大口径望远镜抛光原理
然而望远镜的研磨抛光技术一直被学术界垄断，直到近现代，普通爱好者能通过激光干涉结果判断好坏。一大批无私且热衷钻研的科学家把这项技术从神坛带向民间。正如道布森先生曾经说过，一个不愿意仰望星空的民族不是一个好民族。当普通人能停下手上的事情，有片刻的瞬间思考这个世界以外的东西，会发现自己是多么渺小。制造望远镜的过程永远离不开一个简单的方程Preston方程，他告诉我们一个区域的削磨量与时间压力以及速度成正比。当我们在手工研磨时，这个积分便成了离散求和形式，当压力p与Δt相乘便是路程s，这便是削磨量与磨程之间的关系。众所周知普通的球面镜会产生球差，及在反射平行入射光时，中心主光线与边缘光线在焦点处存在距离差，使汇聚光线无法达到衍射极限要求。于是人们引入二次抛物面来弥补球差，而根据几何光学计算在镜面0.707处的二阶剩余球差最大，换成人话来说指在镜面0.707处最像球面，0.707以内，焦距逐渐变短，而0.707以外，焦距逐渐变长，这也是为什么在光栅衍射测试中，0.707处的线条发生弯曲，我们在望远镜抛物化时应记住这一点。回到Preston方程，我们已经知道磨程，速度和压力对光学抛光的影响，当我们在讨论速度时，明确其为相对速度，于是便来到了理论力学的范畴。我们以Gordon Waite的抛光机为例，做出2d视图，做出绝对速度，相对速度，牵连速度，便可以通过抛光盘的离轴量，以及抛光盘直径，计算出抛光盘边缘每一点的相对速度如下，当我们调整离轴量时，最大相对速度的位置也跟着改变，当我们令离轴量等于抛光盘的半径，抛光盘的半径是镜面半径的二分之一时，最大相对速度位于45度，可见普遍公式的正确性。当我们研究相对速度时，只研究抛光盘边缘而非内部，是否会让天真的你感到好奇？这时我们又要回到Preston方程上来寻找答案。刚才我们说过光学抛光的削磨量是瞬时压力和瞬时相对速度对时间的积分，当面对大口径薄镜子而言，压力已经无法满足精密的要求。借用亚利桑那大学磨镜室教授的话来形容，一面镜子如果放大到整个美国的面积，最高的山峰与最低的山峰差不超过4英寸。可见在镜面研磨工作者眼中玻璃是一张软绵绵的纸，这便给制造带来了不小的难度。于是简单的压力不再简单，我们又来到了材料力学的范畴。材料力学是对材料以及局部微观力的研究，我们不妨借用剪力概念研究。我们把工作台的支持力想象成为均布支持力而手的压力及镜面的自重想象成为均布荷载力，这样通过镜面和抛光盘的相对位置总结出以下三种情况，镜上模下，镜下模上，以及镜下模在中央。在第一种情况下模的边缘对镜子产生的剪力最大，当我们用模边缘加压抛光镜边缘时，镜子边缘的削磨量最大，这也是缩短镜边焦距，减少低边的好方法。所以普通磨镜爱好者通常会选用这种方式研磨。当我们用w手法对镜面抛物化时，通过对w宽度以及密集程度的控制，我们可以利用模边缘给予的剪力带来的削磨量，改变不同区域的焦距，从而达到抛物面效果。在第二种情况，镜下模上，模的边缘给予镜子的剪力最大，当我们抛光时将模具移动到镜子边缘时一边的剪力消失了，而另一边仍然存在。此时靠内的剪力大而悬伸出去的剪力小，最容易导致低边。此时我们应考虑局部加压改变剪力分布。或者根据Preston方程改变局部的抛光相对速度，这也为研究抛光机最大相对速度做了必要的论证。一片望远镜承载了一位年轻求知者的梦想和未来，也凝结了先辈的汗水和智慧的结晶。跨越时间空间。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。
原视频【大口径非球面望远镜抛光原理-哔哩哔哩】https://b23.tv/iu6bem 磨镜子让你磨出高等数学了。 是不是0.7处以内焦距逐渐变长，0.7处以外焦距逐渐变短？
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