Aufbau Faucoulttester ?

Hi Michael,

ich bin selbst noch ganz am Anfang, aber einen brauchbaren Foucault-Tester habe ich schon fertig. Mein Anfängerwissen:

zu 1) 5 cm sollten reichen, es ist auch kein Kreuztisch erforderlich, eine Achse reicht. Hängt aber auch davon ab, ob Du die Lichtquelle mitbewegst oder nicht, wenn sie mitbewegt wird, sollten 5 cm für die meisten Spiegel reichen.

zu 2) Muss nicht. Du kannst auch ein Stück dünnes Papier davortun, oder sie nur anschleifen, so dass sie milchig wird. Sie sollte jedenfalls hell und nicht zu groß sein, gleichzeitig muss man auf die Wärmeentwicklung achten, wird sie richtig warm, gibt womöglich Luftunruhe.

zu 3) Doch, die Klinge muss auch das "Guckloch" überdecken, also Pupille / Kameraobjektiv. Zumindest soweit, dass der zurückreflektierte Strahl - ein kleiner Fleck - zur Hälfte verdeckt wird. Ich habe mal irgendwo ein Video gesehen, da hat einer statt eines Messers einen Türrahmen genommen

zu 4) Sollte relativ exakt sein, ja, aber das kriegt man ja automatisch durch die Reflexion hin :-). Der Abstand zwischen LED und "Guckloch" sollte nicht zu groß sein, also z.B. unter 5 cm.

Was ich festgestellt habe: Nimm statt deiner Augen oder einer Webcam eine Kamera mit großem Objektiv.

Und du brauchst vermutlich noch eine Messuhr oder sowas, für die Entfernungsmessung.

Hoffe, das war nicht alles falsch - sonst korrigiert mich bestimmt jemand, der Ahnung hat :-).

Viele Grüße
Sebastian

Hi,
1) mindestens die zu erwartenden Schnittweiten, praktisch reichen 20mm längs und 10mm quer bei sauberer Ausführung.
2) JEIN, die Schattenspiele kommen von der Klinge, nicht von der LED selbst. (Quasi ein virtueller Spalt, wenn man die Reflexion vom Spiegel hinzuaddiert. Praktisch hilft eine gleichmäßige Ausleuchtung aber ungemein. Die muss vor allem auf dem 1/100mm breiten Streifen entlang der Klinge (die LED belegt davon mit ihrem Durchmesser ca. 5mm) gleichmäßig sein. Je kleiner die LED desto bessser. Es kommt weniger auf die absolute Helligkeit als auf die Flächenhelligkeit im kritischen Bereich entlang der Klinge an, wenn man schöne Bilder will.
3) Man sieht das Bild ebenfalls an einer Messerklinge, die entweder die Gleiche ist, oder, die als zweite Klinge dann absolut parallel zur ersten aufgestellt werden muss.

Ein KUGELspiegel reflektiert ein Abbild vom Original und zwar bei der Entfernung als reelles Abbild um 180° gedreht (gleich umgedreht und gespiegel) wie im Teleskop, wenn man Butterbrotpapier als Dia vor den Auszug hält. D.h. die hinterleuchtete Klinge kommt um 180° als Spiegelbild an. Man hat also bei rechtsgängigem Aufbau: rechts die Klinge, nach links die LED hervorlugen und von ganz links das Abbild der Klinge. Schiebt man jetzt durch den Kreuztisch die Klinge immer mehr in die Mitte auf die opt. Achse, so rutscht gleichzeitig das 180° gedreht Abbild auch näher an diese Achse, bis die beiden zusammen einen Spalt bilden. Schließt der Spalt, wird der Spiegel schlagartig dunkel, wenn man gleichzeitig genau in der Kugelmitte ist. (Nur hier ist das Abbild ja scharf und nicht unscharf.)

Aus dem gesagten geht auch hervor: Sitzt die LED faktisch etwas unter der opt. Achse (des Spiegels), kommt das Abbild dann über der opt. Achse an. So kann man beides an EINER Klinge übereinander legen. Der Abstand sollte möglichst klein gehalten werden. Mein Foucaulttester hält das innerhalb von 20mm. Dazu muss man die LED nach hinten lichtdicht abkleben.

4) Der Spiegel wird solange verkippt, bis die opt. Achse des Spiegel genau s.o. knapp über der LED fluchtet. Der Tester sollte natürlich sauber im Winkel aufgestellt sein. Dazu reicht es aber, wenn man am Tester eine Kante installiert, über die man zum Spiegelteststand peilt. Dort malt man sich mit passenden Offset ein Zielkreuz. Der Offset ergibt sich zur vorgesehen Spiegelmitte am Teststand und sollte so sein, dass der Abstand der Peilkante von der Stelle an der Klinge, welche die opt. Achse treffen soll (zwischen LED und Guckstelle) gleich ist. Auf diese Weise kannst du so windschief aufbauen, wie Du möchtest und am Ende passt doch alles.

Gruß

Hallo Michael
vielleicht hilft das hier um deine Fragen etwas zu beantworten
Genau das war auch die motivation diese Filmchen zu basteln

Hallo,
Ist schon alles beantwortet. nur zu 4.) Die LED strahlt ja diffus ab, die kann man nicht ausrichten. Was aber genau ausgerichtet sein soll ist der Kreuztisch, sonst bewegt sich die Messerschneide beim durchfahren der Zonen seitlich im Strahlengang weg und du musst dann immer wieder die Messerschneide nachstellen. Daher soll die Verschiebung des Geraetes moeglichst parallel der optischen Achse des Spiegels erfolgen. (natuerlich muss man immer etwas nachstellen, es sollte nur nicht so viel sein)
Aber das kommt mit zunehmender Uebung von alleine.
Viel Spass marty

Michael,
zum Verständnis noch 'ne Ergänzung zu meinem "Senf".
Die opt. Abbildung am Foucaulttest basiert grundsätzlich auf dem Prinzip der "opt. Abbildung am Kugelspiegel" und folgt ausschließlich der geometrischen Optik (keine Wellenoptik, Beugung oder Interferenz).
Man bildet eine Klinge (von oben gesehen ist die senkrechte Klinge ein Punkt) auf sich selbst ab.

Das Besondere am Foucaulttest ist, dass einem weniger die Abbildung interessiert, als vielmehr, welcher Teil vom Spiegel zum oben erwähnten Kugelspiegel während einer Abbildung mitzählt. Man will ja die Abweichungen zum Kugelspiegel herausfinden. Dazu zerteilt man sich den Prüfling in mehrere zonenmäßig ineinander liegende Kugelspiegel und schaut sich diese nacheinander an, indem man mit der Klinge die zu den Kugeln gehörende Radien der Reihe nach abtastet. Das sind dann die Schnittweiten, die man bei einem Parabolspiegel braucht.

Im Grunde gilt aber immer das Abbildungsgesetz: 1/f = 1/p + 1/q
f= Brennweite (halber Kugelradius)
p= Entfernung Abbild
q= Entfernung Quelle

Mit einer Klinge im Foucaulttester ist p = q, und an einer scharfen Klinge auch auf ein Hundertsel Millimeter genau bestimmbar.
Die Gleichung mutiert dann zu einem scharfen Abbild wenn p = q = 2f = KR (Kugelradius oder Krümmungsradius).
Haben nur bestimmte Zonen einen größeren Krümmungsradius als den, auf den der Tester eingestellt ist, so fokussieren sie das Abbild erst hinter der Klinge. Stärker gekrümmte Bereiche fokussieren schon vor der Klinge.

Und jetzt kommt der Trick mit dem Schattenspiel*: Steht die Klinge (via Quereinstellung am Kreuztisch) genau auf der optischen Achse (von rechts kommend), so tragen die Teile des Spiegels mit größeren KR, deren Strahlen erst hinter der Klinge fokussieren, nur mit der linken Hälfte (unscharf zum Abbild bei), sprich erscheinen an der Klinge hell** Die rechte Hälfte ist dunkel, denn die Strahlen sind noch nicht fokussiert und bleiben an der Klinge "kleben".
Der Teil der Kugel, dessen KR genau eingestellt ist, kann sich nicht entscheiden, ob er an der Klinge hängen bleibt oder vorbeikommt, er flackert heftig, wenn die Klinge (via Querverstellung) nur 1/100 mm in den Weg gestellt wird. (Man sagt auch die Spiegelteile erscheinen ausgegraut (weder hell noch dunktel).
Der dritte Fall sind Bereiche (Zonen) im Spiegel, die einen kürzeren Krümmungsradius haben. Strahlen von drot fokussieren schon vor der Klinge und bis zur Klinge zerlaufen sie schon wieder. Hier bleiben die Bereiche vom Spiegel dunkel, die links der opt. Achse sind, denn sie kreuzen die opt. Achse ja vor der Klinge (an ihrem Fokus) und sind den Rest des Weges schon rechts der opt. Achse, wo die Klinge dann als Hindernis "Endstation" ist.

