Beiträge von mkoch im Thema „Interferometer“

    > das passt schon, es gibt immer ein Gesetz das ein anderes außer Kraft setzt, sicher irgendein Faktor übersehen, z.B kommt das lich nict aus einem Punkt sondern einer Fläche, der Strahl wird nicht parallel sein, die Linsen haben Zonen so das es viele "Brennpunkte" ergibt den Hauptpunkt habe ich nicht getroffen, eventuell noch reflexe innerhalb der Blende, an ausgefransten kanten und microskopisch kleienm Staub ein paar Beugungen und dann macht das sich kreuzende Licht irgendwas?



    Die bekannte Formel für das Auflösungsvermögen eines Fernrohrs ist:
    a = (180 / pi) * 1.22 * lambda / D
    Dabei ist a das Auflösungsvermögen in Grad, lambda ist die Wellenlänge des Lichts, und D der Durchmesser des Objektivs.


    Genau die gleiche Formel kann man auch anwenden, um die Beleuchtung hinter der Lochblende zu berechnen:
    Für D setzen wir den Durchmesser der Lochblende ein.
    Für dein 10µm Loch und 633nm Licht ergibt das:
    a = 4.4 Grad
    Das bedeutet: Die Details auf dem beleuchteten Schirm können (von der Lochblende aus gesehen) nicht kleiner als 4.4 Grad sein.
    Das ist eine physikalische Begrenzung und völlig unabhängig davon wie der Strahlengang auf der anderen Seite der Lochblende aussieht.
    Oder anders ausgedrückt: Wenn die Beleuchtung über einen 4.4 Grad Kegel nicht gleichmässig ist, dann muss dein Loch grösser als 10µm sein.
    Das ist ja gerade das Schöne an der Beleuchtung mit der Lochblende: Ein physikalische Prinzip verhindert dass die Beleuchtung über einen gewissen Winkelbereich ungleichmässig sein kann.
    Es ist unmöglich durch ein 10µm Loch kleinere Details als 4.4 Grad zu projezieren, egal wie dreckig oder ungeeignet die Optik zwischen Laser und Lochblende ist.


    Gruss
    Michael

    > wede mal eine größere Blende testen


    Wenn ich mir dein letztes Bild anschaue habe ich aber eher den Eindruck dass das Loch schon zu gross ist. Ich kann mir gar nicht so richtig erklären wie man aus einem 10µm Loch solche kleinen Einzelheiten auf den Schirm projezieren kann. Das widerspricht der Physik.


    Gruss
    Michael

    > mit dem Maximum in der Mitte sieht es aus als hätte ich den Abstand zur Linse noch nicht getroffen?


    ganz recht. Wenn die Justierung stimmt, dann muss die Fläche absolut gleichmässig ausgeleuchtet sein. Aber wie bereits gesagt, ohne präzise Mikrometerschrauben in allen 3 Achsen ist dieser Zustand extrem schwer hinzukriegen. Und selbst mit einer guten Mechanik kann man eine ganze Weile rumfummeln bis man die richtige Einstellung gefunden hat.
    Und noch ein Tipp: Nimm mal ein Mikroskopobjektiv statt des Okulars.
    Hast du das Okular denn richtig rum eingebaut? Die Seite wo sonst das Auge reinschaut (paralleles Strahlenbündel) muss in Richtung Laser zeigen.


    Gruss
    Michael

    > konnte leider nur 40mm vor der Lochblende einen Schirm platzieren und von schräg hinten fotografieren, das Fel hat da schon 50mm Durchmesser, seitlich fehlt etwas wegen dem rechteckigem Laser


    So sieht der Lichtkegel aus wenn die Lochblende noch nicht richtig justiert ist.


    >zu den Frequenzen
    andere Wellenlängen werden von einer einfachen Linse in einem anderem Brennpunkt gesammelt und würden dann nicht durch die Lochblende passen, so war der Idealgedanke, ...


    Aber im Laser gibt es keine anderen Frequenzen die sich so stark von der Grundwelle unterscheiden dass ein nennenswerter Farbfehler in der Linse entstehen könnte. Das betrifft sowohl HeNe wie auch Halbleiterlaser.
    Die Nebenwellen eines Lasers liegen im Sub-Nanometer Bereich direkt neben der Grundwelle.


    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
    <br />habe dann och noch etwas mehr Licht gefunden mit der kleinen Blende sit hell genug die Kerben sind wohl Fettspuren in der zur zeit Wasserverkittung der Linse aber was ist das andere?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ferndiagnose ist schwierig. Wie sieht der Lichtkegel direkt hinter der Lochblende aus, ohne irgendwelche sonstige Optiken, einfach nur auf eine weisse Wand projeziert?


