광학 플랫

광학 플랫은 광학 등급의 유리 조각으로 한쪽이나 양쪽이 극도로 평평하도록 랩을 씌우고 광을 낸 것이며, 보통 수십 나노미터(1m) 이내에서 광학으로 만든 것이다. 광학, 금속, 세라믹 또는 기타 간섭에 의한 다른 표면의 평탄도(표면 정확도)를 결정하기 위해 단색광과 함께 사용된다.^[1] 광학 평면을 다른 표면에 놓고 조명하면, 광파는 평면의 바닥 표면과 평면이 쉬고 있는 표면을 반사한다. 이것은 박막 간섭과 유사한 현상을 일으킨다. 반사파는 간섭을 일으켜 빛과 어둠의 띠처럼 보이는 간섭의 패턴을 만든다. 프링 사이의 간격은 간격이 더 빠르게 변화하는 곳에서 더 작아서 두 표면 중 하나의 평탄함에서 벗어나는 것을 나타낸다. 이것은 지도에서 찾을 수 있는 등고선과 비슷하다. 평탄한 표면은 평탄하지 않은 표면을 나타내며, 다른 패턴은 평탄하지 않은 표면을 나타낸다. 두 개의 인접한 프링(fring)은 사용된 빛의 1/2 파장의 고도 차이를 나타내므로 프링(fring)을 세어 표면의 고도 차이를 1마이크로미터 이상으로 측정할 수 있다.

일반적으로 광학 평면의 두 표면 중 하나만 지정된 공차까지 평평하게 만들어지며, 이 표면은 유리 가장자리의 화살표로 표시된다.

광학 평판은 때때로 광학 코팅이 주어지며 Fabry-Pérot 인터페로미터 또는 레이저 캐비티와 같은 특수 목적을 위한 정밀 미러 또는 광학 창으로 사용된다. 광학 평판은 분광도계에 쓰이기도 한다.

평탄도 시험

광학 평탄은 보통 시험할 평탄한 표면에 배치된다. 표면이 깨끗하고 반사력이 충분할 경우, 테스트 조각이 백색 빛으로 조명될 때 무지개색 간섭 띠가 형성된다. 그러나 헬륨, 저압 나트륨, 레이저 등 작업물을 비추는 데 단색광을 사용하면 일련의 어둡고 가벼운 간섭이 형성된다. 이러한 간섭은 광학 평면에 상대적인 작업물의 평탄도를 빛의 파장의 일부 이내로 결정한다. 두 표면이 완전히 동일하고 서로 평행하면 간섭이 생기지 않는다. 그러나 보통 표면 사이에 공기가 약간 끼어 있다. 표면이 평평하지만 그 사이에 작은 광학 쐐기가 존재한다면, 직선 평행 간섭 프링(fring)이 형성되어 쐐기의 각도를 나타낸다(즉, 더 얇은 프링(fring)은 더 가파른 쐐기를 나타내며, 더 작지만 더 넓은 프링(fring)은 쐐기를 적게 나타낸다). 프링의 형태도 시험 표면의 형태를 나타내는데, 이는 굽힘, 등고선 또는 고리가 있는 프링은 둥근 가장자리, 언덕 또는 계곡, 볼록 및 오목한 표면과 같은 표면의 높고 낮은 지점을 나타내기 때문이다.^[2]

준비

광학 평탄도와 시험할 표면 모두 극히 청결해야 한다. 표면 사이에 가장 미세한 먼지가 쌓이면 결과를 망칠 수 있다. 심지어 표면의 줄무늬나 지문의 두께도 그들 사이의 간격의 폭을 바꾸기에 충분하다. 시험 전에, 표면은 보통 매우 철저하게 청소된다. 가장 일반적으로 아세톤은 대부분의 오일을 용해하고 완전히 증발하여 잔여물이 남지 않기 때문에 세정제로 사용된다. 전형적으로 보풀이 없고 긁힘이 없는 조직을 물에 적셔 늘여 표면을 가로질러 끌고 다니며 불순물을 끌어당기는 '끌기' 방식으로 표면을 청소한다. 이 과정은 보통 표면에 불순물이 전혀 없도록 하기 위해 수십 차례 실시된다. 이전에 제거된 먼지와 오일의 표면 재오염을 방지하기 위해 매번 새로운 조직을 사용해야 할 것이다.

