Het Foucaulttestonderzoek
Twee 20 cm f/5 spiegels getest Jan van Gastel (maart 2015)
Medewerkenden
Organisatie: Werkgroep Kijkerbouw VSRUG en Jan van Gastel
Verslag: Jan van Gastel
Spiegels: Jimmy Oostvogels, Astromarket
Testers: 18 Belgische en 12 Nederlandse amateurastronomen
Rohr: interferometer tests
Ter introductie…breuken….. Verschil tussen 1/3.5 en 1/4 λ is: hetzelfde als verschil 1/6.2 en 1/8 λ en Hetzelfde als verschil 1/8 en 1/11.2 λ Toch hebben mensen de neiging om testresultaten 1/3.5 λ en 1/4 λ als dichter bij elkaar te zien dan de beide andere voorbeelden 1/15 λ
Testapparatuur en testmethode
gewone fixed source of moving source Foucaulttester
zelf kiezen hoeveel metingen men deed en over hoeveel assen men testte
starten in de 0-positie (merkteken boven)
een Ronchitester mocht gebruikt worden als men dat handig vond
resultaten moesten in een scoringsformulier worden ingevuld. verzocht is om geen enkele vraag over te slaan.
Kwantitatief: sferische aberratie
Kwalitatief: astigmatisme, ruwheid oppervlak en kwaliteit rand
Vraagstelling van het onderzoek
Is de Foucaulttest betrouwbaar: vinden testers dezelfde resultaten (binnen een bepaalde marge)
Is de Foucaulttest valide: meet de test goed wat hij moet meten: de kwaliteit van een spiegel
Voor validiteit: vergelijking met interferometrische test. Uit onderzoek blijkt dat interferometers onderling tot vergelijkbare resultaten komen Milligan onderzoek: 12.3 f/4.1 spiegel Onafhankelijke tests Verschillende interferometers
Fizeau (Shack cube)
Fizeau (phase shift)
Bath (common path)
Waar woonden de testers? Land
Spiegel A
Spiegel B
totaal
Nederland
6
6
12
België
5
13
18
totaal
11
19
30
Ervaring van de testers Land
Weinig ervaring
Gemiddelde ervaring
Veel ervaring
totaal
Nederland
2 (17%)
3 (25%)
7 (58%)
12
België
7 (39%)
8 (44%)
3 (17%)
18
totaal
9
11
10
30
Nederlandse testers hadden significant (p=0.03) meer ervaring
Waar getest? Land
thuis
Nederland
10 (83%) 2 (17%) 0 4 (22%) 9 (50%) 5 (28%) 14 11 5
België
totaal
Bij sterrenwacht Bij iemand anders totaal
12 18 30
Nederlandse testers meer thuis, Belgische testers meer op sterrenwacht of bij iemand anders
De twee spiegels Spiegel A
Spiegel B
Interferometrische testresultaten
Interferometrische testresultaten
Sferische aberratie: 1/5.4 λ P-V
Sferische aberratie: 1/7 λ P-V
Strehlratio 0.93
Strehlratio 0.94 (ex. astigmatisme)
Astigmatisme: geen
Astigmatisme: 0.63 λ P-V
spiegel strehl sferische aberratie astigmatisme
rand
ruwheid
oordeel
A
0.93
1/5.4 λ
geen
licht TDE
matig ruw
vrij goed
B
0.94
1/7 λ
1/1.6 λ
matig TDE
ruw
slecht
Samenvatting kwaliteit en oordeel over de spiegels
Ruwheid en rand: spiegel A
Matig ruw oppervlak, licht afgevallen rand, ‘gat’ in het centrum
Ruwheid en rand: spiegel B
(zeer) ruw oppervlak, matig afgevallen rand, ‘gat’ in het centrum
Onderzoeksresultaten
De Peak-to Valley wavefrontfout Spiegel A
Spiegel B
PV-fout
aantal perc
aantal
perc
0.03 – 0.12
2
6
32
18
0.12 – 0.21
6
55
8
42
0.21 - 0.29
3
27
2
11
0.29 – 0.38
0
0
1
5
0.38 – 0.46
0
0
2
11
Gemiddelden: 1/6 lambda voor beide spiegels.
Standaardafwijking: 0.05 en 0.12 voor resp. spiegel A en spiegel B.
Gemeten P-V waarden variëren van 1/101/4 λ voor spiegel A en 1/29 – 1/2.2 λ voor spiegel B.
