La prueba del filo de Foucault es una prueba óptica que mide con precisión la forma de los espejos curvos cóncavos . Los fabricantes de telescopios aficionados suelen utilizarla para calcular los espejos primarios de los telescopios reflectores . Utiliza un aparato relativamente simple y económico en comparación con otras técnicas de prueba.
La prueba del filo de cuchillo de Foucault fue descrita en 1858 por el físico francés Léon Foucault como una forma de medir las formas cónicas de los espejos ópticos. [1] Mide las dimensiones de la superficie del espejo reflejando la luz en un filo de cuchillo en o cerca del centro de curvatura del espejo. Para ello, solo se necesita un comprobador que, en su forma más básica del siglo XIX, consiste en una bombilla , un trozo de papel de aluminio con un orificio y una hoja de afeitar para crear el filo de cuchillo. El dispositivo de prueba es ajustable a lo largo del eje X (dirección de corte del cuchillo) a través del eje Y ( eje óptico ), y suele estar equipado con un ajuste medible de 0,001 pulgadas (25 μm) o mejor a lo largo de líneas paralelas al eje óptico. [2] La prueba puede medir errores en la curvatura de un espejo en fracciones de longitudes de onda de luz (o angstroms , millonésimas de pulgada o nanómetros ). [3] [4]
Los fabricantes de telescopios aficionados suelen utilizar la prueba de Foucault para calcular los espejos primarios de los telescopios reflectores . [5] [6] El espejo que se va a probar se coloca verticalmente en un soporte. El probador de Foucault se coloca a la distancia del radio de curvatura del espejo (el radio R es el doble de la longitud focal) con el orificio a un lado del centro de curvatura (se puede utilizar una ranura vertical corta paralela al borde de la cuchilla en lugar del orificio). El probador se ajusta de modo que el haz de luz que regresa de la fuente de luz del orificio se interrumpa por el borde de la cuchilla.
Al mirar el espejo desde detrás del filo del cuchillo se ve un patrón en la superficie del espejo. Si la superficie del espejo es parte de una esfera perfecta, el espejo aparece iluminado de manera uniforme en toda la superficie. Si el espejo es esférico pero tiene defectos como protuberancias o depresiones, los defectos aparecen muy aumentados en altura. Si la superficie es paraboloide , el espejo generalmente parece una rosquilla o un rombo, aunque la apariencia exacta depende de la posición exacta del filo del cuchillo.
Es posible calcular en qué medida la superficie del espejo se asemeja a una parábola perfecta colocando una máscara de Couder , [7] una varilla de Everest (según AW Everest) [8] u otro marcador de zona [9] sobre el espejo. Se realizan una serie de mediciones con el comprobador para determinar los radios de curvatura de las zonas a lo largo del eje óptico del espejo (eje Y). A continuación, estos datos se reducen y se grafican frente a una curva parabólica ideal.
Se utilizan otras pruebas que miden el espejo en el centro de curvatura. Algunos fabricantes de telescopios utilizan una variante de la prueba de Foucault llamada prueba de Ronchi, que reemplaza el borde del cuchillo con una rejilla (similar a una rejilla de difracción muy gruesa ) que consta de alambres paralelos finos, un grabado en una placa de vidrio, un negativo fotográfico o una transparencia impresa por computadora. Los patrones de prueba de Ronchi se corresponden con los de los espejos estándar o se generan por computadora.
Otras variantes de la prueba de Foucault incluyen la prueba de Gaviola o Caustic, que puede medir espejos de f/ratio rápidos con mayor precisión que la prueba de Foucault, que está limitada a una precisión de longitud de onda de aproximadamente (λ/8) en espejos de tamaño pequeño y mediano. La prueba Caustic es capaz de medir espejos más grandes y lograr una precisión de pico a valle de onda de (λ/20) mediante el uso de una platina de prueba que se ajusta de lado a lado para medir cada zona de cada lado del espejo desde el centro de su curvatura. [10]
La prueba nula de Dall utiliza una lente plano-convexa colocada a poca distancia frente al orificio. Con la posición correcta de la lente, un espejo parabólico aparece plano durante la prueba en lugar de tener forma de rosquilla, por lo que la prueba es mucho más fácil y no se necesitan mediciones zonales.[1]
Se han utilizado varias pruebas interferométricas , entre ellas el método de Michelson-Twyman y el método de Michelson , ambos publicados en 1918, el método de Lenouvel y el método de Fizeau . En los últimos años, las pruebas interferométricas se han vuelto más asequibles gracias a los láseres, las cámaras digitales (como las webcams) y las computadoras, pero siguen siendo principalmente una metodología industrial.
