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 Lochinterferometer, einfach und brauchbar
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Seite: von 9

Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt am: 07.01.2007 :  16:14:54 Uhr  Profil anzeigen
Das Prinzip hab ich bei Suiter, „Star Testing Amateur Telescopes“ gefunden, Kap. A.5.2 „The Point-Diffraction Interferometer“. Es ist mir vor einem Jahr noch mal zufällig praktisch begegnet als ich mich mit einem Lyot- Filter in Form von eines versilberten Glasplättchen vergnügt hatte. Diese hatten nämlich sehr viele kleine und kleinste Löchlein...

Das Interferometer funktioniert also folgendermaßen:
annähernd im Krümmungsmittelpunkt des Prüflings befindet sich die Laserdiode ohne Optik. Diese leuchtet den Prüfling aus. Der Prüfling reflektiert dies Wellenfront durch die Glasplatte auf das Loch und die semitransparente Schicht. Das Loch wirkt als Quelle für die Referenzwellenfront. Diese interferiernt mit der Wellenfront des Prüflings. Die Interferenz in Form von Kringeln oder Streifen kann man visuell hinter dem Loch sehen oder per Kamera dokumentiert werden.

Bild 1

Damit das auch richtig schön funktioniert, muss das Loch kleiner sein als das Beugungsbild einer Punktquelle (Durchmesser des Airy- Scheibchens = Ad). Dazu ein Zahlenbeispiel für einen 10“ f/6 Spiegel. Enscheidend ist hier das Öffnungsverhältnis in Co C, also f/12. Bei 650 nm Wellenlänge
wäre
Ad = 2,44 x 0,00065 x 12 mm = 0,019 nm,*

Nur wenn für einen f/6 – Spiegel Ad kleiner ist als 0,019 mm wird der Öffnungswinkel der Referenzwellenfront größer als der Öffnungswinkel der vom Prüfling kommenden Wellenfront. Da die Intensität der Wellenfront vom Prüfling aber wesentlich höher ist braucht man die semitransparente Schicht als Dimmer. Sonst würde der Kontrast er entstehenden Interferezstreifen zu gering werden. Dabei ist eine Abschwächung in der Größenordnug auf ca. 1/100 passend und zum Glück nicht besonders kritisch.

Durch feinfühliges Verschieben der Glasplatte axial und in ihrer Ebene kann man genau wie beim Bath- oder Michelson- Interferometer die Streifenlage passend einstellen.

Nun hatte ich vorgestern den spontanen Einfall (und so etwas hat dann höchste Priorität) einfach mal ein Lyot- Ruß Schnellfilter mit einer angespitzten Stecknadel zu traktieren, d. h. um auf diese Weise kleine Löcher in die Rußschicht zu stechen. Filterherstellung, incl. Anspitzung und Rußschicht pieksen dauerte ca. 5 Minuten, daher der Name Schnellfilter.

Tatsächlich ergab das so modifizierte Rußfilter in obigen Versuchaufbau bereits auf Anhieb Inteferenz wie man es vom CoC- Aufbau her gewohnt ist. Aber so richtig doll scharf waren die nicht. Wenn man sich mit wenigen, konzentrischen Kringeln begnügte sah es schon ganz passabel aus:

Bild 2

Der Prüfling ist mein 10“ f/6 fast- Parabol, unbelegt.
Nur, so richtig kreisrund und konzentrisch wurden die nicht. Die Kringel entstanden nicht etwa vor und nach Drehung des Spiegels. Es geht nämlich die Sage, dass die Kreisrundheit der Kringel der unumstößliche Nachweis für Astigmatismusfreiheit sei. Danach hat mein Spiegel einen selbstdrehenden Asti oder so was in der Art. Was ist aber, wenn z. B. die Thermik im Raum am Asti dreht und man sich das „richtige“ Foto aussuchen kann. Echt- Asti Spiegel zusammen mit Wechsel - Asti durch Thermik kann nämlich auch null oder ganz wenig Asti ergeben. Aber das ist eine andere Story...