테스트는 청소와 조립 사이의 표면에 먼지가 정착되지 않도록 깨끗한 방이나 다른 먼지 없는 환경에서 수행되는 경우가 많다. 때때로, 표면은 평평한 곳에 착륙할 때 발생할 수 있는 먼지를 긁어내는 데 도움을 줌으로써 조립될 수 있다. 시험은 보통 유리의 왜곡을 방지하기 위해 온도 조절 환경에서 수행되며, 매우 안정적인 작업 표면에서 수행해야 한다. 시험 후 평판은 보통 다시 청소하여 보호 케이스에 보관하며, 다시 사용할 때까지 온도 조절 환경에 보관하는 경우가 많다.

조명

최상의 시험 결과를 위해 단색광은 단파장만으로 구성되며 평면을 조명하는 데 사용된다. 프링글을 제대로 보여주기 위해서는 광원과 관찰자 사이의 입사각, 눈의 동공과 관련된 광원의 각도 크기, 유리에서 반사되었을 때의 광원의 동질성 등 여러 요소를 고려해야 한다.

단색광을 위한 많은 원천이 사용될 수 있다. 대부분의 레이저들은 매우 좁은 대역폭의 빛을 발산하며, 종종 적절한 광원을 제공한다. 헬륨-네온 레이저는 632나노미터(빨간색)에서 빛을 발산하는 반면 주파수는 Nd:YAG 레이저는 532nm(녹색)에서 빛을 방출한다. 다양한 레이저 다이오드와 다이오드가 점핑된 고체 상태의 레이저들은 빨강, 노랑, 초록, 파랑 또는 보라색으로 빛을 발산한다. 염료 레이저는 거의 모든 색을 발산하도록 조정될 수 있다. 그러나 레이저도 프링에 나타나는 레이저 반점이라는 현상을 경험한다.

여러 개의 가스나 금속 기포 램프도 사용할 수 있다. 이러한 램프는 저압과 전류에서 작동할 때 일반적으로 다양한 스펙트럼 라인에서 빛을 발생시키며, 한 두 라인이 가장 우세하다. 이 선들은 매우 좁기 때문에 램프를 협대역폭 필터와 결합하여 가장 강한 선을 분리할 수 있다. 헬륨 방전 램프는 587.6nm(노란색)에서 선이 생성되고 수은-증기등은 546.1(노란색 녹색)에서 선이 생성된다. 카드뮴 증기는 643.8nm(빨간색)에서 선이 생성되지만 저압 나트륨은 589.3nm(노란색)에서 선이 생성된다. 모든 조명 중에서 저압 나트륨만이 단일선을 생성해 필터가 필요 없다.

프링크는 광원의 반사에만 나타나기 때문에 광학 평면은 빛이 반사하는 정확한 입사각에서 보아야 한다. 0도 각도(직접 위로부터)에서 볼 경우, 빛도 0도 각도에 있어야 한다. 시야각이 변함에 따라 조명각도 변해야 한다. 조명은 반사된 빛이 표면 전체를 덮는 것을 볼 수 있도록 배치되어야 한다. 또한 광원의 각도 크기는 눈보다 몇 배 더 커야 한다. 예를 들어 백열등을 사용할 경우 프링크는 필라멘트의 반사에서만 나타날 수 있다. 램프를 플랫에 훨씬 가깝게 이동하면 각도 크기가 커지고 필라멘트가 플랫 전체를 덮는 것처럼 보일 수 있어 더 명확한 판독값을 얻을 수 있다. 때때로 유리로부터 균일한 반사를 제공하기 위해 서리 처리된 전구 내부의 분말 코팅과 같은 확산기를 사용할 수 있다. 일반적으로 광원이 가능한 한 평면에 가까울 때 측정은 더 정확하지만, 눈은 가능한 멀리 떨어져 있을 때 측정은 더 정확할 것이다.^[3]