*Im Tester sei die Klinge senkrecht verbaut, beim Blick vom Tester zum Spiegel kommt sie von rechts
**deshalb muss man an der Klinge schauen

Gruß

PS: Beim "Schattenspiel" hilft die Eselsbrücke: Kreuzen die Strahlen vom Spiegel vor der Klinge, dann ist die Seite hell, auf der die Klinge steht. (Hell-Dunkel sind vertausccht). Kreuzen sie nicht vor sondern erst hinter der Klinge, dann gibt es keine Seitenvertauschung.
Was immer wieder verwirren könnte: Hier geht es um die Frage, welcher Teil des Spiegel zur Abbildung beiträgt. Trenne das von der Frage, wie die Abbildung aussieht. Die ist bei der der Entfernung immer um 180° gedreht (also seitenverkehrt und kopfüber). Die kann man an der Klinge erkennen, wenn man anstelle des Auges ein Butterbrotpapier hinhält. Dort sieht man dann die halbe LED hinter der Klinge (kopfüber und seitenverkehrt) [;)]

Hi Michael,

zum Aufbau hätte ich was für dich. Hatte ich zwar schon mal unter Angebote eingestellt, aber es passt ja hierzu auch.

Linearführungen zum absolut parallelen Verschieben in einer Richtung, mit 2 Stück lässt sich auch ein Kreuztisch aufbauen.

Und als Stell- und Ablesehilfe eine kleine Einheit mit internem Planetengetriebe- auf eine Umdrehung verstellt sich der Anzeigwert um 100- dazu die kleineste Skala nochmals unterteilt auf 1/5. Das an einer M6 Gewindestange angebracht lässt also eine Ablesegenauigkeit von 0,002mm zu- eine Umdrehung entspricht da ja 1mm Weg.

Wenn du Interesse hast melde dich einfach mal (gilt natürlich auch für andere Bastler, ich hab mehrere dieser Sätze).

Gruß
Stefan

Hallo Michael,

ich habe noch nicht herauslesen können, welche Arten von Spiegeln du genau testen möchtest.

Mein erster Foucaulttester war eine simple Fichtenholzkonstruktion mit einer M6-Gewindestange als Grundlage der Längsverstellung. Eine Umdrehung macht dann genau 1mm Längsverschiebung, ein selbstgezeichneter Achtel-Teilkreis als Drehscheibe reichte dann beispielsweise für meinen 6" f/7.3-Newton völlig aus. Die LED steckte recht weit oben in einem Loch des grob 10cm hohen und 4cm breiten Holzstücks, vor der Led war die "Klinge" (hier eine Glasplatte mit aufgedampfter Chrom-Kante) und über dem Holzstück schaute man durch die überstehende Klinge auf das Abbild des Spiegels.

Später kam eine elektronische Schiebelehre als Basis der Längsverstellung dazu (Messuhren jeder Art gehen natürlich auch), und es folgte eine seitliche Feineinstellung nach (Stellschraube am Rand der ebenfalls später dazugekommenen Grundplatte).

Natürlich funktioniert der Foucaulttest auch visuell, es braucht dann nur mehr Konzentration, aber nicht unbedingt mehr Übung als bei fotografischer Auswertung. Ich persönlich kam mit Fotoauswertungen nie gut zurecht.

Ein schöner Artikel zu den Grundlagen des Foucaulttests ist meiner Ansicht nach dieser: http://www.atmsite.org/contrib/Harbour/Foucault.html
(Englischkenntnisse sind aber Voraussetzung).

