KWALIFIKACJA MEP2 - STYCZEŃ 2022

PYTANIE NR 19.
Przedstawiony obraz prążków interferencyjnych sprawdzanej powierzchni sferycznej określa odchyłkę owalności
Ilustracja przedstawia prążki interferencyjne na powierzchni sferycznej, co jest związane z badaniem odchyłki owalności w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Odchyłkę owalności ΔN w obrazie interferencyjnym wyznacza się, sumując liczbę prążków w dwóch prostopadłych meridianach (ΔN = N1 + N2). Na przedstawionym wzorze siodłowym widać po 2 prążki w kierunku pionowym i po 2 w poziomym, więc ΔN = 2 + 2 = 4.
To typowy obraz astygmatyzmu.

Pełne wyjaśnienie:

Wada określona jako owalność powierzchni sferycznej (często opisywana jako astygmatyzm) oznacza, że badana powierzchnia nie ma jednakowej krzywizny we wszystkich kierunkach. Zamiast jednej krzywizny sferycznej występują dwie główne krzywizny w wzajemnie prostopadłych przekrojach (meridianach). Taki błąd daje w interferometrii charakterystyczny, "siodłowy" układ prążków: linie nie zamykają się w okręgi, tylko wyginają się przeciwnie w dwóch osiach.

W praktyce warsztatowej i laboratoryjnej odchyłkę owalności zapisuje się jako ΔN, a wartość tę wyznacza się przez zliczenie prążków w dwóch prostopadłych kierunkach i ich zsumowanie:

ΔN = N1 + N2, gdzie N1 i N2 to liczba prążków odpowiadająca odchyleniu krzywizny w dwóch głównych meridianach.

Na pokazanym obrazie wzdłuż osi pionowej (od centrum do krawędzi) widoczne są 2 prążki, a wzdłuż osi poziomej analogicznie 2 prążki. Stąd:

ΔN = 2 + 2 = 4.

Dlaczego pozostałe wartości są niepoprawne?

  • "ΔN = 2" odpowiadałoby sytuacji, w której tylko w jednym meridianie występują 2 prążki, a w drugim brak odchyłki (lub zliczono tylko jeden kierunek, pomijając sumowanie).
  • "ΔN = 3" mogłoby wynikać z błędnego, niesymetrycznego zliczania (np. 2 w jednym kierunku i 1 w prostopadłym), czego nie potwierdza przedstawiony, symetryczny wzór.
  • "ΔN = 6" typowo pojawia się przy pomyłce polegającej na liczeniu prążków po obu stronach osi (np. 2 "w górę" + 2 "w dół" jako 4 w pionie) i dodaniu do poziomu, zamiast przyjęcia zliczania w meridianach zgodnie z metodyką.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw rozpoznaj typ wady po geometrii prążków (tu: siodło = astygmatyzm/owalność), a potem zastosuj regułę ΔN jako sumy prążków w dwóch prostopadłych przekrojach.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Odchyłka owalności ΔN to miara błędu kształtu (astygmatyzmu) powierzchni sferycznej widocznego na obrazie prążków interferencyjnych. W praktyce wyznacza się ją, zliczając prążki w dwóch prostopadłych meridianach i sumując te wartości: ΔN = N1 + N2.
Astygmatyzm (owalność) daje zwykle siodłowy, krzyżowy układ prążków: linie nie tworzą zamkniętych okręgów, tylko wyginają się w przeciwnych kierunkach w osi poziomej i pionowej. Symetria układu w dwóch prostopadłych osiach jest kluczową wskazówką rozpoznawczą.
Najpierw wybierz dwa główne, prostopadłe kierunki (meridiany), zwykle pion i poziom. Następnie policz, ile prążków widać od centrum do krawędzi w każdym z tych kierunków. Na końcu dodaj wyniki: ΔN = N1 + N2. Zwróć uwagę, by nie liczyć "podwójnie" po obu stronach osi.
W owalności/astygmatyzmie powierzchnia ma dwie różne główne krzywizny w przekrojach prostopadłych. Interferometria pokazuje to jako różne "odgięcie" prążków w dwóch osiach. Dlatego ocena błędu wymaga uwzględnienia obu kierunków, a ΔN opisuje łączną odchyłkę jako sumę N1 i N2.
W wielu układach pomiarowych powierzchnia bliska idealnej sferze daje obraz bardziej zbliżony do prążków zamkniętych i osiowo symetrycznych. Gdy pojawia się astygmatyzm, symetria kołowa zanika i widać układ siodłowy. Dokładny wygląd zależy od konfiguracji interferometru, ale kluczowa jest zmiana geometrii prążków.
Najczęstsze pomyłki to: liczenie prążków tylko w jednej osi (bez sumowania), liczenie po obu stronach osi i nieświadome "podwajanie" wyniku, mylenie prążków głównych z drobnymi fragmentami łuków oraz nieuwzględnienie, że liczy się prążki w dwóch prostopadłych meridianach.
Interferometria jest używana podczas kontroli jakości powierzchni optycznych, np. soczewek i luster, po szlifowaniu i polerowaniu oraz przed montażem w układzie. Pozwala szybko wykryć wady kształtu (w tym owalność/astygmatyzm) i podjąć decyzję o korekcie procesu docierania lub odrzuceniu elementu.
Na owalność bada się przede wszystkim powierzchnie sferyczne soczewek i luster, a także elementy wzorcowe używane do kontroli (np. płytki, wzorce sferyczne). Wszędzie tam, gdzie wymagana jest dobra zgodność krzywizny w różnych kierunkach, astygmatyzm może pogarszać jakość obrazowania i powodować trudne do usunięcia błędy układu.
Siodłowy układ prążków oznacza, że w dwóch prostopadłych kierunkach krzywizna powierzchni "odchyla się" w przeciwny sposób. To typowy sygnał astygmatyzmu/owalności, czyli różnicy krzywizn w meridianach. Taki obraz odróżnia się od prążków koncentrycznych, które częściej kojarzy się z powierzchnią bliższą osiowo symetrycznej.
Przećwicz rozpoznawanie typowych wzorów prążków dla różnych wad (sferyczność, astygmatyzm/owalność, lokalne deformacje). Naucz się stałej procedury: rozpoznaj geometrięwybierz dwa meridianypolicz prążkizastosuj ΔN = N1 + N2. Warto robić kilka zadań na zliczanie prążków z ilustracji.
info

Statystycznie 52% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Odchyłkę owalności ΔN w obrazie interferencyjnym wyznacza się, sumując liczbę prążków w dwóch prostopadłych meridianach (ΔN = N1 + N2)."

Źródła:

  • Wikipedia: Newton's rings (opis prążków interferencyjnych) https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_rings - dostęp 2026-03-01
  • Wikipedia: Fizeau interferometer (interferometr Fizeau i zastosowania) https://en.wikipedia.org/wiki/Fizeau_interferometer - dostęp 2026-03-01
  • Wikipedia: Astigmatism (optics) (astygmatyzm jako wada optyczna) https://en.wikipedia.org/wiki/Astigmatism - dostęp 2026-03-01

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z metrologii optycznej (interferometria w kontroli powierzchni)
  • Instrukcje/opracowania producentów interferometrów (interpretacja map prążków)
  • Tablice/przykłady typowych wad powierzchni (astygmatyzm, koma, sferyczność) i odpowiadających im prążków

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego