quelli provenienti dai "versanti" opposti al fianco della lamina sono evidentemente arrestati per primi e correlativamente si vedono le regioni in questione oscurarsi più velocemente; al contrario i versanti inclinati nella direzione opposta restano illuminati per ultimi. In breve l'aspetto che si osserva per una penetrazione media della lamina è quella della figura 33D in cui le ombre suggeriscono il rilievo dei difetti in rapporto alla sfera di riferimento che appare colorata uniformemente. E' necessario solamente verificare il sistema di illuminazione per sapere se abbiamo a che fare con una deformazione dovuta a un incavamento; quando si esamina uno specchio si deve assimilare l'aspetto osservato ad un modello diffondente la luce e illuminato molto obliquamente da una sorgente situata al lato opposto della lamina (è il contrario nel caso di un obiettivo). Per nostra convenzione i versanti rivolti verso la sinistra sono illuminati; quelli rivolti verso la destra sono nell'ombra. Nella figura 33 D c'è una cava centrale e un bordo ribattuto che potete vedere; nella figura 32 A c'è un rilievo centrale, una piccola zona riflettente intermedia (parzialmente mascherata da un altro difetto più grave) e un bordo ribattuto.
E' chiaro che l'aspetto delle ombre cambia completamente con la posizione longitudinale del taglio. Per esempio con lo specchio che restituisce le ombre della figura 33 D, se si avvicina un po' la lamina nella direzione dello specchio e si piazza nel piano fornito dai raggi centrali, è il miglior specchio che abbiamo visto con colore uniforme e la corona come i versanti interni di un cratere o di un imbuto. Quando si ritocca uno specchio, importa poco che si produca una superfice con un raggio di curvatura leggermente più lungo o più corto. Si sceglierà evidentemente in funzione dell'aspetto dei difetti in grandezza e posizione in cui il ritocco è più facile. Non è necessariamente per il tiraggio della lamina che il rilievo è meno marcato. Avremo l'occasione di dare degli esempi.
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30. Dettagli per la costruzione di un apparecchio di Foucault.
Anche una costruzione rudimentale improvvisata con dei mezzi di fortuna è suscettibile di rendere importanti servigi, è molto più comodo per un serio controllo dei paraboloidi, disporre di un apparecchio avente una lamina munita di movimenti lenti nel senso trasversale e longitudinale.
La fig. 34 rappresenta un modello che deriva da quello che abbiamo costruito nel 1946 per l'atelier della Commissione degli Strumenti. Richiamiamo l'attenzione specialmente sui punti seguenti:
gradi di libertà del rullo. - Per realizzare semplicemente, dei movimenti molto dolci e senza gioco nei due gradi di liberta della lamina, è necessario ricorrere a una concezione cinematica: il numero dei punti di contatto che definiscono la posizione di un corpo in rapporto ad un'altro è di 6 (Maxwell), noi dobbiamo avere nel nostro caso 4 punti non regolabili: sono (fig. 34) i contatti delle due placchette a V del carro che porta sotto l'effetto del peso il pezzo contro la barra cilindrica in acciaio della piastra di appoggio. Il peso del carro si applica inoltre contro un quinto contatto che è la punta di una vite appoggiata su di un vetro piano disposto parallelamente alla barra in acciaio sul basamento. Manovrando questa vite basculerà leggermente tutto il carro e si fa penetrare la lamina dentro l'immagine in modo molto dolce, senza alcun gioco e senza perdere tempo, e con una vite di collegamento assolutamente qualunque. Nei fatti, il movimento della lamina non è esattamente rettilineo, l'intersezione dell'immagine di una fenditura non si fa rigorosamente nello stesso tempo su tutta l'altezza; ma il raggio scelto e la larghezza delle sorgenti usuali è in effetti insensibile.
