KWALIFIKACJA MEP2 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 17.
Przedstawiony na rysunku obraz prążków interferencyjnych określa odchyłkę promienia N = 3 sprawdzanej powierzchni
Ilustracja przedstawia okrąg z kilkoma równoległymi, czerwonymi prążkami wewnątrz.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Obraz prążków interferencyjnych pozwala wnioskować o kształcie kontrolowanej powierzchni.
Jeśli prążki wskazują krzywiznę w jednym kierunku (a nie osiowo symetrycznie), interpretacja prowadzi do powierzchni cylindrycznej. Wartość N=3 oznacza wielkość odchyłki wyrażoną w liczbie prążków.

Pełne wyjaśnienie:

W interferometrii optycznej prążki interferencyjne są wynikiem porównania fali odbitej od badanej powierzchni z falą odniesienia. Kształt i układ prążków niosą informację o tym, jak zmienia się różnica dróg optycznych w funkcji położenia na aperturze elementu.

W praktyce egzaminacyjnej interpretacja sprowadza się do rozpoznania, czy błąd kształtu ma charakter:

  • jednokierunkowy (krzywizna w jednym kierunku) – typowy dla powierzchni cylindrycznej lub błędów astygmatycznych,
  • osiowo symetryczny (krzywizna "wokół środka") – kojarzony z powierzchnią sferyczną,
  • złożony/niesymetryczny – częsty dla asfery lub powierzchni z lokalnymi defektami,
  • prawie liniowy i równoległy – charakterystyczny dla powierzchni płaskiej (lub płaskiej z niewielkim klinem/pochyleniem).

Odpowiedź "cylindrycznej." jest właściwa, gdy obraz prążków wskazuje, że zmiana fazy (a więc i różnica dróg optycznych) narasta w sposób odpowiadający krzywiźnie w jednym kierunku – to odróżnia cylinder od sfery, która ma krzywiznę w dwóch prostopadłych kierunkach.

Odpowiedź "sferycznej." byłaby prawidłowa, gdyby prążki układały się zgodnie z symetrią kołową/osiową typową dla powierzchni o jednakowej krzywiźnie w każdym przekroju przechodzącym przez oś.

Odpowiedź "asferycznej." dotyczy powierzchni, której krzywizna zmienia się z promieniem w sposób nieliniowy; interferogram bywa wtedy bardziej złożony i nie daje się opisać prostym wzorem "sfera" lub "cylinder".

Odpowiedź "płaskiej." pasuje do sytuacji, gdy prążki są proste i równoległe (lub ich krzywizna jest znikoma), co odpowiada stałej/niemal stałej różnicy dróg w jednym kierunku. Wartość N=3 interpretuje się jako miarę odchyłki w jednostkach prążkowych (liczbie prążków), czyli informację o skali błędu, a nie o typie geometrii – typ geometrii wynika głównie z kształtu prążków.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Prążki interferencyjne to jasne i ciemne linie powstające przy nakładaniu się fali odbitej od badanej powierzchni i fali odniesienia. Ich układ pokazuje, jak zmienia się różnica dróg optycznych, czyli gdzie powierzchnia "odbiega" od wzorca i w jakim kierunku.
Dla powierzchni cylindrycznej zmiana kształtu jest głównie w jednym kierunku. W praktyce prążki wskazują krzywiznę/kierunkowość: obraz nie jest osiowo symetryczny jak dla sfery. Kluczowe jest pytanie: czy krzywizna dotyczy jednego przekroju, a w prostopadłym jest "płasko".
Sfera ma krzywiznę w dwóch prostopadłych kierunkach, więc różnica dróg optycznych zmienia się "wokół środka" w sposób bardziej symetryczny. Cylinder ma krzywiznę tylko w jednym kierunku, więc rozkład różnicy dróg jest kierunkowy. To powoduje inną symetrię (lub jej brak) w obrazie prążków.
Zapis N=3 zwykle oznacza, że odchyłka (błąd kształtu) jest wyrażona w liczbie prążków. To informacja o skali błędu, a nie sama w sobie o typie geometrii. Typ powierzchni rozpoznaje się przede wszystkim z kształtu i symetrii prążków na rysunku.
W idealnym przypadku tak: prążki są proste i równoległe. W praktyce mogą być lekko nachylone (klin) albo minimalnie wygięte przez drobne błędy obróbki lub ustawienia. Dlatego ocenia się trend: brak wyraźnej krzywizny w dwóch kierunkach sugeruje płaskość, a nie sferę czy cylinder.
Dla powierzchni sferycznej oczekuje się cech osiowej symetrii (w przybliżeniu kołowej) wynikającej z jednakowej krzywizny w wielu przekrojach. Jeżeli prążki układają się w sposób "promienisty" lub koncentryczny względem środka, częściej wskazuje to na sferę niż na cylinder.
Najczęściej myli się "zakrzywione prążki" z sferą bez sprawdzenia, czy krzywizna jest w jednym czy dwóch kierunkach. Drugim błędem jest skupienie się na liczbie prążków (np. N) i pominięcie geometrii obrazu. Częsty jest też wybór "asferycznej" jako odpowiedzi na każdy trudniejszy rysunek.
Cylindryczność sprawdza się m.in. przy elementach o działaniu w jednym kierunku, przy kontrolowaniu błędów astygmatycznych oraz przy elementach układów, gdzie wymagany jest określony profil wzdłuż jednej osi. Interferometria pomaga szybko wykryć, czy obróbka nie wprowadziła niepożądanej "cylindryczności".
Nie w sposób pewny. N opisuje skalę odchyłki (ile "prążków" błędu), ale nie mówi, czy błąd jest sferyczny, cylindryczny czy asferyczny. Typ geometrii wynika głównie z układu prążków: symetrii, kierunkowości i tego, jak prążki zmieniają się na powierzchni.
Najskuteczniejsze jest ćwiczenie na wielu przykładach: porównuj interferogramy powierzchni płaskiej, sferycznej, cylindrycznej i asferycznej. Zrób własną "ściągę cech": symetria osiowa vs kierunkowość, proste vs wygięte linie. Na egzaminie najpierw oceń symetrię, dopiero potem liczbę prążków.
info

Statystycznie 65% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Według specjalistów z branży: "Wartość N=3 oznacza wielkość odchyłki wyrażoną w liczbie prążków."

Materiały:

  • Skrypty i podręczniki z metrologii optycznej (interferometria i interpretacja interferogramów)
  • Instrukcje obsługi/interpretracji wyników interferometrów stosowanych w laboratoriach optycznych
  • Zestawy przykładowych interferogramów powierzchni: płaskiej, sferycznej, cylindrycznej i asferycznej do ćwiczeń

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego