刀口仪是一种科学仪器,但是它又是很主观的仪器,它的灵敏.PDFVIP

刀口仪 刀口仪是一种科学仪器，但是它又是很主观的仪器，它的灵敏度由使用者 与具体环境决定。 刀口仪是一种简单的仪器，但是它又是很精密的仪器。 甲 理论篇 刀口仪是光学仪器检测中最常用的仪器，它以制作容易，检测灵敏度高， 检测简单，方便直观，而深受光学检测人员，尤其是广大业余天文爱好者的钟 爱. 刀口仪是莱翁.傅科于 1856 年发明。所以也有人将刀口仪叫做傅科刀口仪 傅 科试镜器。由于是用它看镜面的阴影图来判断镜面的精度，所以也常常叫它阴 影仪。在傅科发明刀口仪以前已经有人将点光源放在抛物面的焦点上，观察抛 物面的反光来判断抛物面的质量。也许傅科受到这个启发，并将它完善，从而 发明了刀口仪 刀口仪是定性检测的仪器。用它检测镜面有没有误差是它的强项。也可以 用它粗略估计镜面误差的大小。请注意只是粗略估计误差大小。用它直接计算 镜面误差的精确值不是它的强项 刀口仪是一个科学的检测仪器。应该是很客观的，可是用它做检测又有很 大的主观性。所以常常有人争论，这个说“刀口仪可以发现1/100 波长误差”。那 个说:“刀口仪只能发现1/10 波长误差”.这都是由于它先天的主观性引起 一 经典刀口仪的结构 1 由光源发出的光线经第一聚光镜 汇聚成平面光波，再经第二聚光镜汇聚并经过小的平面反射镜转 向，将光源成像在刀口附近。在光源的像上放一个针孔，这样我们就得到了标准的点光源。 从针孔打出的球面光波照到被检测的球面镜上，经过球面反射，再成像到刀口上。我们用刀口切割 这个针孔像，在刀口后不远处就可以看到被测球面镜上阴影的情况，从而了解被 测球面镜上的误差。 二 检测的原理。 2 从镜面汇聚的光线，我们在a （焦点前）用刀口切入，这时镜 面右侧的光线首先被遮挡。看到镜面如A 图。如果我们将刀口 移到c （焦点后）切入。这时我们看到镜面左边的光线首先被 遮挡,看到镜面如图 C。如果我们将刀口移动到b(焦点上）切 入，这时镜面上所有的光线都同时被刀口切住。镜面应该突然 一下子就变暗了。但是由于针孔不是无穷小，总有一定的尺寸， 就是针孔无穷小，由于光的波动性，针孔的像最小也是个衍射斑，所以我 们会看到镜面是渐渐变暗,请记住这就是 “平面现象”我们也常常称 “镜 面平了”我更简单的称 “一刀清”。这是刀口仪进入最灵敏区。 如图B 3 上面是被测镜面没有误差时的情况。 如果被测镜面有误差呢？如图3 在镜面渐渐变暗时，我们看到镜面凸起的地方 明显右侧比镜面更暗 而左侧比镜面亮多了。就这样看到误差了。 三 刀口仪的灵敏度（刀口仪能发现的最小误差） 1 用几何光学理论探讨很简单，理论上刀口仪可以发现无穷小的误 差。灵敏度无限高。见图2.2) 2.2.JPG 4 灵敏度 = （能发现的最小对比度差别） 理论上N 可以无穷小，R 也可以很大，因而刀口仪的灵敏度可以无穷 高。 我认为在粗检时这个公式还是可用的。对于好一点的刀口仪，N 可以 调到0.02MM，（ 能发现的最小对比度差别）在不严格的环境中以10 %较 为保守。那么对口径200MM 曲率半径 2000MM (F5) 的镜子，发现1/20 波长的误差还是有可能的。 当然我们可以将N 调到0.001 这样能发现的误差就到了1/200 波长了， 但是当N 被调到 0.001MM 时，光线主要显示的是它的物理性，不能用几 何光学来解释，应该用光的物理性来解释。 5 用物理光学理论来讨论图4 。 假定将镜子劈成二瓣，将一瓣稍稍倾斜一点，这时镜子会将针孔汇聚成二 个靠得很近的针孔像。用刀口切入，这二个像同时都被遮挡，由于二个像 是分开的，所以在二个像的衍射边缘遮挡是有差别的。这样在镜面的不同 部位就有不同的对比度。就可以看到镜面上有阴影。当对比度差别 2 %