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Anche una costruzione rudimentale improvvisata con dei mezzi di fortuna è suscettibile di rendere importanti servigi, è molto più comodo per un serio controllo dei paraboloidi, disporre di un apparecchio avente una lamina munita di movimenti lenti nel senso trasversale e longitudinale.
La fig. 34 rappresenta un modello che deriva da quello che abbiamo costruito nel 1946 per l'atelier della Commissione degli Strumenti. Richiamiamo l'attenzione specialmente sui punti seguenti:
gradi di libertà del rullo. - Per realizzare semplicemente, dei movimenti molto dolci e senza gioco nei due gradi di liberta della lamina, è necessario ricorrere a una concezione cinematica: il numero dei punti di contatto che definiscono la posizione di un corpo in rapporto ad un'altro è di 6 (Maxwell), noi dobbiamo avere nel nostro caso 4 punti non regolabili: sono (fig. 34) i contatti delle due placchette a V del carro che porta sotto l'effetto del peso il pezzo contro la barra cilindrica in acciaio della piastra di appoggio. Il peso del carro si applica inoltre contro un quinto contatto che è la punta di una vite appoggiata su di un vetro piano disposto parallelamente alla barra in acciaio sul basamento. Manovrando questa vite basculerà leggermente tutto il carro e si fa penetrare la lamina dentro l'immagine in modo molto dolce, senza alcun gioco e senza perdere tempo, e con una vite di collegamento assolutamente qualunque. Nei fatti, il movimento della lamina non è esattamente rettilineo, l'intersezione dell'immagine di una fenditura non si fa rigorosamente nello stesso tempo su tutta l'altezza; ma il raggio scelto e la larghezza delle sorgenti usuali è in effetti insensibile.
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Fig. 34
http://yfrog.com/72image6j
[nota di Maxproject: si tenga presente la data in cui è stato redatto questo testo. Oggi le moderne tecnologie meccaniche consentono livelli molto più alti di precisione a costi tutto sommato ancora avvicinabili, purchè se ne abbia la competenza per applicarle]
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Una molla tira il carro longitudinalmente sul sesto e ultimo punto di contatto che è l'estremità arrotondata di una vite "micrometrica" (un semplicepezzo di barra filettata ordinaria di 6/100) in cui il tamburo è diviso in 100 (recupero su di un goniometro d'artiglieria) poi in 20 e poi in 10 (striscia di carta incollata intorno) permette di misurare lo spostamento del carro a 1/100 di millimetro circa.
La distanza trasversale della lamina dalla sorgente deve essere piccola con il fine di evitare il più possibile l'astigmatismo di montaggio (e diminuire la parallasse se si destina più tardi l'apparecchio per dei controlli con l'autocollimazione). L'ingombro delle ampolle [qui intese come le lampadine a filamento] usuali non permette normalmente di scendere al di sotto dei 30 mm. senza impiegare un piccolo prisma a riflessione totale, questo espediente non è veramente utile se non per fare uno specchio a raggio di curvatura molto corto (R < 1 m) o molto aperto (f/D < 4).
Sorgente, stella artificiale - La sensibilità ottimale del metodo di Foucault è ottenuta con delle sorgenti assai intense in cui la larghezza è dell'ordine del diametro della tacca di diffrazione (cf. par. 3) che è da 8 a 10 micron con gli specchi che a noi interessano (al centro di curvatura), è interessante notare che una sorgente dieci volte più larga è ancora sufficiente per i controlli correnti. Molto spesso ci si accontenta di un semplice foro rotondo fatto in un foglio sottile di alluminio utilizzando una punta di spillo (si limita la penetrazione della punta piazzando il foglio da forare contro una superfice molto dura), si ottengono correntemente dei fori di un centinaio di micron di diametro, non è facile ottere un foro perfettamente rotondo per meno di 50 micron e si rischia di mancare di luce con una tale sorgente, inoltre in visione stenopeica, i difetti del centro rifratti dall'occhio sono generati dalle ombre mobili che essi stessi producono. M.A. Couder ha segnalato l'interesse di impiegare una fenditura in cui la larghezza può essere ridotta al valore ottimale con una altezza utile di 4 mm. circa, questo permette di conservare molta della luce e di eliminare gli inconvenienti della visione stenopeica. Noi diamo (fig. 34) un modello di fenditura a larghezza fissa che si può registrare se si vuole con 5 o 10 micron di scarto con un parallelismo migliore del micron semplicemente osservando di giorno davanti a un diffusore bianco ben illuminato. Una tale fenditura è troppo fine per gli usi correnti, dei fenomeni di diffrazione sui quali ritorneremo rischiano di confondere il dilettante, in mancanza di una misura diretta al microscopio si operera la taratura davanti a un diffusore bianco poco illuminato in modo da ottenere una fenditura da 30 a 50 micron circa di larghezza.