    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
    <br />eigetlich wird ja bei kurzen Brennweiten ein Fablängsfehler provoziert, der olle Rotlicht-Diodenlaser strahlt sicher ein haufen Nebenfrequenzen ab die man dadurch fein an der Blende aussortieren kann, sollte so auch mehr Kontrast geben.
    Da ist ein farbreines Okular eigetlich eher hinderlich<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Frank,


    was du hier schreibst verstehe ich nicht. Die Blende sortiert keine Nebenfrequenzen aus. Der einzige Sinn der Blende ist es, eine möglichst punktförmige Lichtquelle zu erzeugen von der eine ideale sphärische Wellenfront ausgeht. An der spektralen Zusammensetzung des Lichtes ändert die Blende gar nichts, und somit hat die Blende auch keinen Einfluss auf die Kohärenzlänge des Lasers.


    Gruss
    Michael

    &gt; Die Sache ist jetzt aber sehr dunkel und die Referenzsphäre ist nicht mehr durchgängig ausgeleuchtet, es sieht aus wie ein Tigerfell wo quer zu den Streifen kleine Narben wie mit einem v-förmigen Stechbeitel reingeritzt sind.
    &gt;Was soll das sein? wie kommt sowas zustande? ist die Lochblende zu klein für das Okular?


    1. Das Loch ist zu klein. Das bewirkt dass zu wenig Licht durchgeht. Bei perfekter Justierung muss die Ausleuchtung aber gleichmässig werden.
    2. Die Justierung stimmt noch nicht. Bei einem 1µm Loch hast du ohne drei präzise Mikrometerschrauben keine Chance, und selbst dann ist es noch schwierig.


    Gruss
    Michael

    &gt; der Theorie nach müsste alle michtsphärischen Anteile durch eine Blende verschwinden =&gt; dh. die Öffnung der Blende mus allein zur Aufweitungsbrennweite passen?


    Der Durchmesser der Lochblende muss passend gewählt werden zum gewünschten Öffnungsverhältnis des austretenden Lichtkegels.
    Wie der Lichtkegel auf der Laser-Seite aussieht ist relativ egal (es darf sogar ein schmalerer Kegel sein!), Hauptsache du bekommst möglichst viel Energie auf die Lochblende fokussiert.


    Gruss
    Michael

    &gt; ist aber mit 10mm bestimmt zu dick?


    Die Dicke ist völlig egal. Sie darf natürlich nur auf einer Seite matt sein.


    &gt; Da werde ich dann af der Mattscheibe mit blosem Auge noch was sehen? ist das Bild dann nicht zu klein so das ich dann ein Hilfsfernrohr mit unbekannten Fehlern benutzen müsste?


    Das ist nur eine Frage des Abstandes vom Brennpunkt zur Mattscheibe.

    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
    <br />Ist es möglich das bei visueller Betrachtung der Astigmatismus des Auges sichtbar wird?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    eigentlich nicht. Wie wär's mit einer Zwischen-Abbildung auf eine Mattscheibe um solche Effekte auszuschliessen?


    Gruss
    Michael

    &gt;Sollte man vieleicht lieber Laser mit 8mm Strahldurchmesser benutzen las die üblichen Pointer?


    Ich habe noch keine Laser mit 8mm Strahl gesehen. Wenn du eine richtige Lochblende verwendest, dann ist alles was vor der Lochblende ist (Laser, Aufweitung, Mikroskopobjektiv) relativ unkritisch, und Staub spielt überhaupt keine Rolle mehr.


    &gt;Was ist eigentlich optimal um einen grünen Laser zu drosseln? kann man den Filter schon im Parallelem Strahl einbringen ohne zu viele neue Störungen?


    Wie gesagt, alles was vor der Lochblende liegt ist ziemlich unkritisch. Das gilt auch für einen Filter, falls er denn notwendig sein sollte.


    Gruss
    Michael

    &gt;sehe ich das richtig, dass die Lochblende bei f/4 und 650 nm nicht wesentlich mehr als 6my Durchmesser haben sollte (Durchmesser Airy- Disk)?


    völlig richtig. Es ist aber nicht schlimm wenn's etwas grösser ist.


    &gt;Mit angespitzter Nadel Alu- Folie und Mikrosop han ich schon 25 my Löcher produziert, aber kleiner muss man wohl teuer kaufen, oder?


    Ich empfehle das Teil Nr. GCO-01 von http://www.cdhcorp.com
    Enthält die komplette Mechanik mit 3 Mikrometerschrauben, Mikroskop-Objektiv und 4 Lochblenden (wenn ich mich richtig erinnere 10µm, 15µm, 20µm und 25µm)
    Frag mich jetzt bitte nicht wie man die Webseite auf englisch umschaltet, keine Ahnung. Bei Bedarf kann ich dir das Teil besorgen.


