天文鏡面的磨製和檢驗
正文
對玻璃鏡坯打磨、拋光,經過內應力和面形檢驗,製成所設計的鏡面形狀和達到所要求的精度。大型反射望遠鏡主鏡和副鏡的表面形狀大多數是軸對稱的非球面。偏離球面的量與非球面參數有關，並與鏡面直徑成正比，與相對口徑的三次方成正比。用波面誤差來評價,優良的天文鏡面與設計的理論形狀間的局部偏差應小於 λ/20。對於玻璃鏡坯，應先把兩個端面磨平拋光，用偏振法檢查其雙折射，以確定內應力的大小。內應力過大，會使鏡面在使用過程中逐漸變形而降低成像質量，嚴重時在拋光階段就無法控制其表面形狀。把球面修改成非球面的過程,一般是在拋光階段,用比鏡面小的拋光碟或用與鏡面同樣大小但瀝青膠分布不均勻的拋光碟進行的。大型天文鏡面相當重，在磨製時必須考慮其自身重量引起的變形問題，並注意支承的方式。天文鏡面磨製階段，常用刀口法檢驗。在較嚴格的條件下能察覺λ/50的誤差。所謂刀口檢驗,是在鏡面所成的點光源（人造星）的像位置前後，用刀口切割光束，檢驗者眼睛緊靠在刀口後面，觀看在切割過程中鏡面照亮的情景。在理想成像情況下,可看到鏡面突然變暗,或隨著刀口移動逐漸變暗（見圖）。反之，則可以看到鏡面上出現明暗相間的圖像，從而判斷鏡面形狀的偏差。 為了使刀口檢驗達到最高的靈敏度，必須作零位檢查，即檢查光束是否同心。這種檢查有時可利用鏡面的幾何特性，如凹橢球面的兩個共軛焦點。大多數情況則需要加一個輔助鏡，例如對凹拋物面鏡要加一個標準平面反射鏡。而對雙曲面鏡，不管是凸還是凹，都要加一個凹標準球面鏡。此外，還可用像差補償法，即把被測面的法線看作光線，經過一個反射面或一個光學系統之後，會聚成同心光束交於一點，或者更一般地設計一個包含被檢驗面的光學系統，使最後得到同心光束，會聚成一點，在這一點上進行自準式的零位刀口檢驗。這種補償實際上一般只能做到兩條光線嚴格地重合，而其餘光線是沒有完全補償的,所以需要計算剩余像差大小,看是否在允許範圍之內。
另一個有效的辦法是用雷射干涉儀。參考面可以用平面，也可以用球面。被測部分的光路安排和刀口檢驗基本相同。這裡的補償鏡或補償系統，還可以用計算的干涉圖（或全息圖）代替，或者聯合使用。干涉檢驗的精度一般可到λ/20，嚴格一些可到λ/50。
完整的望遠鏡系統在出廠前和安裝到天文台後，還要進行檢驗，以便發現安裝和調整上的缺陷以及得到光能集中度的數據。優良望遠鏡的光學系統要求加工到將95％以上入射光能集中在小於 0奬5直徑範圍內。這一數據可以根據開孔分布均勻的哈特曼光闌照相方法得到，或從干涉圖計算得到。有時大型望遠鏡安裝到天文台後，還通過整個光學系統的對星檢驗，再對其主鏡或其他鏡面進行最後的拋光修改。
參考書目
馬克蘇托夫著，楊世傑譯：《天文光學工藝》，科學出版社,北京,1964。