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La distanza trasversale della lamina dalla sorgente deve essere piccola con il fine di evitare il più possibile l'astigmatismo di montaggio (e diminuire la parallasse se si destina più tardi l'apparecchio per dei controlli con l'autocollimazione). L'ingombro delle ampolle [qui intese come le lampadine a filamento] usuali non permette normalmente di scendere al di sotto dei 30 mm. senza impiegare un piccolo prisma a riflessione totale, questo espediente non è veramente utile se non per fare uno specchio a raggio di curvatura molto corto (R < 1 m) o molto aperto (f/D < 4).
Sorgente, stella artificiale - La sensibilità ottimale del metodo di Foucault è ottenuta con delle sorgenti assai intense in cui la larghezza è dell'ordine del diametro della tacca di diffrazione (cf. par. 3) che è da 8 a 10 micron con gli specchi che a noi interessano (al centro di curvatura), è interessante notare che una sorgente dieci volte più larga è ancora sufficiente per i controlli correnti. Molto spesso ci si accontenta di un semplice foro rotondo fatto in un foglio sottile di alluminio utilizzando una punta di spillo (si limita la penetrazione della punta piazzando il foglio da forare contro una superfice molto dura), si ottengono correntemente dei fori di un centinaio di micron di diametro, non è facile ottere un foro perfettamente rotondo per meno di 50 micron e si rischia di mancare di luce con una tale sorgente, inoltre in visione stenopeica, i difetti del centro rifratti dall'occhio sono generati dalle ombre mobili che essi stessi producono. M.A. Couder ha segnalato l'interesse di impiegare una fenditura in cui la larghezza può essere ridotta al valore ottimale con una altezza utile di 4 mm. circa, questo permette di conservare molta della luce e di eliminare gli inconvenienti della visione stenopeica. Noi diamo (fig. 34) un modello di fenditura a larghezza fissa che si può registrare se si vuole con 5 o 10 micron di scarto con un parallelismo migliore del micron semplicemente osservando di giorno davanti a un diffusore bianco ben illuminato. Una tale fenditura è troppo fine per gli usi correnti, dei fenomeni di diffrazione sui quali ritorneremo rischiano di confondere il dilettante, in mancanza di una misura diretta al microscopio si operera la taratura davanti a un diffusore bianco poco illuminato in modo da ottenere una fenditura da 30 a 50 micron circa di larghezza.
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maxproject
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Tutto questo suppone che le lame della fenditura siano rettilinee con alta approssimazione, le idee più false regnano negli spiriti sull'ottenimento dei pezzi meccanici rettilinei ad esempio a piccole frazioni di micron, non crediamo inutile descrivere l'operazione elementare che consiste nel raddrizzare i bordi della fenditura e il profilo della lama. L'errore più frequente consiste nel volere un diedro molto acuto, una vera lama tagliente di rasoio; al contrario è una piccola placchetta che può avere senza inconvenienti 1/10 di mm. di larghezza e che si può ottenere facilmente ben rettilinea. Malgrado la debole durata, l'ottone è preferibile all'acciaio ordinario a causa della ossidazione.