Dann hab ich mir mal meine in die Rußschicht gepieksten Löcher unter dem Mikroskop angesehen. Die waren erstens nicht rund und dazu noch viel zu groß. Glücklicherweise fand ich das eingangs erwähnte versilberte Glasplättchen wieder und versuchte es damit. Das hatte aber mittlerweile ganz viele feine, feinste und allerfeinste Löchlein im Bereich von 0,1 bis < 0,002 mm dicht bei dicht, dass die damit gewonnenen I- Gramme alles andere als schön aussahen. Dahe gibt es dazu keine Fotos. Man muss ja nicht jeden Mist dokumentieren. Also verpasste ich einem kratzerarmen Klarglassscheibchen eine Silberschicht, die genügend transparent wurde. Nach kurzer Suche fanden sich auch einige passende Löcher. Die mus man nicht erst irgendwie bohren. Damit hab ich auf Anhieb kontrastreiche Interferogramme machen können. Hier ein Vergleich mit dem Bath- Interferometer:

Bild 3


Der offensichtliche Unterschied liegt in der Belichtungszeit, d. h. das Lochinterferogramm ist bei gleicher Lichtquelle erheblich lichtschwächer. Man kann es aber auch bei eingeschalteter Raumbeleuchtung visuell sehr gut erkennen und bei gedämpfte Beleuchtug fotografieren.

Das verwendete Loch in der Silberschicht sah so aus:

Bild 4


Offensichtlich ist es nicht kreisrund, aber so lange der max. Durchmesser deutlich kleiner ist als der oben berechnete Ad, stört das nicht.
Zur Messung des max. Durchmessers wurde ein Okular mit 1/10 mm Messskala verwendet. Bei einen 40x- Mikroskopobjektiv entspricht ein Skalenteil dann 0,0025 mm. In der Silberschicht gibt es auch noch zahlreiche, wesentlich kleinere Löcher unterhalb von 0,0025 mm mittl. Durchmesser und auch einige die mehrere 1/100 mm groß sind.

Im Prinzip müsste das Interferometer auch mit Weißlicht funktionieren. Hab ich natürlich probiert und man sieht tatsächlich zumindest Kringel. Bei unbelegtem Prüfling ist die Helligkeit aber einfach zu gering.

Zum Schuß noch ein Foto des eigentlichen Loch- Interferometers.

Bild 5


Zur Minimierung des System- Asti wäre noch der Abstand Glasscheibe- Laserdiode zu verringern. Wahrscheinlich schaffe ich das noch, bevor die fällige Vergleichs- Messorgie losgeht.

Wenn man bereits einen Kreuztisch für Foucault- Messungen besitzt muss man nur noch zusätzlich eine vertikale Feineinstellung für das Lochfilter realisieren. All die seltsamen Dinge wie hochwertige Strahlenteiler, Speziallinsen oder Referenzsphären braucht man dagegen nicht.

Vorläufiges Fazit: Warum hab ich das Lochrinterferometer nicht gleich nach dem Lesen des entsprechenden Kapitels bei Suiter gebaut?

Neben- Fazit: Jetzt hab ich 3 Interferometer. Mann kann ja nie genug Messzeugs haben.

Gruß Kurt

*09.01.07: Tippfehler! Richtig ist: 0,019 mm.

Bearbeitet von: Kurt am: 09.01.2007 16:04:28 Uhr

Korn
Forenmeister im Astrotreff

Österreich
1872 Beiträge

Erstellt  am: 07.01.2007 :  17:12:21 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt,

ganz langsam nocheinmal: mit ausreichen kleinen Löchern funktioniert das also vermutlich mit einer normalen superhellen LED zumindest an belegten Spiegeln?

Grübelnd,
Roland

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt  am: 07.01.2007 :  18:29:33 Uhr  Profil anzeigen
Hi Roland,

Zitat:
Original erstellt von: Korn

Hallo Kurt,

ganz langsam nocheinmal: mit ausreichen kleinen Löchern funktioniert das also vermutlich mit einer normalen superhellen LED zumindest an belegten Spiegeln?

Grübelnd,
Roland



das werde ich wahrscheinlich schon morgen morgen ausprobieren...

Gruß Kurt

Bearbeitet von: am:
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donald
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
1145 Beiträge

Erstellt  am: 07.01.2007 :  20:35:22 Uhr  Profil anzeigen  Besuche donald's Homepage  Sende donald eine AOL Message  Sende donald eine ICQ Message
Hallo Kurt,
das ist ja der Hammer ! Das werde ich an meinem 16er, der gerade in Arbeit ist, mal versuchen.
Ich muß das Thema weiter verfolgen. Ist ja hoch interessant!

