Глава вторая. ГЛАВНОЕ ЗЕРКАЛО ТЕЛЕСКОПА-РЕФЛЕКТОРА

§ 27. КОНТРОЛЬ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО ЗЕРКАЛА ПО ЗОНАМ

Если в центре кривизны центральной зоны параболического зеркала поместить "звезду" или щель и с помощью ножа получить теневую картину всего зеркала, она уже не будет "плоским рельефом". Для небольших зеркал с малым относительным отверстием достаточно испытать его из центра кривизны центральной зоны и центра кривизны края зеркала и, установив нож точно посередине между этими центрами, убедиться в том, что "вершина" "бублика" лежит на зоне 70 % радиуса заготовки зеркала (см, рис. 50а, в, д).

Вычислив аберрацию параболического зеркала при испытаниях из центра кривизны по формуле для теневого прибора с неподвижным источником света (рис. 44) или по формуле для подвижного источника (рис. 52) и разделив эту аберрацию пополам,

Таблица 10. Замеры продольных аберраций для зеркала D = 250, f '= 1000 мм

мы можем начинать испытания. С большими зеркалами процедура измерений усложняется, так как недостаточно промера аберраций только по трем зонам.

Рассмотрим конкретный пример. Испытывается зеркало диаметром 250 мм с относительным отверстием 1/4. Его фокусное расстояние равно 1000 мм, а радиус кривизны 2000 мм. Продольная аберрация DS=250²/16*1000 = 3,9 мм. Разметим зеркало на зоны с таким расчетом, чтобы продольные аберрации каждой зоны отличались на одну и ту же величину. Можно разбить продольную аберрацию на шесть равных отрезков: 0,65, 1,30, 1,95, 2,60, 3,25, 3,90 мм. Чтобы найти радиусы зон, которым соответствуют эти аберрации, воспользуемся формулой , где x — отрезок продольной аберрации. Получим y₁=51 мм, y₂=72 мм, у₃=88 мм, у₄=102 мм, y₅=114 мм, у₆=125 мм. Проволочную маску для зеркала рис. 50,е сделаем с учетом этих радиусов зон.

Теперь установим нож с таким расчетом, чтобы центральная часть зеркала покрылась полутенью. К сожалению, невозможно точно определить границы полутени в центре зеркала. Поэтому сразу установим нож так, чтобы полутень расположилась на зоне с радиусом 51 мм. Теперь, осторожно отодвинем нож до тех пор, пока полутень не расположится на зоне с радиусом 72 мм и запишем показание индикатора. Скорее всего оно не будет равно вычисленному. Так, проходя полутенью по всем зонам, запишем в табличку реальные значения продольных аберраций.

Рассмотрим конкретный пример промера аберраций 250-миллиметрового параболоида (табл. 10).

После окончания первого ряда промеров чуть сместим теневой прибор вдоль оси зеркала и снова промерим аберрации. Ясно, что показания индикатора сами по себе еще не равны аберрациям, и мы должны брать разность двух замеров. После проведения трех-пяти проходов ножа вдоль оси вычислим среднеарифметическое для каждого значения аберрации двух соседних зон, чтобы повысить точность промеров.

Подобным образом испытывается любое вогнутое зеркало любого диаметра и относительного отверстия.

Во время промеров постоянно надо помнить, что нож стоит в центре кривизны зоны, на которой видна полутень. Получив значения аберраций, проанализируем разницу между вычисленными и реальными значениями (см. последнюю колонку таблицы). Ясно, что если аберрация меньше вычисленных на этой зоне, нужно углубить зеркало и тем самым увеличить кривизну. Если аберрация больше вычисленных, кривизну нужно уменьшить или “приподнять” зону. Однако в действительности приподнять зону во время полировки нельзя, поэтому придется опустить остальную поверхность кроме этой зоны. Именно поэтому “ямы” и “канавы” на зеркале неприятнее “бугров” и “валиков”.

С какой точностью нужно делать замеры продольных аберраций? Это зависит от нескольких причин и в первую очередь от той точности, с которой мы сможем измерять перемещение ножа вдоль оси, радиусы зон на зеркале с помощью маски. Посмотрим, как будет зависеть предельно малое относительное фокусное расстояние зеркала от этих величин. Для этого воспользуемся готовыми формулами, заимствованными из статьи А. С. Мажуга [32]: и , где d — погрешность поверхности зеркала, равная l /8 или 0,00007 мм. Тогда погрешность в измерении перемещения ножа Dx = 0,01 мм еще допустима при исследовании зеркал с относительным фокусным расстоянием, но не меньше. А погрешность в измерении радиуса зон с помощью маски в 1 мм позволит исследовать зеркала с относительным фокусным расстоянием " ₂ = 3,8.

Здесь важно заметить, что многократные промеры одной и той же аберрации и нахождение среднего арифметического позволит повысить точность измерений Dx и Dy по крайней мере вдвое, а это значит, что можно исследовать зеркала с относительными отверстиями 1/1,6 и 1/3,0. Таким образом все зеркала с относительными фокусными расстояниями больше указанных могут исследоваться обычными любительскими средствами. Но нужно добавить и то, что со временем любитель, приобретая опыт, может по нюансам теневой картины, по тому, насколько плавно перемещается полутень по зеркалу, судить о форме поверхности еще глубже, чем механическое суждение на основании промеров. Это еще несколько повысит точность измерений. Интуиция опытного мастера в самых сложных случаях может сыграть решающую роль.

Отступление параболоида от сферы на 1/8 длины волны света еще не сказывается заметно на качестве изображения. Это значит, что в предыдущем примере мы можем центральную часть до определенной зоны вообще не фигуризовать. Эта зона имеет радиус , если l =0,00056 мм. Тогда у 250-миллиметрового зеркала центральная часть до зоны y=65 мм (диаметр этой части зеркала 130 мм) может не параболизоваться. Оставшиеся 60 мм по радиусу заготовки нужно параболизовать, но на величину DS-DS', где DS' — значение вычисленной заранее аберрации. В нашем примере разница в продольной аберрации между зоной 65 мм и краем зеркала составляет 3,9—1,06=2,84.