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Edited by maxproject on Jan 11, 2010 at 12:36 PM
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Edited by maxproject on Jan 11, 2010 at 12:36 PM
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maxproject
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Si comincia a raddrizzare a forma di squadra il pezzo di ottone, poi si fa una smussatura a 30° o 45° semplicemente con una lima, il pezzo è tenuto da una piccola morsa, appoggiandolo nel modo migliore possibile per ottenere il risultato simultamentamente lungo tutta la sua lunghezza , ben inteso con un materiale cosi tenero le imprecisioni sono inevitabili, il bordo è dentellato; per livellare esattamente si appoggia il pezzo perpendicolarmente su un vetro levigato piano [un pezzo di vetro piano levigato contro un altro vetro con l'utilizzo di abrasivo da 5 micron] (fig. 35) a secco e deciso, con una pressione di qualche centinaia di grammi, facendo cosi una dozzina di corse di va e vieni trasversalmente alla lunghezza del pezzo. In qualche secondo si ottiene una piccola sezione brillante che non deve presentare delle interruzioni celanti delle imprecisioni non desiderabili (è sufficiente in questo caso fare qualche corsa in più).
Per illuminarla uniformemente basta una sorgente con un angolo sufficiente, una luce ben stabile di qualche millimetro di larghezza, piazzata molto vicina alla fenditura; i vecchi ottici usavano spesso una piccola lampada a petrolio, l'acetilene dà dei risultati eccellenti grazie alla sua temperatura della fiamma superiore ai 2200° ma è infinitamente più pratico utilizzare una lampadina elettrica munita di un diffusore; il vetro opaco è perfetto ma diminuisce molto la brillantezza; è sufficiente in pratica opalizzare il lato della lampadina verso la la feditura con un po' di abrasivo per 5 minuti, e un piccolo pezzo di piombo sommariamente battuto a forma di calotta con il raggio di curvatura della lampada. Le lampade a basso voltaggio per fari d'auto sono vantaggiose a causa dell'ingombro ridotto e della migliore utilizzazione possibile del filamento.
E' preferibile non cercare di proiettare l'immagine del filamento direttamente sulla fenditura a mezzo di un sistema ottico, l'esperienza mostra che è molto difficile ottenere con questo metodo una illuminazione ben uniforme con un angolo sufficiente.
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Edited by maxproject on Jan 14, 2010 at 12:21 PM
Per illuminarla uniformemente basta una sorgente con un angolo sufficiente, una luce ben stabile di qualche millimetro di larghezza, piazzata molto vicina alla fenditura; i vecchi ottici usavano spesso una piccola lampada a petrolio, l'acetilene dà dei risultati eccellenti grazie alla sua temperatura della fiamma superiore ai 2200° ma è infinitamente più pratico utilizzare una lampadina elettrica munita di un diffusore; il vetro opaco è perfetto ma diminuisce molto la brillantezza; è sufficiente in pratica opalizzare il lato della lampadina verso la la feditura con un po' di abrasivo per 5 minuti, e un piccolo pezzo di piombo sommariamente battuto a forma di calotta con il raggio di curvatura della lampada. Le lampade a basso voltaggio per fari d'auto sono vantaggiose a causa dell'ingombro ridotto e della migliore utilizzazione possibile del filamento.
E' preferibile non cercare di proiettare l'immagine del filamento direttamente sulla fenditura a mezzo di un sistema ottico, l'esperienza mostra che è molto difficile ottenere con questo metodo una illuminazione ben uniforme con un angolo sufficiente.
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Edited by maxproject on Jan 14, 2010 at 12:21 PM
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Questo metodo dà dei buoni risultati con una sorgente senza strutture come ad esempio un arco ai vapori di mercurio ad alta pressione in cui la brillanza elevata è preziosa per i controlli severi delle imperfezioni molto piccole ma che non interessano direttamente l'amatori ai primi passi. Notiamo infine la possibilità di far girare la struttura porta sorgente su se stessa al fine di egualizzare l'illuminazione il meglio possibile nel fascio utile.