Danke für den Tipp!

Einen klaren Nachthimmel wünsche ich !
Gruß Donald

Astrogruppe Pfalz

Meine Astro Page: http://www.schwab-intra.net/astro/

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9700 Beiträge

Erstellt  am: 07.01.2007 :  20:39:05 Uhr  Profil anzeigen
hallo

dann wäre doch gut eine Scheibe zu bedampfen wo ein Cerokorn drauf ist?
weißm jetzt aber nicht ob das dem Elektroden beschuß standhalten würde der beim Glimmen stattfindet?

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  10:44:43 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Original erstellt von: FrankH

hallo

dann wäre doch gut eine Scheibe zu bedampfen wo ein Cerokorn drauf ist?
weißm jetzt aber nicht ob das dem Elektroden beschuß standhalten würde der beim Glimmen stattfindet?

Gruß Frank



Hallo Frank,
man braucht nicht nur das Loch mit max. Durchmesser < Airy-Disk des Prüflings sondern auch noch hinreichende Transparenz der Schicht. Sonst kann es keine Interferenstreifen geben.

Nach meiner Erfahrung mit Alu- bedampften Spiegeln findet man zwar immer auch feine und feinste Löcher, aber diese Schichten sind meistens optisch dicht. Evtl. könnte es mit photogr. Solarfolie funktionieren, wenn man hier passende Lochgrößen findet. Die Herstellung von semitransparenten Metallschichten in Bedampfungstechnik ist ja kein Problem, aber wer hat denn zu Hause eine Vacuum- Bedampfungsanlage mit der man spielen könnte? Eine Spezialfirma mit der Herstellumng eines passenden Filtes zu beauftragen wäre sehr wahrscheinlich zu kostspielig.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: am:
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Marty
Altmeister im Astrotreff

Germany
2112 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  16:34:10 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Marty's Homepage  Sende Marty eine AOL Message  Sende Marty eine ICQ Message  Sende Marty eine Yahoo! Message



> aber diese Schichten sind meistens optisch dicht. Evtl. könnte es mit photogr. Solarfolie funktionieren, wenn man hier passende Lochgrößen findet.<

Hallo,
Das ist kein Problem, man kann die Dichte der Aluschicht ohne weiteres durch die Menge des verdampften Alus gut steuern.
Grüße Martin

Homepage www.marty-atm.de
mailto:martin<at>marty-atm.de
AG Spiegelschleifen in der Wilhelm Foerster Sternwarte NUR NOCH NACH VEREINBARUNG
Info zum AG Spiegelschleifen: http://www.wfs.be.schule.de/pages/AGSpiegel/

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  18:59:54 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Roland,

Zitat:
Original erstellt von: Korn

Hallo Kurt,

ganz langsam nocheinmal: mit ausreichen kleinen Löchern funktioniert das also vermutlich mit einer normalen superhellen LED zumindest an belegten Spiegeln?

Grübelnd,
Roland



wie versprochen hab ich das heute ausprobiert. Als Prüfling diente eine 100mm Sphäre R=1300 frisch chemisch versilbert. Dabei kommt erfahrungsgemäß ein Reflexionsgrad von mehr als 90% heraus. Dann hab ich exaktgenau das selbe Filter mit demselben Loch wie oben beschrieben genommen und auch das etwas stark durchsiebte Silberfilter, weil es erheblich geringere Dichte hat.

Ergebnisse:

1. mit grüner LED
Das Bild war viel zu dunkel. Für die Praxis wäre das völlig unbrauchbar. Man konnte maximal 5 Streifen gerade noch erkennen. Auch das ist nicht besonders berauschend.

2. mit Halogenlampe
Das Bild war deutlich heller als 1. aber immer noch zu dunkel. Maximal konnte man 6-7 Streifen mit Farbrändern darstellen. Insgesamt scheint das ebenfalls nicht besonders praxistauglich zu sein.

3. mit Silberschichtfilter geringerer Dichte und Halogenlampe
Das Interferenzbild wurde zwar deutlich heller, aber mehr als 5-6 realtiv kontrastarme Streifen (Streifenabstand Abstand 1 lambda Wellenfront) waren nicht zu erzeugen.

Fazit
Wenn man den Vorteil der Einfachheit des Lochinterferometers nutzen will, dann geht das praktisch nur mit Laserlicht. Dazu sind die billigen Rotlicht- Laserdioden aus 5€- Pointern bereits sehr gut geeignet.

