Per quanto riguarda il controllo delle ottiche il test più semplice e maggiormente usato, soprattutto a livello amatoriale, è sicuramente il Test di Ronchi.
Questo test sfrutta un fascio di luce inviato e poi riflesso dallo specchio primario, che viene fatto passare attraverso un reticolo con una serie di linee opache parallele a bassa frequenza (4-8 linee/mm) posizionato nelle vicinanze del punto di fuoco del cono luminoso. In questo modo sullo specchio vengono proiettate una serie di linee d’ombra rilevabili a vista o per mezzo di una camera di ripresa.
Dalla forma assunta dalle frange è possibile valutare con estrema precisione la curvatura che lo specchio ha assunto in fase di lavorazione e quindi sarà possibile determinare una strategia di intervento per correggere gli eventuali errori.
Va ricordato che questo test comunque è più che altro qualitativo e non quantitativo (a meno di non tenere sotto stretto controllo diversi parametri), quindi non ci dirà l’entità dell’eventuale errore, ma ci dirà di che tipologia sarà questo errore. Questo non significa che il test sia di poco valore, anzi è di grandissimo aiuto, soprattutto nella fase di raggiungimento della sfera, proprio grazie alla sua velocità di esecuzione e facilità di lettura. Ho detto soprattutto nella fase di raggiungimento della sfera, perché in questo caso le linee che si dovrebbero vedere (per una sfera perfetta) dovrebbero essere perfettamente dritte e la valutazione anche ad occhio di una linea dritta o di una eventuale distorsione rispetto ad essa non è così difficile, al contrario di quanto accade nella valutazione di una superficie parabolica perfetta, le cui linee non sono più dritte, ma curve con andamento più o meno accentuato a seconda del numero di linee per millimetro del reticolo, del rapporto focale dell’ottica, della posizione del reticolo rispetto al centro di curvatura ecc…
Quindi si andrà ad effettuare questo test qualora si voglia testare una superficie sferica, mentre per una parabolica può essere d’aiuto, ma in genere per queste, ci si affida ad altri test come ad esempio il Test di Foucault.
Riguardo all’esecuzione vera e propria del test abbiamo bisogno di alcuni strumenti che verranno elencati di seguito.
ATTREZZATURA NECESSARIA:
- Reticolo di Ronchi (4-8 linee/mm)
- Sorgente luminosa puntiforme o a fessura
- Supporto per lo specchio
- Supporto per sorgente luminosa-reticolo
MODALITA’ DI ESECUZIONE:
Prima di tutto bisogna posizionare lo specchio in maniera verticale, possibilmente assicurato in un apposito supporto che ne prevenga la caduta. Poi ci si deve posizionare con il supporto sul quale è montato il reticolo e la sorgente luminosa a una distanza circa uguale al raggio di curvatura dello specchio (ovvero al doppio della lunghezza focale).
Fatto ciò si deve accendere la lampadina o il led della sorgente e si aggiusta la posizione del supporto affinchè il cono di luce di ritorno dallo specchio vada ad incidere sul reticolo di Ronchi (il punto dove mettere il reticolo sarà nel punto in cui si vede lo specchio completamente illuminato).
A questo punto accostando l’occhio al reticolo si dovrebbero osservare le linee d’ombra proiettate sulla superficie dello specchio, e spostando il reticolo più in avanti o indietro si dovrebbero vedere più o meno line a seconda di quanto ci si allontana dal centro di curvatura.
Non verranno esposti di seguito i principi fisici e geometrici che descrivono la diffrazione e il percorso della luce necessari per descrivere queste linee, sia per la complessità matematica di alcune equazioni, sia per il fatto che la maggior parte dei difetti comuni che si possono incontrare, si possono spiegare mostrando e commentando alcune figure delle linee d’ombra che si dovrebbero vedere.
DIFETTI PIU’ COMUNI
Le linee d’ombra per uno specchio sferico con la fonte di luce posta nel centro di curvatura, devono presentarsi perfettamente dritte, come quelle mostrate in figura. Spostarsi longitudinalmente con il reticolo cambierà solamente il numero di linee visibili.
