Da nun mal Planspiegel hoher Qualität in der Größe des zu testenden Parabolspiegels fast unbezahlbar teuer sind, arbeiten die meisten Amateure mit der Foucault- Methode und messen die berechneten Schnittweitendifferenzen für mehrere Spiegelzonen. Je lichtstärker und größer der Spiegel ist, desto mehr Zonen muss man messen. Für einen 10“ f/6 sind z. B. mit 5-6 Zonen sinnvoll. Bei sorgfältigem Aufbau der Foucault- Testapparatur schafft man tatsächlich sehr gut korrigierte Spiegel mit Strehl- Werten von 0,95 und besser.
Wozu also eine Testmethode mit Korrekturlinse, auch Kompensationsmethode oder Dall 0 Test genannt und wie funktioniert das? Dazu folgende Überlegungen:
1. Setzt man in den Krümmungsmittelpunkt eines ideal sphärischen Spiegels eine annähernd punktförmige Lichtquelle, so werden die davon ausgehenden Strahlen in Richtung Spiegel genau in den Krümmungsmittelpunkt zurück reflektiert. Damit das reflektierte Bündel und das Brennpunktbild der Beobachtung zugänglich wird, platziert man die Lichtquelle etwas außerhalb der optischen Achse.
2 Ersetzt man den ideal sphärischen Spiegel durch einen idealen Parabolspiegel mit der gleichen Scheitelkrümmung des sphärischen Spiegels, so haben wir kürzere Schnittweiten der Strahlen von der Spiegelmitte gegenüber der Randzone, wie eingangs bereits angegeben.
3. Nun brauchen wir ein "Ding", welches das Licht der punktförmigen Lichtquelle so beeinflusst, dass sie Randstrahlen auf den Spiegel scheinbar aus einer etwas größeren Entfernung auf den Spiegel treffen als die Strahlen in Richtung Spiegelmitte. Wenn die Entfernungsdifferenz der von der Lichtquelle ausgehenden Rand – Mittelstrahlen genau so groß ist wie die Schnittweitendifferenz des Parabolspiegels, wird dieser die Rand und Mittelstrahlen exakt in einem Punkt abbilden. Ein exakter Parabolspiegel kann dann genau so einfach und empfindlich geprüft werden wie ein sphärischer Spiegel. Alles, was sich im Foucault- Schattenbildild als Struktur zeigt gehört nich zur Parabel und wird mit den üblichen Polier-Korrekturtricks beseitigt.
In der ersten Abbildung ist das "Ding" und der Strahlengang gezeichnet, welches die Stahlen der Punktlichtquelle in der gewünschten Weise beeinflusst. Es ist eine Sammellinse. In der zweiten Abbildung wird der vollständige Testaufbau erläutert.
Zum besseren Verständnis zuerst ein Beispiel mit Hilfe von Abb2 Abbildung und er dort angegebenen Tabellenwerte für einen Parabolspiegel mit 250 mm Durchmesser und 1500 mm Brennweite. Nehmen wir eine einfache Plan-Konvex Linse mit 150 mm Brennweite als "Ding". Das Brennweitenverhältnis Spiegel / Linse = F/f beträgt genau 10. Lt. Tabelle beträgt das Abstandsverhältnis B/f 0,535. Der Abstand des Scheitels der Linse von der punktförmigen Lichtquelle soll danach 0,535x150 mm =80,25 mm betragen. Wichtig ist noch, dass die Planfläche der Korrekturlinse zum Spiegel zeigt. Für andere Brennweiten der Korrekturlinse kann man die entsprechenden Abstände durch Interpolation der Tabellenwerte gewinnen. Den Farbfehler er PK-Linse kann man natürlich nicht beheben. Deshalb funktioniert der Test nur bei annähernd monochromatischem Licht. Dazu bringt man am einfachsten ein Rotfilter in den Strahlengang. Natürlich funktioniert es auch, wenn man als Lichtquelle eine Hochleistungs- LED benutzt.
