygundur.

Düzeltme yöntemlerinin hemen hepsinde çalışma süresi çok kısa olup, genelde 3 ila 15 dakika arasındadır. Ayna üstte yöntemiyle (MOT = mirror on top) düzeltme yapılıyorsa aynanın tam 360 derece kaç kez döndürüldüğü; alet üstte yöntemiyle (TOP = tool on top) düzeltme yapılıyorsa cilalama tezgahının etrafında tam 360 derece kaç kez dönüldüğü sayılmalıdır. Düzeltme süresi kadar bu dönüşlerin de tam sayı olacak şekilde yapılması önemlidir. Diğer bir deyişle, 15 dakikayı tamamlasanız dahi, aynayı sadece 180 derece döndürdükten sonra düzeltme işlemini bitirmeyin! Cilalamaya tam bir dönüş yapana dek devam edin.

Tepeleri ya da çukurları düzeltmek için belki de saatler harcadıktan sonra (deneme yanılma yöntemiyle çalıştığınız için), elinizde yüzeyi oldukça düzgün ve temiz görünen tam bir küre şeklinde içbükey bir aynanız olacaktir. Bundan sonraki aşama, eğer odak oranı (odak uzaklığının ayna çapına bölünmesiyle bulunan oran) f/9’dan düşükse, yüzeyi parabol şekline getirmek için gereken ince ayarları yapmaktır.

AYNANIN TAM BİR KÜRE HALİNE GETİRİLMESİ İÇİN GEREKEN DÜZELTME YÖNTEMLERİ

Sorun: Merkezdeki bir çukur
Çözüm: Çilalama aletinin ortasını aşındırmak
Yöntemler:
a) Ayna merkezindeki cukur capindaki bir daireyi kapatacak boyutta yildiz sekilli bir yagli kagit parcasi hazirliyorsunuz. O kagidi, en altta lap, arada kagit (lapin tam merkezine gelecek sekilde), ustunde de ayna ve agirlik koymak uzere sicak baski uyguluyorsunuz. Lap soguduktan sonra, 1/3 normal hareketle ayna ustte (MOT) cilalama yapiyorsunuz.
b) Yagli kagitla ugrasmak istemiyorsaniz, lapin tam merkezini jiletle 15/20 kez kaziyarak hafif bir cukur olusturuyorsunuz. Amac, lapin merkezinin aynayla temasini azaltmak (yagli/mumlu kagit ta bunu sagliyor). Yine 1/3 normal hareketle MOT cilalama yapiyorsunuz.

Sorun: Aşağıya dönük kenar ya da Merkezdeki bir tepe
Çözüm: Cilalama aletinin kenarını aşındırmak

Sorun: Merkezdeki bir tepe
Çözüm: Cilalama aletinin ortasını yükseltmek

Sorun: Merkezdeki bir tepe
Çözüm: Ayna merkezini aletin kenarına sürterek cilalamak
Yöntemler:
a) Kaba asindirmaya ilk baslarken kullandiginiz kenardan tasirma yontemi ile, ama hic bastirmadan, aynanin kendi agirligi ile, aynanin merkezi tam lapin kenarina gelecek sekilde, aynanin capinin 1/4u kadar sola ve saga zigzag cizerek ve ileri geri darbe yaparak cilalama yapiyorsunuz. Amac sadece aynanin tepe olan merkez bolgesini cilalamak. Bunu aynanin capinin yarisi capli kucuk bir aynayi cilaliyormus gibi gozunuzde canlandirabilirsiniz.
b) Bu kez aynayi disari tasirmadan, normal hareket yaparmis gibi, ama yine aynanin capinin 1/4u kadar sola ve saga zigzag cizerek ve ileri geri darbe yaparak cilalamak.
c) Ilk yontemdekine benzer sekilde, disari tasirarak, ama aynaya lapin kenarinda kucuk daireler cizdiriyormuscasina dondurerek cilalamak. Tabi yine ayna ustte (MOT) cilaliyorsunuz.

Sorun: Aşağıya dönük kenar
Çözüm: Parmak ile baskı uygulamak

Sorun: Hiperbol şeklini almış bir yüzey
Çözüm: Parmak ile baskı uygulamak

--- halen hazırlanıyor ---

Bölüm 2

geri