간섭이 어떻게 형성되는가

오른쪽 도표는 시험할 표면에 놓여 있는 광학 평면을 나타낸다. 두 표면이 완벽하게 평탄하지 않는 한 두 표면 사이에 작은 간격(흔들림)이 있을 것이며, 이는 표면의 윤곽에 따라 달라질 것이다. 단색광선(빨간색)은 유리를 통해 평평하게 비추고 광학 평면의 하단 표면과 시험체의 상단 표면 모두에서 반사되며, 두 개의 반사광이 결합되어 초포화된다. 그러나 바닥 표면에서 반사되는 광선은 더 긴 경로를 이동한다. 추가 경로 길이는 표면 사이의 간격의 두 배와 같다. 또한 바닥 표면에서 반사되는 광선은 180° 위상 반전을 겪으며 광학 평판 아래쪽에서 다른 광선의 내부 반사는 위상 반전을 일으키지 않는다. 반사광의 밝기는 두 광선의 경로 길이 차이에 따라 달라진다.

표면 사이의 간극이 일정하지 않으면 이러한 간섭으로 인해 표면에서 밝고 어두운 선이나 "간섭 프링즈"라고 불리는 띠가 관찰된다. 이것들은 지도상의 등고선과 유사하여 하단 시험 표면의 높이 차이를 나타낸다. 표면 사이의 간격은 변두리를 따라 일정하다. 인접한 두 밝은 프링과 어두운 프링 사이의 경로 길이 차이는 빛의 한 파장이기 때문에 표면 간 간격의 차이는 1/2 파장이다. 빛의 파장은 매우 작기 때문에, 이 기술은 평탄도에서 매우 작은 이탈을 측정할 수 있다. 예를 들어, 적색 빛의 파장은 약 700 nm이므로, 두 프링의 높이 차이는 인간의 머리카락 지름의 약 100분의 1인 350 nm의 절반이다.

수학적 파생

간격 폭 $d{\displaystyle }$ ${\$의 함수로서 반사광의 밝기 변화는 두 반사파의 합계에 대한 공식을 도출함으로써 확인할 수 있다$$. z축이 반사광선 방향을 향한다고 가정한다. 단순성을 위해 두 반사광선 중 강도 A가 동일하다고 가정한다(이는 거의 사실이 아니지만 강도 차이의 결과는 빛과 어두운 프링의 작은 대비일 뿐이다). Z축을 따라 이동하는 상단 표면에서 반사되는 정현광선의 전기장 방정식은 다음과 같다.

${\displaystyle E_{1}(z,t)=A\cos \left({\frac {2\pi z}{\lambda }}}}\omega t\right)}$

여기서 $A{\displaystyle }$ ${\$은 피크 진폭, λ은 ${\displaystyle \mathrm{파장}}$, $\Omega {\displaystyle }$= ${\displaystyle 2}$ f {\displaystyle$\omega$ =$2\$pi f\}은$$ 파장의 각도 주파수다. 하단 표면에서 반사되는 광선은 반사 시 추가 경로 길이와 180° 위상 반전에 의해 지연되어 상단 광선에 대한$$ 위상 편향 $\varphi {\displaystyle }$ ${\$을(를) 발생시킨다.

${\displaystyle E_{2}(z,t)=A\cos \left({\frac {2\pi z}{\lambda }}}\\omega t+\phi \right)\,}$

여기서 $\varphi$ ${\$은(는) 라디안 파동 사이의 위상 차이입니다. 두 파도는 과대포화하여 덧붙인다: 두 파장의 전기장의 합은

${\displaystyle E=E_{1}+E_{2}=A\left[\cos \left]({\frac {2\pi z}{\lambda }}{\lambda }{\lambda }}}}}}}}\cos \ega+\right,},}$

두 코사인 합계에 삼각계 ID를 사용하면, ${\displaystyle \cos }$ ⁡ ${\displaystyle a}$ a + ${\displaystyle \cos }$ ${\displaystyle }$ b${\displaystyle }$= ${\displaystyle 2}$ ${\displaystyle \cos }$ ${\displaystyle }$ ${\displaystyle \frac{(+}{\mathrm{}}}$ 2${\displaystyle }$) ${\displaystyle \cos }$ ${\displaystyle }$(${\displaystyle \frac{}{}}$- ${\displaystyle \frac{b}{}}$ 2${\displaystyle }$) cos ⁡ ( - b ${\displaystyle \frac{\mathrm{}}{}}$ ) $displaystyle \cos a+\cos b=2\cos \left ({a+\bover 2}\rig$)\rip$)\cos$ \cos \cos $\refteftheftheftheftheftheftheftoard$,}\cos$$\cos