Noch besser funktioniert der Aufbau, wenn man an Stelle der einfachen PK- Linse einen kleinen verkitteten Achromaten benutzt. Dessen Brennweite sollte so im Bereich 10% bis 20% der Spiegelbrennweite liegen. Geeignet sind z. B. Objektive von kleinen Feldstechern. Die Berechnung der richtigen Abstände Linse – Punktquelle wäre allerdings nur bei Kenntnis der Gläser und deren Krümmungsradien möglich. Man kann sich aber sehr gut folgendermaßen helfen:
1 Man poliert den Spiegel zunächst sphärisch und testet wie gewohnt mit dem Aufbau ohne Kompensationslinse. Der Spiegel muss dazu nicht erst vollständig auspoliert werden.
2 Wenn des Spiegel annähernd sphärisch korrigiert ist fügt man die Kompensationslinse ein und verstellt den Abstand zur Punktquelle so lange, bis die berechnete Schnittweitendifferenz genau so groß aber negativ ist, wie nach Foucault. Dabei ist es sinnvoll eine Zone bei ca 40% und eine Zone bei ca 90 % des Spiegeldurchmessers zu wählen. Der so ermittelte Abstand Korrekturlinse- Lichtquelle muß fixiert werden oder zumindest repoduzierbar eingestellt werden können.
3 Man kann zusätzlich den echten Startest am Himmel zur Hilfe nehmen, wenn man am Ende der Parabolisierung. Vor der Frage steht Verspiegeln oder weiter korrigieren.
Zur Erzeugung der punktförmigen Lichtquelle:
Dazu eignet sich ein Okular oder ein Mikroskop- Objektiv, welches die Lichtquelle stark verkeinert abbildet. Man kann so durch genügend großen Abstabd A-L eine praktisch beliebig kleine Punktquelle schaffen. Das Prisma ermöglicht die seitliche Anordnung der Lichtqiuelle. Diese Art ist auch für den normalen Foucault- Aufbau sehr gut geeignet. Man kann selbstverständlich auch einen beleuchteten Spalt als Lichtquelle verkleinert abbilden. Der Punkt ist vorteilhafter, wenn man den Star- Test macht
Vorteile der Prüfvorrichtung:
1. Nulltest nach Ronchi, Foucault sowie Star- Test des Parabolspiegels funktioniert wie bei einem sphärische Spiegel. Das erspart den Aufwand für zahlreiche Zonenmessungen.
2. Geringe, schmale Zonenfehler insbesondere bei fortschreitender Annäherung an die Idealorm werden sehr gut ganz ohne Messungen erkannt.
3. Das leidige Problem „abgesunkene Kante“ kann besonders gut in im Star Test erkannt werden. Bei lichtstarken Spiegeln hat man mit der Standard Foucault- Methode erhebliche Schwierigkeiten die abgesunkene Kante von der echten Parabel zu unterscheiden.
Erfahrungen:
Dazu einige Ergebnisse von Spiegeln, die ich nach obiger Methode korrigiert habe:
1. 8“ f/5 Strehl 0,95
2. 10“ f/6 Strehl 0,97 (Hauptspiegel „Silbercassi“)
3. 12“ f/4,8 Strehl 0,98 („Quarzmonster,“ erste Bearbeitung)
4. 12“ F/4,75 Strehl 0,99 („Quarzmonster“ runderneuert)
Anmerkungen:
1. Polituren nach Art von Amateuren sind nachweislich überragend glatt, so dass ein zusätzlich hoher Strehl- Wert durchaus ernst zu nehmen ist.
2. Oft wird die beschriebene Kompensationsmethode wegen der prinzipiell vorhandenen „Fehler höherer Ordnung“ abgelehnt. Nach dem Vergleich echt Star- Test und Kalibrierung mittels einmaliger Schittweiten-. Differenzmessung hab ich nichts davon bemerkt. Das wird auch duch die I- Gramme und Ronchi-Tests bei Wolfgang Rohr bestätigt.
3. Wer es genau wissen will, sollte seine eigenen Messungen durch eine zweite Instanz absichern. Da gibt es das hektomillionen teure Beispiel für die Nachbesserung des HST. Ein ganz simpler ergänzender Foucult- Test am Boden hätte genau diese Millionen für die nachträglich im Weltall installierte "Brille" erspart.
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Gruß Kurt