Nach meinen Weißlicht -bzw. LED- Versuchen mit dem Bath- Interferometer im CoC-Aufbau konnte man hier max. 8 brauchbare Streifen erzeugen, die bei belegtem Prüfling auch ausreichend hell waren. Hier ein Bath- Interferogramm des unbelegten 10" f/6, Lichtquelle Halogenlampe mit UHC- Filter. Die Belichtungszeit betrug hier 1/2s bei 1600 ASA. Da gefällt mir das obige I- Gramm mit dem Lochinterferometer besser.


Offensichtlich setzt die sehr begrenzte Kohärenzwellelnlänge der Halogenlampe bzw. der LED bei jeder Art von Interferometer die Grenze. In Autokollimation, entsprechend 1/2 lambda Wellenfront Streifenabstand könnte man max. ca. 20 Streifen sauber darstellen. Damit kann man natürlich leben wenn man z. B. Refraktoren interferometrisch auf Farbfehler prüfen will. Für die Prüfung von reinen Spiegeloptiken ist die verwendete Prüfwellenlänge aber weniger wichtig.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 08.01.2007 20:08:44 Uhr
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  19:09:52 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Marty,

kennst Du denn jemanden, der für wenig Geld einige Proben mit definierter, semitransparenter Schichtdicke bedampfen würde? Ich bin so optinistisch anzunehmen dass die passenden Löcher dabei gratis entsehen werden.

Gruß Kurt


Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9700 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  19:18:44 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:


Fazit
Wenn man den Vorteil der Einfachheit des Lochinterferometers nutzen will, dann geht das praktisch nur mit Laserlicht. Dazu sind die billigen Rotlicht- Laserdioden aus 5€- Pointern bereits sehr gut geeignet.



hallo

na eigentlich wäre das transparent bedampfen nicht das Problem, die Anlage vergammelt sonst noch

hast du mal mit Natriumhochdrucklampe probiert da ist die Kohärenzlänge deutlich besser als bei einer LED, weniger Aufwendig ist das zwar auch nicht aber vieleicht wäre man das Sparkling los?

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9700 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  19:25:39 Uhr  Profil anzeigen
Zitat:
Original erstellt von: Kurt

Hallo Marty,

kennst Du denn jemanden, der für wenig Geld einige Proben mit definierter, semitransparenter Schichtdicke bedampfen würde? Ich bin so optinistisch anzunehmen dass die passenden Löcher dabei gratis entsehen werden.

Gruß Kurt





kennt er, aber nur nichtkommerziell da Verein, es entstehen natürlich Unkosten, das Problem könnten aber tatsächlich die Löcher sein? weil ohne Glimmen hält die Schicht nicht brsonders gut, ob es den letzten Staubkorn nicht auch mit weghaut?
na glaube habe schon Löcher gesehen

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  19:34:53 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Frank,

Zitat:
hast du mal mit Natriumhochdrucklampe probiert da ist die Kohärenzlänge deutlich besser als bei einer LED, weniger Aufwendig ist das zwar auch nicht aber vieleicht wäre man das Sparkling los?



nein, hab ich (noch) nicht. Das würde ich gerne versuchen, wenn

a) die Leuchtdichte der Na- HD. vergleichbar ist mit der von 5€ Laserdioden.

b) Die Lampe incl. Stromversorgung nicht teurer ist als 50€.

Enstprechende Infos wären herzlich willkommen.

Frage: Was meinst Du mit "Sparkling" ?

Gruß Kurt

Bearbeitet von: Kurt am: 08.01.2007 20:19:19 Uhr
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9700 Beiträge

Erstellt  am: 08.01.2007 :  19:54:38 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Kurt

mit der Leuchtdichte hast du recht, es gibt zwr Lampen die ihr Licht aus 1mm Elektrodenspalt raushazen, das sind aber teure Lampen wie sie in Projektoren verwendet werden, vorausgestzt man hätte zumindest einen Projektor wegen dem Vorschaltgerät müsste man noch ein passendes Leuchtmittel in Na-Verion finden

Sparkling? habe ich mich da wieder verschrieben? ich dachte das wäre dieses krisseln?