$[\displaystyle E=2A\cos \left({\phi \over 2}\오른쪽)\cos \left({2\pi z \over \lambda }-\omega t+{\phi \over 2}\right)\,},}$

이는 진폭이 $\varphi \frac{}{}$ $\frac{2}{}$ ${\$}}의 코사인$($cosine)에 비례하는 원래의 파장의 파장을 나타내기 때문에 반사광의 밝기는 갭 폭 d의 진동, 사인파 함수다. 위상차 $\varphi$ ${\textstyle \pi }$은(는) 경로 길이 차이 2d와 반사 시 180°의 추가 위상차이로 인해$$ $위상차이\frac{\mathrm{}}{}$ 2 $\frac{\pi }{}\frac{}{}$ ( $2$ $\mathrm{d}$) ${\$의 합계와 같다$$.

${\displaystyle \pi ={4\pi d \over \d}+\pi =2\pi \left2d \over \dd \over \data }+{1 \over 2}\오른쪽)}$

그래서 결과 파동의 전기장은

$[\displaystyle E=2A\cos \left[\pi \left)({2d \over \lambda }+{1 \lambda }-\obe t+\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \\wright)\,},},},}$

이는 크기가 ${\displaystyle \mathrm{2A}}$ ${\displaystyle 2A}$과($)$ d {\$displaystyle$ d$}$이(가) 증가함에 따라 0 사이에 사인파적으로 변화하는 진동 파형을 나타낸다.

• 건설적 간섭: cos${\displaystyle \cos }$ (${\displaystyle 2d\frac{\mathrm{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{}{}}$+ ${\displaystyle 1\frac{\mathrm{}}{}}$ ${\displaystyle 2}$)${\displaystyle =}$ 1 ${\$ 2$}\right)\right =1\,}$일 경우 밝기가 최대가 된다$.$

  ${\displaystyle {\begin}\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)&=n\n\pi,\quad n\in {0,1,2,\ldots }\\\\reftef(n-{1\over \right){lamba \lan \lamba \lined){{lined){{{{land){line){{{{line}{$

• 파괴적 간섭: 밝기는 0(${\displaystyle \frac{}{}}$ 더 ${\displaystyle 일반적}$인 경우 최소${\displaystyle )}$이 될 것이며${\displaystyle ,}$ ${\displaystyle \mathrm{여기}}$서 cos cos${\displaystyle (또는\frac{\mathrm{}}{}}$ cos \$left \$\over $\lambda }+{1 \over$ 2$}\right)\$right $=0\,}$이$($가)은(가)일 때 발생한다.

  ${\displaystyle {\begin}\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)&=\pi,\quad n\in {0,1,2,\ldots }\\Rightarrow d&=n{lambdaover 2}\end}}}}}}}}}}{{linedaigned}}}}}}}}}}}}}{linedoonn\line}}}}}}$

따라서 밝고 어두운 프링들이 교대하며, 인접한 두 개의 밝은 프링과 어두운 프링 사이의 분리가 1/2 파장의 간격 길이의 변화를 나타낸다.

정밀도 및 오차

반직관적으로, 프링거는 간격이나 플랫 그 자체 내에 존재하지 않는다. 광파가 모두 눈이나 카메라에 모여 이미지를 형성할 때 실제로 간섭이 형성된다. 이미지는 서로 간섭하는 모든 수렴 파동(conversion front)의 컴파일이기 때문에 시험품의 평탄도는 광학 평탄도에 비례하여 측정할 수 있을 뿐이다. 평면의 모든 편차는 시험 표면의 편차에 추가된다. 따라서 λ/4의 평탄도로 광을 낸 표면은 //4 평탄도로 효과적으로 시험할 수 없지만, λ/20이나 λ/50 광학 평탄도와 같이 보다 정확한 표면으로 시험하면 그 윤곽이 드러날 수 있다. 이것은 또한 조명과 시야각 모두 결과의 정확도에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 불이켜지거나비스듬히 보았을 때, 빛이 그 간격을 가로질러 이동해야 하는 거리는 똑바로 보고 조명할 때보다 더 길다. 따라서 발생 각도가 더 가파르게 되면 프링도 움직이고 변하는 것처럼 보일 것이다. 입사각 0도는 일반적으로 조명과 시야에 모두 가장 바람직한 각도다. 안타깝게도, 이것은 보통 육안으로 달성하는 것이 불가능하다. 많은 간섭계는 그러한 각도를 얻기 위해 빔플리터를 사용한다. 결과는 빛의 파장에 상대적이기 때문에 헬륨-네온 레이저의 632nm 선을 표준으로 사용하는 경우가 많지만 짧은 파장의 빛을 사용함으로써 정확도도 높일 수 있다.^[4]