    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
    <br /> ja schlimm sehen sie aus
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Dein Hauptproblem ist jetzt die ungleichmässige Beleuchtung, hervorgerufen hauptsächlich durch Staub, der irgendwo da im Strahlengang sitzt wo der Strahl noch dünn ist. Also auf dem Austrittsfenster des Lasers, und auf beiden Seiten der Aufweitungs-Linse.
    Putzen dürfte sinnlos sein. Du brauchst eine richtige Beleuchtung mit Lochblende.


    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
    <br />wenn man dert Prüfsphäre in dem Fall eine Asphäre -1 verpassen würde wäre der glasweg deutlich besser korrigiert und man hätte einen Nulltest? nur für ganz experimentierwütige, d.h. man müsste im Michelson auch eine Referenzparabel verwenden können?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    nö, das geht nicht. Eine kleine Asphäre und eine grosse Asphäre mit gleicher konischer Konstante ergeben zusammen keinen Nulltest.


    Gruss
    Michael

    &gt; an der sphärischen Fläche des interferometers soll ja keine brechung stattfinden, dazu müssten die Lichtstrahlen von der Punktquelle bei allen Winkeln senkrecht auftreffen, so eine Kugelwelle Wellenfront?.


    Das ist völlig richtig.


    &gt; Das Licht wird zwar von der Punktlichquelle so kommen, aber diese Kugelwelle tritt zu unterschiedlichem Zeitpunkt an der planfläche des Würfels aufund verändert im Glas dann die Geschwindigkeitzu einer Form deren Scheibarer Mittelpunk nicht mit dem tatsächlichem Übereinstimmt, ...


    Das ist richtig, die Wellenfront ist nicht mehr exakt sphärisch wenn sie auf die Referenzfläche trifft. Aber kleine Abweichungen stören nicht unbedingt.
    Entscheidend ist, dass die vom zu testenden Spiegel reflektierte Welle ungefähr wieder auf die gleiche Stelle der Referenzfläche trifft wo sie hergekommen ist. Grober Richtwert: +- 0.5mm
    Im Zweifelsfall einfach mit einem Optik-Programm durchrechnen.


    Gruss
    Michael

    &gt; 1. was ist wenn die Linse nicht direkt am Würfel ist, außer den Reflexionen der Flächen


    Das dürfte ziemlich egal sein.



    &gt; 2. wie sieht es aus wenn man dort einen Cassegrainspiegel statt der Referenslinse einsetzt und diesn gegen eine Referenzsphäre statt Prüfling benutzt, dann müsste man doch die Form des Cassegrainspiegels sehen bzw. als Interferogramm auswerten können?


    Du meinst wenn der Spiegel noch nicht verspiegelt ist? Das müsste theoretisch funktionieren. Es kann aber sein dass die Streifendichte zu gross wird, wenn der Unterschied zwischen Sphäre und Asphäre zu stark ist. Wenn die Kamera die Streifen nicht mehr auflösen kann, dann wird's schwierig. Für den Fall Parabel/Sphäre hab ich das mal ausgerechnet: http://www.astro-electronic.de/faq2.htm#7


    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Ich bin in meinem Beispiel von dem recht typischen Fall ausgegangen, nämlich Prüfung eines Parabolspiegels f/5. Das macht bei CoC ein Strahlenbündel von f/10. ... Da kommt bei mir schlimmstenfalls ein Durchmesser d2 = 4 mm auf der Würfelfläche heraus.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Kurt,


    du hast recht, ich bin von einem f/5 Strahlenbündel ausgegangen und so auf die ca. 10mm gekommen.


    Zusammenfassung:
    Beim Michelson Interferometer gehen 3 optische Flächen in des Messergebins ein (Referenz-Sphäre und zwei Flächen des Würfels).
    Beim Fizeau Interferometer geht nur die Referenz-Sphäre in das Messergebnis ein.


    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Wenn aber z. B. der Focus ca.20 mm außerhalb des Würfels liegt, dann kommt mam bei CoC und F/5 des Prüflings auf max.4 mm Durchmesser im Austritt des Würfels bei 30 mm Kantenlänge. Da dürfte noch nichts merkliches an Fehler passieren. Es wäre auch kein Problem einen kleineren Würfel mit noch geringerem Fokus- Abstand zu verwenden.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Kritisch sind aber die anderen beiden Seiten des Teilerwürfels, da wo der Strahl schon ca. 10mm Durchmesser hat. Der Oberflächenfehler der linken Seite geht _nur_ in das Referenzsignal ein (und zwar gleich zweimal), und die obere Fläche geht _nur_ in das Mess-Signal ein (ebenfalls zweimal). Im ungünstigsten Fall können sich alle Fehler addieren.
    Die beiden Seiten wo der Stahl nur 4mm Durchmesser hat (rechts und unten) sind hingegen völlig unkritisch, weil hier sowohl der Referenz- wie auch der Mess-Strahl durchgehen.