Ciao,
Roland

Hallo Michael,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Auch weiß ich, dass der Foucaulttest eigentlich warten kann, möchte es aber dennoch mal gemacht haben, da mir das nicht so einfach erscheint und bevor ich anfange sollte diese Unklarheit beseitigt sein.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Meiner Meinung nach ist das genau die richtige Vorgehensweise. Damit nimmst Du die größte Hürde von Anfang an. Schleifen mit Karbo und Microgrit ist relativ einfach. Bei der Politur wirds dann interessant und wenn man dann schon den Foucaulttester hat und auch richtig interpretiert, dann gehts zügig weiter.
Mit dem Foucaulttester wurde es ja bereits richtig gesagt: Für kleine Spiegel muss es keine 1/100mm Ablesegenauigkeit geben.
Wenn Du aber gleich einen präsisen Tester baust sparst Du dir den Umbau für eventuell größere Spiegel (falls Dich der Schleifvirus packt[;)]) Bei mir wäre inzwischen der 3. Umbau fällig...
CS, Matze

Hi Michael,

mit Kreuz meinst Du den Kreuztisch, oder die Verschiebungsachse der Klinge (parallel zur Kameralinse, senkrecht zur optischen Achse)? Exakte Ausrichtung ist wichtig, aber man kann auch erstmal nur z.B. die LED / die Klinge recht provisorisch befestigen, Wäscheklammern und doppelseitiges Klebeband, auch die Halterung, und das so auf den Kreuztisch stellen und mal hin- und herprobieren, war viel Probiererei bei mir. Dann hatte ich nach ziemlich langem Suchen (wer hat's gefunden? Meine Frau) endlich mal eine Ahnung, ein Geisterbild, und das war's, da wurde dann klar, wo ich was positionieren musste (Spiegel und Tester konnte ich z.B. gut ausrichten, wenn ich den reflektierten Lichtfleck verfolgt habe).

Mit der tollen Unterstützung der erfahrenen Kollegen hier (ich bin totaler Anfänger, mein einziger Spiegel nimmt sich gerne eine Auszeit) kriegt man das wirklich gut hin

Viele Grüße
Sebastian

Hallo Michael,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Kann es denn sein, dass dieser Test nur mit unverspiegelten Spiegeln gemacht werden kann?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nein, es kann nur sehr hell werden sodass man als Ersttäter Mühe hat, das wesentliche zu erkennen. Am besten mal fotografieren. Große Blende, mindestens f/4 besser f/2.8 oder f/2 und manuelle Entfernung, Scharfstellen auf die Kante des Spiegels

Das Messer muss in der richtigen Entferung zum Spiegel stehen: Doppelte Brennweite.
Das ist der ROC, Radius of curvature.
Also mit dem Zollstock diesen Bereich grob festlegen.
Der interessante Bereich ist nur wenige Millimeter lang.
(Seitlich sind es nur Bruchteile, sehr wackelempfindlich!)
Du findest den richtigen Bereich dort, wo sich die "halbe LED" fast plötzlich umdreht.

Ansonsten: Bild einstellen was Du siehst

cs Kai

Hallo Miachel,
wenn das Abbild der LED schön scharf ist an der Klinge zu sehen ist, dann bist Du schon mal in der Nähe vom Krümmungsmittelpunkt. (jetzt geht es um Millimeter)

Allerdings solltest Du den Reflex durch Verkippen vom Spiegel etwas über die LED (so 2cm) (manche wollen es auch unter die LED haben) an die Klinge platzieren. Dann mit dem Auge direkt hinter die Klinge und genau dieses Abbild beobachten. (LED dazu nach hinten abkleben, damit sie nicht blendet.)
Am Anfang sieht man vielleicht einen grünen Fleck, den Spiegel nicht ganz ausgeleuchtet. Jetzt mal den Tester von Hand ganz leicht querverschieben (so einzelne Millimeter) und schauen wird der Spiegel heller/besser oder nicht, dito längs. DAS IST ANFANGS EINE FUMMELEI. Je drastischer die Änderungen am Spiegel wirken, desto näher kommst Du dem Krümmungsmittelpunkt.

Zum Vergleich, versuch mal mit Taschenlampe an der Schläfe am Spiegel den Fokus so zu treffen, dass er die komplett blendet (sog. Taschenlampentest). Dazu musst Du das Auge im Raum auf 5mm genau in Querlage und ca. 1cm genau in der Entfernung bringen. Da merkst du jeden Pulsschlag und Atemzug.

Bei mir dauerte es beim ersten Mal 2h, bis ich den Krümmungsmittelpunkt getroffen hatte.

Gruß

PS: Schick mir mal ne PN mit Mailadresse. Ich habe hier noch ein Fragment an Dokument zum Verständnis. Vielleicht hilft es Dir.