어떤 표면도 완전히 평평하지 않다. 따라서 광학 평면에 존재하는 오류나 불규칙성은 시험 결과에 영향을 미칠 것이다. 광학 평판은 온도 변화에 매우 민감하여 불균일한 열팽창으로 인한 일시적 표면 편차를 야기할 수 있다. 유리는 열전도가 불량하여 열평형까지 오랜 시간이 걸린다. 평면을 취급하는 것만으로도 결과를 상쇄할 수 있을 만큼 충분한 열을 전달할 수 있기 때문에 열팽창 계수가 매우 낮은 융접 실리카나 붕소실산염과 같은 안경이 사용된다. 유리는 단단하고 매우 안정되어야 하며, 구부러지지 않도록 보통 매우 두껍다. 나노미터 눈금으로 측정할 때, 약간의 압력으로 인해 유리가 결과를 왜곡시킬 정도로 충분히 구부러질 수 있다. 따라서 매우 평평하고 안정적인 작업 표면도 필요하며, 이 표면에서는 평판과 시험편이 결합된 무게로 처지는 것을 방지하며, 종종 정밀 지반 표면 판을 작업 표면으로 사용함으로써 테스트를 위한 안정된 테이블 상판을 제공한다. 평평한 표면을 제공하기 위해 시험 표면이 중간에 끼어 있는 다른 광학 평판 위에서 시험을 실시할 수 있다.

절대 평탄도

절대 평탄도는 절대 척도에 대해 측정했을 때 물체의 평탄도로, 기준 평탄도(표준)에 불규칙성이 완전히 없는 것이다. 광학 평탄도는 광학 평탄도를 보정하는 데 사용한 원래 표준의 평탄도에 비례한다. 따라서 두 표면 모두 약간의 불규칙성을 가지고 있기 때문에 어떤 광학 평탄도의 참된 절대 평탄도를 알 수 있는 방법은 거의 없다. 거의 절대 평탄도를 달성할 수 있는 유일한 표면은 수은과 같은 액체 표면이며, 때로는 평탄도 측정치를 λ/100 이내로 달성할 수 있는데, 이는 6.32nm(632nm/100)의 편차에 불과하다. 그러나 액상 평면은 사용과 정렬이 매우 어려우므로 일반적으로 다른 평면을 교정하기 위해 표준 평면을 준비할 때만 사용한다.^[5]

절대 평탄도를 결정하는 또 다른 방법은 "3-평탄도 시험"이다. 이 시험에서는 크기와 모양이 같은 3개의 평면을 서로 시험한다. 패턴과 다른 위상 변화를 분석함으로써 각 표면의 절대 윤곽을 추정할 수 있다. 이것은 보통 적어도 12개의 개별 시험을 필요로 하며, 각 평면을 적어도 두 개의 다른 방향에서 각각의 평면에 대해 점검한다. 오차를 제거하기 위해 플랫은 평평하게 눕지 않고 모서리에 앉아 있는 동안 시험하여 처짐을 예방할 수 있다.^[6][7]

짜임새기

짜임 현상은 표면 사이에 거의 모든 공기가 밀려나면서 표면이 서로 잠길 때 발생하며, 부분적으로 그 사이의 진공 상태를 통해 표면이 잠기게 된다. 표면이 평평할수록, 특히 평탄도가 가장자리까지 확장될 때, 그들은 더 잘 뭉칠 것이다. 두 개의 표면이 매우 평평하면, 두 표면을 분리하기 위해 많은 힘이 필요할 수 있을 정도로 단단히 결합될 수 있다.