Conclusie: grote spreiding van resultaten dus Foucaulttest niet betrouwbaar
Strehlratio vergelijkbaar verhaal
Vergelijking met Engels en Duits onderzoek Standaardafwijkingen P-V wavefrontfout
Ons onderzoek: 0.05 λ en 0.12 λ
Engels onderzoek: 0.04 λ, 0.07 λ en 0.10 λ
Duits onderzoek: 0.12 λ
Conclusie: ander onderzoek geeft vergelijkbare resultaten
Validiteit: PV-fout en Strehlratio vergeleken met interferometrische test
criterium
PV-verschil Interfer./Foucault
Strehl verschil Interfer./Foucault
<= 0.04
<= 5%
aantal %
9
9
30
30
0.04 λ is het verschil tussen 1/6 en 1/8 λ PV
PV 52% hoger, Strehl 63% hoger getest door deelnemers onderzoek
Laat je een spiegel Foucaulttesten: slechts 30% kans dat de uitslag de juiste is
NB.: cijfers in tabel betekenen niet, dat die 30% de goede testers zijn
Conclusie: geen goede overeenkomst, dus Foucaulttest geen valide test
Wie zaten het dichtst bij de interferometrisch gevonden waarden? f-waarde
p-waarde Significant?
ervaring
0.41
0.67
Nee
plaats
0.70
0.51
Nee
source
1.23
0.28
Nee
Assen
3.57
0.07*
bijna
Metingen
0.82
0.37
Nee
Testen over meer assen, beter resultaat
Ook gevonden: Nederlandse testers zaten er dichterbij (p=0.04).
Verklaring??
Astigmatisme Spiegel A
Spiegel B
astigmatisme
aantal perc. aantal perc.
geen
5
42
2
Spiegel A: had geen astigmatisme, dus door 42% goed beantwoord
Spiegel B: had ruim ½ lambda astigmatisme, dus door 11% goed beantwoord.
11
weinig
6
50
9
50
veel
0
0
2
11
zeer veel
0
0
0
0
niet beantwoord
1
8
5
28
Oppervlakteruwheid en rand Spiegel A
Spiegel B
Gladh/ruwheid aantal perc. aantal perc.
Spiegel A
Spiegel B
uiterste rand
aantal perc. aantal perc.
Goed
3
25
1
6
Zeer glad
0
0
0
0
Ietsje TDE
7
58
13
72
Redelijk glad
5
45
2
11
Veel TDE
0
0
3
17
Ietsje ruw
5
45
15
78
Ietsje TUE
2
17
1
6
(Zeer) ruw
1
10
2
11
Veel TUE
0
0
0
0
Oppervlak van spiegel B wordt als ruwer beoordeeld dan dat van spiegel A (klopt met werkelijkheid) Rand van spiegel B wordt slechter gevonden dan die van spiegel A (klopt met werkelijkheid)
Rand goed, matig of slecht Spiegel A
Spiegel B
De uiterste rand
aantal perc aantal perc
goed
3
25
1
6
matig
8
75
14
78
slecht
0
0
3
16
De rand van spiegel A is wat beter dan die van spiegel B, maar bij gebrek aan voldoende discriminerende antwoordalternatieven, is voor beide ‘matig’ het juiste antwoord.
Het eindoordeel over de spiegels spiegel A
spiegel B
Eindoordeel
aantal
perc
aantal
perc
Slecht
1
9
1
5
Matig
3
27
10
53
Vrij goed
6
55
5
26
Goed
1
9
3
16
Zeer goed
0
0
0
0
totaal
11
19
Gemiddeld genomen, werden beide spiegels als gelijk van kwaliteit beoordeeld (p=0.73)
Waar is het oordeel op gebaseerd? variabele Beta
R2 incr
T-waarde P-waarde
Eindoordeel voornamelijk gebaseerd op: Gevonden PV-wavefrontfout
ruwheid
-0.46
0.20
-1.41
0.17
PV
-0.24
0.07
-2.67
0.01
Oordeel over ruwheid
0.22
0.05
1.27
0.22
Oordeel over kwaliteit van de rand
rand
R
Adjusted R2
F-waarde
P-waarde
0.559
0.32
3.72
0.025
Dus alle relevante zaken worden wel meegenomen, uitgezonderd astigmatisme
Samenvatting conclusies conclusies aangaande het onderzoek
Kwantitatieve meetresultaten van testers verschillen veel van elkaar (grote spreiding) vooral bij spiegel : Foucaulttest geen betrouwbare test.
Kwantitatieve meetresultaten verschillen veel van interferometrische resultaten (slechts 30% binnen gedefinieerde range): Foucaulttest geen valide test.
Astigmatisme niet gezien of flink onderschat: gevoeligheid Foucaulttest overschat
Mate van ruwheid iets te gunstig, maar gebrek aan goede standaard
Kwaliteit van de rand redelijk goed ingeschat.
Wat nu????
Als je je spiegel kwantitatief wilt (laten) testen, beter met een interferometer dan met Foucaulttest
Wil je toch testen met Foucaulttest: kun je de accuraatheid vergroten door te testen over meer assen assen
gemiddelde
sd
1
0.094
0.08
>1
0.046
0.06
Is beter, maar nog steeds niet betrouwbaar/valide
Personen die over >1 as testen zitten dus gemiddeld dichterbij de interferometrisch gevonden waarde
Als je een spiegel maakt, stop dan niet bij 1/8 λ als dat je criterium is, maar bij 1/15 λ of beter.
Kwalitatief meten voor astigmatisme doe je beter met een stertest