Hallo Michael,
wenn er nicht schlagartig grau wird ist er auch nicht 100% spärisch. Da die einzelnen Zonen ja unterschiedlich "grau" werden. Nur im 100% spärischen Spiegel wird er bei minimaler Drehung der Achse grau.
Messschieber reicht völlig. oder wenn du M6 Gewinde hast ein "Handrad" mit Markierungen. Bei M6 entspricht eine Umdrehung 1mm das heißt du kannst dir Markierungen bei 1/10 oder sogar 1/20 mm machen und das sollte auf alle Fälle reichen,. Da genauer kann man die Prabel und die einzelnen Zonen eh nicht erkennen.

Viele Grüße, Andreas

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Verschiedene Stellen des Spiegels sind dann grau und ENDLICH Spiegelverkehrt ist die andere Seite hell. Es ist also sehr schwer (um nicht zu sagen unmöglich) die genaue Stelle zu bestimmen, ander sich die "LED" um 180° dreht.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ein fertiger Spiegel ist gewöhnlich parabolisch. Also trifft man mit der Klinge immer nur den Krümmungsradius (KR) einer bestimmten Zone. Diese flackert dann, die Nachbarzonen nach außen hin sollten einen größeren KR haben (die sind also auf der Messerseite 'schattig'. Die inneren Zonen sollten einen kürzeren KR haben, da fokusiert die Zone schon vor der Klinge, laufen anschließend wieder gekreuzt auseinander, der Schatten erscheint auf der LED-Seite an der 'Klinge'.

Wie gesagt, du schaust beim Foucaulttest nicht das Abbild an, sondern den Spiegel und siehst, welcher Teil des Spiegel wie zu dem Teil des Abbilds, das gerade an der Klinge scharf ist, beiträgt. Deswegen soll man das "Kreuzen" vor der Klinge bei kleinerem KR und das Nicht-kreuzen der größeren KR nicht mit dem "seitenverkehrten und umgedrehten" Abbild (Strahlenoptiklehre am Kugelspiegel) verwechseln. Das sind zwei paar Stiefel. Wenn man den Unterschied aber einmal verstanden hat, dann ist der Foucaulttest ein Selbstläufer.

Gruß

PS: Dass äußere Nachbarzonen einen größeren KR, innere Zonen einen kleineren KR haben, ist eine geometrische Eigenschaft des Parabolspiegels im Unterschied zum sphärischen (Kugel-)Spiegel.

PPS: Das man die flackernde Zone nur schwer eingrenzen kann, ist ein Zeichen, dass man sie 'getroffen' hat. Genau deshalb bastelt man sich ja für's visuelle Coudermasken usw. als Hilfen. Es ist aber auch ein Zeichen, wie empfindlich so ein Tester ist. Was man so im Tester nicht sieht, wirkt sich auch optisch später kaum aus.

Hallo Michael
Vielleicht an der Stelle noch eine Anmerkung.
Est ist schon wichtig das man zum eigendlichen Messen eine Coudermaske verwendet.
Alles was man ohne Maske am Spiegel sieht dient nur zur groben Orientierung.
Da Du ja z.zt einen fertigen 8" Spiegel im Tester betrachtest ist das mit den von dir
gesehenen Abbildungen vollkommen ok.
Du kannst bzw Du solltest bei einem fertigen Spiegel kein sprung von hell auf grau sehen.
Später wenn Du selber schleifst und dich dann nach dem polieren ans erreichen der Spähre
hbegiebst ist das etwas ganz anderes.
Nach dem Polieren wirst Du natürlich keine ideale Spähre haben.
Dann erst ist das erreichen dieser schlagartigen Verdunkelung das Ziel.
Erst wenn das erreicht ist und alle Krümmungsradien (mit Coudermaske gemessen)
gleich sind ist die Spähre ideal.
Auch das Aufstellen des Testers im Krümmungsradius muß nicht sooo 100% genau erfolgen.
Er sollte etwa so aufgestellt sein das Du noch wenn der Reflex auf der Klinge scharf ist
mit deiner Verstellspindel ca.5-10mm vor und zurück bewegen kannst.
Aber das wirst Du..wenn dein Selbstschliff mal so weit ist alles nocht in Ruhe
austesten können.
Wichtig ist aus meiner sicht im Moment nur das Du lernst was wie man den Tester
einsetzt und was man zu sehen bekommt, bzw mit wieviel Gefühl man an die Verstellung
gehen muß damit man etwas sieht.
Kannst ja mal zu spaß eine Coudermaske bastel und damit probieren,
da sieht man die Details wesendlich besser.
beste Grüße
Andreas