간섭 프링(fring)은 일반적으로 광학 평판이 시험 표면에 접착되기 시작하면 형성된다. 표면이 깨끗하고 매우 평평하면 첫 번째 접촉 후 거의 즉시 비틀기 시작할 것이다. 짜기가 시작되면 표면 사이에서 공기가 서서히 밀려나면서 표면 사이에 광학 쐐기가 형성된다. 간섭 프링들은 이 쐐기에 수직으로 형성된다. 공기가 밖으로 밀려나면서 프링거들은 가장 두꺼운 틈새 쪽으로 이동하면서 퍼져나가 넓어지지만 점점 줄어들게 될 것이다. 공기가 밖으로 밀려나면서 표면을 지탱하는 진공 상태가 더 강해진다. 광학 평탄도는 일반적으로 표면에 완전히 비틀어서는 안 되며 그렇지 않으면 분리할 때 긁히거나 파손될 수 있다. 어떤 경우에는, 여러 시간 동안 놓아두면, 그들을 풀어주기 위해 나무 한 덩어리가 필요할 수도 있다. 광학 평탄도로 평탄도를 시험하는 것은 일반적으로 실행 가능한 간섭 패턴이 생기는 즉시 실시되며, 그 후에 표면이 분리되어 완전히 비틀어지지 않는다. 쐐기 각도가 극도로 얕고 간격이 극히 작기 때문에 짜는 데 몇 시간이 걸릴 수 있다. 표면을 기준으로 평면을 미끄러뜨리면 짜는 속도가 빨라질 수 있지만 공기를 밖으로 밀어내려고 하면 별 효과가 없다.

표면이 충분히 평평하지 않은 경우, 표면에 유막이나 불순물이 존재하거나 표면 사이에 약간의 먼지 입자가 착지할 경우 전혀 비틀리지 않을 수 있다. 따라서 정확한 측정을 위해서는 표면이 매우 깨끗하고 이물질이 없어야 한다.^[8]

표면 모양 결정

프링글은 지형도의 선과 매우 비슷하게 작용하는데, 프링글은 표면 사이의 쐐기에 항상 수직이다. 처음 짜기를 시작할 때 에어 웨지에는 큰 각도가 있고 프링크는 격자 지형선과 유사하다. 만약 프링글이 직선이라면, 표면은 평평한 것이다. 만약 표면이 완전히 짜여져 평행해질 수 있게 된다면, 직선 프링들은 어두운 앞면만이 남을 때까지 넓어지고 완전히 사라질 것이다. 표면이 평평하지 않으면 격자선에 일부 굴곡이 있어 표면의 지형을 나타낸다. 굴곡이 있는 직선 프링크는 상승된 고도나 우울증을 나타낼 수 있다. 가운데 'V'자 모양의 직선 프링크는 중앙을 가로지르는 능선이나 계곡을 나타내며, 끝단 근처에 곡선이 있는 직선 프링크는 모서리가 둥글거나 입술이 올라간 것을 나타낸다.

표면이 완전히 평평하지 않은 경우, 짜기가 진행됨에 따라 프링(fring)이 넓어지고 계속 구부러진다. 완전히 비틀면 표면의 편차를 나타내는 등고선 지형과 유사하게 된다. 둥근 프링(fring)은 완만한 경사진 표면이나 약간 원통형의 표면을 나타내며, 프링의 빡빡한 모서리는 표면의 날카로운 각도를 나타낸다. 작고 둥근 원은 요철이나 움푹 들어간 곳을 나타낼 수 있고, 동심원은 원뿔형태를 나타낼 수 있다. 균일하지 않은 간격의 동심원은 볼록한 표면이나 오목한 표면을 나타낸다. 표면이 완전히 짜이기 전에, 이러한 프링크는 공기 쐐기의 추가 각도로 인해 왜곡되어 공기가 천천히 밖으로 밀려나면서 윤곽선으로 변경된다.

하나의 다크프링(dark-fringe)은 가장자리 전체 길이를 흐르는 선을 따라 동일한 간격 두께를 가진다. 인접한 밝기 링은 파장의 1/2이 좁거나 1/2이 넓은 두께를 나타낸다. 프링글이 얇고 가까울수록, 비탈이 경사진 반면 더 넓은 프링글은 얕은 슬로프를 보여준다. 불행하게도, 인접한 프링들이 어느 쪽으로든 갈 수 있기 때문에 프링글들이 단지 프링글들의 한 뷰에서만 오르막이나 내리막 경사를 나타내고 있는지 구별할 수 없다. 동심원 고리는 표면이 오목하거나 볼록하다는 것을 나타낼 수 있는데, 이는 속이 빈 마스크 착시와 비슷한 효과다.