Stabilità dei supporti - questa gioca per fortuna un ruolo molto meno grave che con i metodi di Michelson e di Zernike, tuttavia le osservazioni sono molto più facili e rigorose con del materiale stabile. I supporti degli specchi costruiti per gli amatori sono sovente difettosi e rischiano di infliggere delle deformazioni meccaniche ai pezzi da controllare.
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Stabilità dei supporti - questa gioca per fortuna un ruolo molto meno grave che con i metodi di Michelson e di Zernike, tuttavia le osservazioni sono molto più facili e rigorose con del materiale stabile. I supporti degli specchi costruiti per gli amatori sono sovente difettosi e rischiano di infliggere delle deformazioni meccaniche ai pezzi da controllare.
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http://yfrog.com/3mimage7shj
fig. 35
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ancora è necessario ricorrere a una concezione cinematica, prenderemo in prestito degli assemblaggi di M. A. Couder qualcuna delle dispoizioni seguenti sono così facili e poco dispendiose da preparare: sul supporto della fig. 36, lo specchio appoggia su due punti del suo lato, distanti da 60 a 90° contro le flange di supporto aventi i blocchi interessati, leggermente liberi verso il retro dello specchio, per permettere il basculamento contro l'appoggio dorsale, in cui il piano è definito a mezzo delle teste di tre perni non completamente conficcati. Il supporto medesimo deve appoggiare su tre punti su di una costruzione molto stabile appoggiata direttamente al pavimento, si si opera in campagna; o appoggiata nell'angolo di un muro se il locale è situato all'interno di un centro abitato.
L'apparecchio di Foucault è piazzato su di un largo treppiede molto stabile, preferibilmente regolabile in altezza, per permettere di fare tutte le regolazioni rapidamente senza perdere delle variazioni dell'immagine e senza toccare il supporto dello specchio.
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http://yfrog.com/3dimage1fcj
fig. 36
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fig. 35
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ancora è necessario ricorrere a una concezione cinematica, prenderemo in prestito degli assemblaggi di M. A. Couder qualcuna delle dispoizioni seguenti sono così facili e poco dispendiose da preparare: sul supporto della fig. 36, lo specchio appoggia su due punti del suo lato, distanti da 60 a 90° contro le flange di supporto aventi i blocchi interessati, leggermente liberi verso il retro dello specchio, per permettere il basculamento contro l'appoggio dorsale, in cui il piano è definito a mezzo delle teste di tre perni non completamente conficcati. Il supporto medesimo deve appoggiare su tre punti su di una costruzione molto stabile appoggiata direttamente al pavimento, si si opera in campagna; o appoggiata nell'angolo di un muro se il locale è situato all'interno di un centro abitato.
L'apparecchio di Foucault è piazzato su di un largo treppiede molto stabile, preferibilmente regolabile in altezza, per permettere di fare tutte le regolazioni rapidamente senza perdere delle variazioni dell'immagine e senza toccare il supporto dello specchio.
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31. Pratica e prova del Foucault.