    Es kommt natürlich drauf an wie der Oberflächenfehler des Teilerwürfels wirklich aussieht, also wie der Fehler über die Fläche verteilt ist. Wenn's nur eine gleichmässige Krümmung ist, dann ist der Fehler über 10mm Durchmesser natürlich kleiner als bei vollen 30mm. Aber wie der Fehler verteilt ist weiss man ja nicht so genau.


    Ein kleinerer Würfel mit 10mm Kantenlänge wäre in dieser Hinsicht eher schlechter, weil ein grösserer Anteil der Fläche tatsächlich verwendet wird.


    Man kann natürlich die ganze Anordnung mit einem bekanntermassen guten sphärischen Spiegel kalibrieren. Dann ergibt sich der Gesamtfehler aus die beiden Flächen des Würfels und der Referenz-Sphäre.


    Gruss
    Michael

    &gt; Die Referenzlinse? ist zum Glück nicht groß, wird nicht die Weltkosten


    Wird aber schwierig so eine Linse mit lambda/10 Oberflächen-Fehler zu finden.


    &gt; 2. der würfel geht im Referenz und Prüfstrahl jeweils durch eine andere Fläche, den Fehler dieser ist dann theoretisch irgendwie in der Messung


    Das sehe ich auch als grossen Schwachpunkt an. Zumal jede der beiden Flächen gleich zweimal ins Messergebnis eingeht.


    &gt; könnte man den die Referentsphäre am Teiler gegen einen Referenzspiegel vermessen und in einem Programm dann immer beim messen abziehen?


    ja, das geht.


    &gt; man weis ja nie was man für eine Linse hat oder welche Qualität ist da nutzbar und realistisch verfügbar


    Was besseres als lambda/4 wird schwer zu finden sein. Als Sonderanfertigung gibt's natürlich alles, bei entsprechendem Preis.


    Gruss
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Ich hab für meine Anordnumng eine grüne Laserdiode (mit IR- Schutzfilter versteht sich) verwendet. Diese wurde von einem 20 mm Oku als annähernd punktförmig abgebildet. Danach erfolgt ja zwangsläufig die notwendige Strahlaufweitung. Eine Lochblende schien mir nicht erforderlich. Es würde aber kein besonderes Problem bedeuten, diese nachzurüsten. Bekommt man damit evtl. auberere I- Gramme?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das Problem bei der Linse ist dass kleinste Staubteilchen sich störend bemerkbar machen können, weil der Strahldurchmesser an der Linse ziemlich klein ist.
    Bei dem beschriebenen Aufbau mit Lochblende (wird auch als "Raumfilter" bezeichnet, oder im englischen "spatial filter") kann dieses Problem nicht auftreten, weil hinter der Lochblende erst mal keine Glasfläche kommt. Die Ausleuchtung ist völlig gleichmässig. Der Teilerwürfel ist nicht mehr so kritisch, weil da der Strahldurchmesser schon gross genug ist.
    Nachteilig ist die aufwändige Justierung der Lochblende. Ohne präzise Mechanik mit drei Mikrometerschrauben geht es nicht.


    Gruss
    Michael

    Hi,


    &gt; ==&gt; lediglich die Qualität der Prüfsphäre bergrenzt theoretisch die Genauigkeit wenn man diese nicht "abzieht?"


    richtig.


    &gt; kann man das so stehen lassen habe ich ein Problem übersehen?


    Das Prinzip ist völlig richtig, aber der Teufel steckt im Detail:


    -- Herstellung bzw. Prüfung der konvexen Referenzfläche ist schwierig


    -- Du brauchst eine gute punktförmige Lichtquelle, am besten HeNe-Laser, Strahlaufweiter, Mikroskop-Objektiv, 10-20µm Lochblende in 3 Achsen justierbar


    -- Und die Referenzfläche muss relativ zur Lichtquelle auch in 3 Achsen justierbar sein.


    -- Das zur Lichtquelle zurückgehende Licht kann eventuell ein Problem darstellen. Deshalb wird bei Zygo Interferometern ein polarisierender Teilerwürfel verwendet, und zwischen Teilerwürfel und Referenz kommt noch eine lambda/4 Platte.


    Du weisst dass es für solcherlei Fragen auch die englischsprachige Gruppe yahoo/interferometry gibt?


    Gruss
    Michael