Le immagini riportate si riferiscono tutte alla medesima sfera, prese però da posizioni del reticolo diverse come si può leggere dal commento sulla foto stessa.
D’ora in poi verranno mostrate solamente due immagini quella più a sinistra si riferirà ad un’immagine presa con il reticolo in intrafocale (cioè in una posizione più vicina allo specchio rispetto al centro di curvatura), mentre quella di destra si riferirà ad un’immagine presa con il reticolo in posizione extrafocale (ovvero in una posizione più lontana dallo specchio rispetto al centro di curvatura).
Difficilmente però, al primo tentativo si riusciranno ad ottenere delle immagine di questo tipo, con le linee perfettamente dritte, ma più probabilmente le linee tenderanno a seguire ed evidenziare i difetti della superficie quasi inevitabili durante la lavorazione.
I più comuni dei quali sono di seguito riportati:
BUCO AL CENTRO :
Descrizione: Si tratta di un difetto che coinvolge la parte centrale dello specchio, in cui la superficie è più bassa rispetto alla superficie di una sfera. Ovvero una zona in cui i raggi riflessi vanno a fuoco in un punto più vicino allo specchio rispetto a quelli del resto della superficie. Quindi ci indica la presenza di un “buco” centrale.
COLLINETTA AL CENTRO :
Descrizione: Si tratta di un difetto che coinvolge la parte centrale dello specchio, in cui la superficie è più alta rispetto alla superficie di una sfera, quindi ci indica la presenza di una collinetta centrale. Ovvero una zona in cui i raggi riflessi vanno a fuoco in un punto più lontano dallo specchio rispetto a quelli del resto della superficie.
BORDO RIBATTUTO :
Descrizione: Si tratta di un difetto che coinvolge una zona generalmente limitata in ampiezza del bordo dello specchio, nel quale la superficie è ribassata rispetto ad una superficie sferica. Ovvero una zona in cui i raggi riflessi vanno a fuoco in un punto più lontano dallo specchio rispetto a quelli del resto della superficie. Questo è un difetto comune nelle lavorazioni ottiche, e anche difficile da rimuovere in quanto non essendo possibile aggiungere materiale, ma solo toglierne ancora, bisognerà rimuovere vetro da tutta la superficie dello specchio ad eccezion fatta della zona del bordo.
BORDO RIALZATO :
Descrizione: Si tratta di un difetto che coinvolge una zona generalmente limitata in ampiezza del bordo dello specchio, nel quale la superficie è rialzata rispetto ad una superficie sferica. Ovvero una zona in cui i raggi riflessi vanno a fuoco in un punto più vicino allo specchio rispetto a quelli del resto della superficie. A differenza del bordo ribattuto, questo difetto presenta minori difficoltà nella sua eliminazione.
ANELLO RIALZATO :
Descrizione: Si tratta di un difetto piuttosto raro che indica la presenza di una zona anulare generalmente di ampiezza limitata in cui la superficie è più alta rispetto alla restante superficie sferica. Ossia una zona in cui i raggi riflessi vanno a fuoco in un punto più lontano dallo specchio rispetto a quelli del resto della superficie.
ANELLO RIBASSATO :
Descrizione: Si tratta di un difetto abbastanza raro, anche se meno rispetto all’anello rialzato e che indica la presenza di una zona anulare generalmente di ampiezza limitata in cui la superficie è più bassa rispetto alla restante superficie sferica. Ossia una zona in cui i raggi riflessi vanno a fuoco in un punto più vicino allo specchio rispetto a quelli del resto della superficie.
ASTIGMATISMO :
Descrizione: l’ astigmatismo è un difetto del sistema ottico che si manifesta quando la superficie è asimmetrica, ellissoidale, ovale, in cui diverse sezioni della superficie presentano raggi di curvatura diversi. L’unico rimedio a questo difetto sta nel ritornare alla lavorazione con le grane di carborundum per uniformare la superficie.