La stanza da cui si opera deve essere chiusa e sufficientemente isolata termicamente per evitare il più possibile le perturbazioni ottiche date dall'aria. Le cantine sono solitamente i migliori locali salvo in inverno quando il calore emesso dall'osservatore e dalla sorgente luminosa producono delle correnti calde che si raffreddano a contatto con i muri. Questa turbolenza è un po' fastidiosa anche a causa della differenza importante di temperatura con la stanza di lucidatura che molto spesso è presente, molto spesso è necessario una equilibratura termica dello specchio di parecchie ore prima di ogni prova. Se si opera al primo piano si sceglierà una stanza in cui i muri non sono direttamente esposti al sole. Una oscurità relativa è utile ma è comodo lasciar sussitere una illuminazione sufficiente per orientarsi e vedere lo specchio, il suo supporto, ecc.. Nessuna prova è possibile se lo specchio non è in un equilibrio termico perfetto con l'aria ambientale, la semplice manipolazione che consiste nel prendere lo specchio freddo per posarlo sul supporto necessita di una attesa di almeno mezz'ora; se lo specchio arriva dalla lavorazione, in capo a una mezz'ora si potrà riconoscere la sua forma generale grazie a uno scambio termico stabile superficialmente, ma il raggio di curvatura e la forma esatta si muoveranno ancora per molte ore.
Per centrare rapidamente l'apparecchio, ci si dispone di fronte alla superfice dello specchio a una distanza volontariamente un po' più grande del raggio di curvatura. La lampada è stata accesa e la fenditura tolta e si cerca, muovendo il capo, l'immagine di ritorno del foro della lampada che, grazie alle sue dimensioni (10 mm. per esempio) è facile da trovare: questa immagine è più piccola dell'oggetto.
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La stanza da cui si opera deve essere chiusa e sufficientemente isolata termicamente per evitare il più possibile le perturbazioni ottiche date dall'aria. Le cantine sono solitamente i migliori locali salvo in inverno quando il calore emesso dall'osservatore e dalla sorgente luminosa producono delle correnti calde che si raffreddano a contatto con i muri. Questa turbolenza è un po' fastidiosa anche a causa della differenza importante di temperatura con la stanza di lucidatura che molto spesso è presente, molto spesso è necessario una equilibratura termica dello specchio di parecchie ore prima di ogni prova. Se si opera al primo piano si sceglierà una stanza in cui i muri non sono direttamente esposti al sole. Una oscurità relativa è utile ma è comodo lasciar sussitere una illuminazione sufficiente per orientarsi e vedere lo specchio, il suo supporto, ecc.. Nessuna prova è possibile se lo specchio non è in un equilibrio termico perfetto con l'aria ambientale, la semplice manipolazione che consiste nel prendere lo specchio freddo per posarlo sul supporto necessita di una attesa di almeno mezz'ora; se lo specchio arriva dalla lavorazione, in capo a una mezz'ora si potrà riconoscere la sua forma generale grazie a uno scambio termico stabile superficialmente, ma il raggio di curvatura e la forma esatta si muoveranno ancora per molte ore.
Per centrare rapidamente l'apparecchio, ci si dispone di fronte alla superfice dello specchio a una distanza volontariamente un po' più grande del raggio di curvatura. La lampada è stata accesa e la fenditura tolta e si cerca, muovendo il capo, l'immagine di ritorno del foro della lampada che, grazie alle sue dimensioni (10 mm. per esempio) è facile da trovare: questa immagine è più piccola dell'oggetto.
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Controlli e verifiche ottiche: i test.
Si piazza l'apparecchio di Foucault tutto intero e ci si avvicina secondo necessità allo specchio finchè si vede l'immagine di ritorno, non perdendola vista, si avvicina la lama. Il diametro dell'immagine del foro aumenta . Quando si determina che la dimensione dell'oggetto è nei pressi del centro di curvatura, si puo' mettere la fenditura e tentare una prima stima con la lama. L'immagine della fenditura deve essere esattamente parallela all'arresto della lama, l'oculare di Ramsden e la lama girano (fig. 34) permettendo di fare una regolazione di precisione. Togliendo l'oculare ci permette di vedere simultaneamente la lama e l'immagine, si può tentare di spostare l'occhio a 30 centimetri circa dietro alla lama e verificare che l'immagine si tinga di un colore uniforme simultaneamente intutta la sua altezza, la pulizia delle frange di diffrazione di cui parleremo nel paragrafo successivo fornisce un criterio più sensibile.
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