Das Bath I- Meter funktioniert prinzipiell auch ohne die klassische Bikonvex- Linse. Wie das Schema zeigt kann man anstelle der Linse auch eine kleine Blende B2 einfügen.
Der vom Laser auftreffende Teilstrahl erzeugt in der Blende ein konisches Strahlenbündel in Richtung Prüfling. Der Winkel des Bündels lässt sich aus dem Durchmesser der Blende und der Lichtwellenlänge berechnen. Bei meinem Versuch beträgt der Blendendurchmesser Bd. ca. 0,02 mm. Die Blende wurde mit einer spitz polierten Stecknadel in Alu- Folie gepiekst und der Durchmesser unter dem Mikroskop ausgemessen. Die Lichtwellenlänge des Lasers 0,00067 mm. Hinter der Blende entsteht ein Airy- Scheibchen. Dessen Durchmesser D bis zum 1. Minimum beträgt:
D = 2,44 x 0,00067mm x S/Bd
S ist der Abstand von der Blende in mm.
Bei 2 m Abstand hat man also ein Airy- Disk von 163 mm Durchmesser. Die Intensität nimmt natürlich von der Mitte des Airy- Scheibchens bis zum ersten Mimimum stetig ab. Falls der Prüfling erheblich kleiner ist als der berechnete Durchmesser, reicht aber die Ausleuchtung zur Interferometrie aus.
Hier also die erste Nutzanwendung: Test eines ell. Newton- Planspiegels mit Hilfe einer Referenzsphäre. Die kl. Achse des Planspiegels misst 78 mm.
Als Referenzshäre diente die Mitte meines 8“ f/5 Parabols. Wie das Foto zeigt , befindet sich der Newton- Spiegel so dicht wie möglich vor der Mitte des Parabolspiegels. Der Parabolspiegel wird nur bis ca. 80 mm Durchmesser ausgeleuchtet. Die Abweichung zwischen der Parabel und einer bestangepassten Sphäre beträgt bei 2020 mm Krümmungsradius nur beträgt nur 0,000019 mm, entsprechend 0,029 lambda bei 670 nm.
Das konische Strahlenbündel von der Blende kommend sowie der Referenzstrahl werden um 45° abgelenkt, jeweils zum Parabolspiegel hin und wieder zurück zum Interferometer. Fehler des Planspiegels wirken sich daher doppelt aus.
Messung und Auswertung.
Alle I- Gramme wurden mit der o. a. Versuchsanordnung aufgenommen, also mit Blende2 anstelle der Linse.
Zuerst wurde der Referenzspiegel allein bei Abblendung auf 80 mm D. gemessen. Dazu wurden 5 I- Gramme mit jeweils unterschiedlicher Streifenanzahl und Lage mit CCD fotografiert und mit FringeXP die RMS- und Stehlwerte ausgewertet.
RMS: 1/32 1/35,5 1/28,9 1/33 1/29,5
Stehl: 0,962 0,971 0,957 0,964 0,956
mittlerer RMS: 1/31,9
daraus mittlerer Strehl: 0,962.
Range Strehl: 0,971- 0,956 = 0,0015 , ca. 1,6% bezogen auf den Mittelwert .
Hier die entsprechenden Resultate aus dem Messungen mit Planspiegel (6 einzelne I- Gramme):
RMS: 1/24,9 1/28,6 1/29,4 1/27,4 1/27,4 1/27,4 1/ 24,3
Strehl: 0,938 0,953 0,955 0,949 0,949 0,935
mittlerer RMS : 1/26,9
mittlerer Strehl: 0,949
Range Strehl: 0,955- 0,035 = 0,02, ca. 2,1% bezogen auf den Mittelwert.
Differenz Strehl ohne - Strehl mit Planspiegel: 0,962 – 0,949 = 0,013 entsprechend 1,3%
Beurteilung:
Aus der relativ guten Reproduzierbarkeit der Messreihen kann man einen geringfügige, praktisch unauffällige Minderung des Strehl Wertes bei Nutzung des Planspiegels als wahrscheinlich annehmen.
Zuletzt noch ein Vergleich von I. Grammen.
Das linke Bild ist ein I- Gramm des auf 80 mm abgeblendeten Parabolspiegels mit Linse, daneben ohne Linse und mit dem Planspiegel als Prüfling. Offensichtlich sind die Linien im rechten Bild glatter. Dadurch eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit im Vergleich zur Linse im Strahlengang wahrscheinlich. Das gilt zumindest bei der Anwendung von preisgünstigen Justierlasern als Lichtquelle. Nachteilig ist die wesentlich geringere Helligkeit des Interferenzbildes und die Beschränkung auf relativ kleine Öffnungsverhältnisse. Die geringere Helligkeit erlaubt aber noch problemloses Arbeiten bei reduzierter Raumbeleuchtung, so lange belegte Prüflinge gemessen werden.
Gruß Kurt