Gruß Frank

Bearbeitet von: am:
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Marty
Altmeister im Astrotreff

Germany
2112 Beiträge

Erstellt  am: 09.01.2007 :  14:42:05 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Marty's Homepage  Sende Marty eine AOL Message  Sende Marty eine ICQ Message  Sende Marty eine Yahoo! Message
Hallo Kurt und Frank,
Das machen wir mal, ich muß nur den Achim aktivieren. Und ein paar Euro für die Spiegelschleifkasse schaden auch nicht.
Kosten tut's auch nicht viel, wir können ja mal ein paar Glasplatten bedampfen. Die Löcher kriegen wir dan schon rein. Meint ihr dass da Objektträger geeignet sind?
Ich hab noch halbdurchlässige Strahlenteilerplättchen da die sollten wir erst mal ausprobieren.

>Kurt: Genial! Bei deiner Formel muß es da nicht 0,019 mm heißen?
Grüße Martin

Homepage www.marty-atm.de
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Info zum AG Spiegelschleifen: http://www.wfs.be.schule.de/pages/AGSpiegel/

Bearbeitet von: Marty am: 09.01.2007 14:49:59 Uhr
Zum Anfang der Seite

Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6892 Beiträge

Erstellt  am: 09.01.2007 :  16:03:20 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Marty, hallo an alle I- Meter- Interessenten,

Zitat:
Original erstellt von: Marty

Hallo Kurt und Frank,
Das machen wir mal, ich muß nur den Achim aktivieren. Und ein paar Euro für die Spiegelschleifkasse schaden auch nicht. Kosten tut's auch nicht viel, wir können ja mal ein paar Glasplatten bedampfen. Die Löcher kriegen wir dan schon rein. Meint ihr dass da Objektträger geeignet sind?

Grüße Martin



es freut mich natürlich sehr, dass Du Feuer gefangen hast und dass das Thema hier Interesse findet. Das wird sicher imteressant, ob bei der Bedampfung auch passende Löcher entstehen werden. Nachträglich Löcher in die Schicht reinbekommen geht wahrscheinlich mit angespitzten Stecknadeln durch freien Fall aus noch zu erprobender Höhe (schätzungsweise im cm- Bereich). Bis uns jemand solche Filter auch noch mit präzisen runden "Bohrungen" liefern kann, hätten wir schon mal etwas zum üben.

Objektträgerplatten als Substrat sollten funktionieren, auch wenn vielleicht die Planparalleität nicht ganz OK sein sollte.

Zitat:
Ich hab noch halbdurchlässige Strahlenteilerplättchen da die sollten wir erst mal ausprobieren.

Wenn die ca. 50% Durchlässigkeit haben wird das sehr wahrscheinlich zu wenig sein. Suiter sagt im o. a. Kapitel seines Buches,
Zitat:
"But the Transmission of the mask must vary fron 0,005 to 0,05 depending on om the severity of the aberration and how much tilt is desired."

Die optimale Filterdichte liegt danach zwischen ND 2,3 bis ND 1,3. Ich hab heute mal mit einem Filter ca. ND 3,5
gespielt. Auch damit gab es mit roter Laserdiode als Lichtquelle kontrastreiche Interferenzstreifen.

Wenn man die Dichte nicht direkt messen kann reicht für unsere Zwecke sicher ein visueller Vergleich mit Graufiltern bekannter Dichte.

Natürlich bin gerne bereit Eure Spiegelschleifkasse zu füttern. Die Details dazu regeln wir an einfachsten auf direktem Wege.

Zitat:
Bei deiner Formel muß es da nicht 0,019 mm heißen?



Vielen Dank für die Fehlerkorrektur. Ich hab das schon an passender Stelle vermerkt.

Gruß Kurt


Bearbeitet von: am:
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Gerold
Senior im Astrotreff

Deutschland
116 Beiträge

Erstellt  am: 09.01.2007 :  16:50:02 Uhr  Profil anzeigen
Schönen Guten Tag,

ich find das Thema auch super spannend und musste heute morgen an euch denken.
Arbeitskollege machte seine Werkzeuglade auf und da lag eine verspiegelte Glasscheibe von einem einfachen Schweissschirm drin.
Eine Seite verspiegelt, und man kann durchsehen. Ist nur eine dunkle Scheibe.
Die Dinger sind nicht teuer und in jedem Werkzeugladen zu kriegen.
Ob das hierfür etwas wäre weiss ich nicht?

Gruss Gerold

Bearbeitet von: am:
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