- Cel ćwiczenia
Zapoznanie się ze sposobami sprawdzania płaskości i prostoliniowości płaszczyzn za pomocą płytek interferencyjnych
- Wyposażenie
- próbki pomiarowe
- komplet płytek interferencyjnych
- Wiadomości uzupełniające
Sprawdzenie prostoliniowości można wykonać wieloma metodami. Wybór metody zależy od długości sprawdzanej płaszczyzny. Przy dużych długościach stosuje się np. strunę stalową i lunetę z okularem mikrometrycznym. Przy małych długościach stosuje się sprawdzanie „na szczelinę" między liniałem a płaszczyzną sprawdzaną. Sprawdzanie takie wykonuje się za pomocą szczelinomierza lub z użyciem tzw. szczeliny wzorcowej. Liniał ustawia się wówczas na dwu zestawach płytek wzorcowych o takiej samej wysokości. Pod liniał, między te podpory, wsuwa się zestaw płytek niższy od poprzednich o określoną wartość. Równoczesna obserwacja szczelin na powierzchni sprawdzanej i szczelin „wzorcowych" umożliwia określenie nieliniowości. Mierząc prostoliniowość płaszczyzny w co najmniej trzech kierunkach, można określić jej płaskość.
Równoległość dwu płaszczyzn sprawdza się czujnikiem zamocowanym w podstawce.
Położenie poziome lub pionowe płaszczyzny sprawdza się poziomnicą liniową lub ramową. Wartość działki elementarnej poziomnicy jest wyrażona w jej oznaczeniu, np. 0,1/1000 oznacza, że jeśli poziomnica zostanie ustawiona na liniale o długości 1000 mm, którego jeden koniec znajduje się o 0,1 mm niżej od drugiego, to wykaże przesunięcie pęcherzyka gazowego o l działkę elementarną. Ponieważ długość pęcherzyka powietrznego jest zmienna, przesunięcie odczytuje się na obu końcach pęcherzyka, a z obu odczytów oblicza średnią.
Przy stosowaniu poziomnicy z działką elementarną 0,02/1000 pomiar jest możliwy tylko przy zastosowaniu dostatecznie sztywnego układu. Pomiary wykonuje się na betonowym cokole lub co najmniej na sztywnym ciężkim stole ustawionym na posadzce (nigdy na drewnianej podłodze). Przy odczycie nie wolno opierać się na mierzonym układzie ani go dotykać.
Sprawdzanie płaskości metodą farbowania wykonuje się następująco. Płaszczyznę wzorcową powleka się bardzo cienką warstewką farby (może to być farba drukarska, farba do powielaczy lub inny tłusty barwnik). Farbę nakłada się szmatką (nie zostawiającą włókien) i rozprowadza płytką metalową. Tą samą płytką zbiera się następnie nadmiar farby.
Po zafarbowaniu płyty wzorcowej układa się na niej płaszczyznę sprawdzaną, którą następnie przesuwa się po płycie w różnych kierunkach. W ten sposób zafarbowaną płaszczyznę sprawdzaną obserwuje się za pomocą tzw. kwadratu kontrolnego o wymiarach 25X25 mm. Liczba miejsc zafarbowanych mieszczących się w tym kwadracie określa błąd płaskości badanej powierzchni.
Płaszczyzny o dużej dokładności, a o małych wymiarach sprawdza się metodą interferencji światła. Na sprawdzaną płaszczyznę przedmiotu nakłada się szklaną płytkę płasko-równoległą tak, aby między przyległymi płaszczyznami powstał klin powietrzny.

Rys.1 Powstawanie ciemnych prążków przy interferencji światła
Na sprawdzanej powierzchni pojawiają się prążki interferencyjne. Ciemne prążki są wynikiem zanikania fali świetlnej, które występuje, gdy odbity promień świetlny spotyka się i interferuje z promieniem padającym o fazie przeciwnej (to znaczy przesuniętej o pół długości fali świetlnej l/2).
Wystąpienie klina powietrznego można wywołać przez mimośrodowe naciskanie palcem na płytkę szklaną leżącą na badanej powierzchni.
Jeśli powierzchnia ta jest idealnie płaska, prążki są prostoliniowe i równoległe; jeśli powierzchnia nie jest płaska, prążki stanowią linie krzywe

Rys.2 Obrazy prążków interferencyjnych
a),b),c) powierzchnie wypukłe
d) powierzchnia płaska z zaokrąglonymi krawędziami
e), f), g) powierzchnie z wklęsłością wzdłuż x-y
Pomiar najlepiej przeprowadzać w miejscu zaciemnionym, przy świetle jednobarwnym (monochromatycznym), np. przy lampie z ciemni fotograficznej.
Na powierzchni płaskiej prążki interferencyjne są proste, równoległe i w równej od siebie odległości. Powierzchnie kuliste zewnętrzne i wewnętrzne dają jednakowy obraz interferencyjny

Rys.3 Powierzchnia wypukła i wklęsła
Odróżnić je można jedynie przez lekkie dociśnięcie płytki do przedmiotu, co powoduje przesuwanie się prążków: od środka - przy wypukłości i ku środkowi - przy wklęsłości.
Nachylenie płytki interferencyjnej pod bardzo małym kątem (tak aby powstał klin powietrzny) można uzyskać przez mimośrodowe naciskanie palcem na płytkę.
W celu określenia odchyłki płaskości powierzchni należy płytkę interferencyjną pochylić w ten sposób, aby ukazała się najmniejsza liczba prążków, następnie określić stosunek wartości odkształcenia prążka
a do odległości między prążkami
l

Gdy prążki tworzą krzywe zamknięte, za
m przyjmuje się liczbę prążków

Dla powierzchni
- wypukłej przyjmuje się m dodatnie
- wklęsłej przyjmuje się m ujemne
Odchyłkę płaskości oblicza się ze wzoru:

Dla światła dziennego
l= 0,6
mm.
- Przebieg ćwiczenia
- Dokładne oczyszczone powierzchnie płytki wzorcowej i interferencyjnej ustawić pod bardzo małym kątem, tak aby otrzymać najmniejszą liczbę prążków

- Określić stosunek wygięcia prążka do odległości między prążkami (w przypadku stosowania światła białego obserwować prążki jednego koloru np. czerwone)
- Określić charakter niepłaskości sprawdzanej powierzchni (wklęsłości lub wypukłości)
- Obliczyć wartość odchyłki płaskości Δp
- Narysować obserwowany układ prążków