표면의 형태를 시험하는 방법은 세 가지가 있지만 가장 흔한 방법은 '손가락 압력 시험'이다. 이 테스트에서는 프링글이 어느 방향으로 움직이는지 확인하기 위해 플랫에 약간의 압력을 가한다. 프링게들은 좁은 쐐기 끝에서 멀어질 것이다. 시험 표면이 오목하면 고리의 중앙에 압력을 가하면 평면이 약간 구부러지고 프링지가 안쪽으로 움직이는 것처럼 보인다. 그러나 표면이 볼록하면 평면은 그 지점의 표면과 점접하게 되므로 굴곡할 여지가 없게 된다. 따라서, 프링거들은 단지 조금 더 넓게 성장할 뿐, 정지된 상태를 유지할 것이다. 평탄한 가장자리에 압력을 가하면 비슷한 일이 일어난다. 표면이 볼록하면 평평한 부분이 약간 흔들려서 프링글이 손가락 쪽으로 이동하게 된다. 그러나 표면이 오목하면 평지가 약간 구부러지고 프링글이 손가락에서 중앙 쪽으로 멀어진다. 이것을 '손가락 압력 시험'이라고 부르지만, (이쑤시개 무게만으로 충분한 압력을 가하는 경우가 많으므로) 유리컵을 데우는 것을 피하기 위해 나무 막대기나 다른 기구들을 사용하는 경우가 많다.

또 다른 방법은 평평한 빛을 하얀 빛에 노출시켜 무지개 프링글이 형성되도록 한 다음 중앙을 누르는 것이다. 표면이 오목하면 가장자리를 따라 점 접촉이 생기고, 바깥쪽 가장자리가 어두워진다. 표면이 볼록하면 중앙에는 점 접촉이 있고, 중앙 가장자리는 어둡게 변한다. 강철의 템퍼링 색상과 마찬가지로 프링글은 가장자리의 좁은 면에는 약간 갈색이 되고 넓은 면에는 파랑색을 띠기 때문에 표면이 오목하게 되면 파랑색은 고리 안쪽에 오목하게 되지만 볼록하게 되면 파랑색은 바깥쪽에 오목하게 된다.

세 번째 방법은 평평한 곳을 기준으로 눈을 움직이는 것이다. 눈을 입사각 0도에서 비스듬히 움직이면 프링글이 움직이는 것처럼 보인다. 시험 표면이 오목하면 프링글이 중앙을 향해 움직이는 것처럼 보일 것이다. 표면이 볼록하면 프링크는 중심에서 멀어진다. 표면을 정확하게 판독하기 위해서는 일반적으로 두 방향 이상에서 시험을 수행해야 한다. 격자선으로서, 프링거는 격자의 일부만을 나타내기 때문에, 표면을 가로질러 흐르는 계곡은 계곡과 평행하게 달릴 때 가장자리의 약간 구부러진 부분으로만 보일 수 있다. 그러나 광학 평면을 90도 회전하여 재시험하면 프링글이 계곡에 수직으로 달려 프링글에 "V" 또는 "U"자 모양의 등고선으로 나타난다. 둘 이상의 방향에서 시험함으로써 표면의 지도를 더 잘 만들 수 있다.^[9]

장기안정성

적절한 관리 및 사용 중에 광학 평판은 오랜 시간 동안 평탄도를 유지할 필요가 있다. 따라서, 용융 실리카와 같이 열팽창 계수가 낮은 하드 안경은 제조 재료에 자주 사용된다. 그러나 실온에 대한 몇 가지 실험실 측정, 퓨즈 실리카 광학 평판은 10-10¹⁷¹⁸ Pa 및s의 순서에 따라 물질 점도와 일치하는 움직임을 보였다.^[10] 이것은 10년 동안 몇 나노미터의 편차를 의미한다. 광학 평탄도의 평탄도는 원래 시험 평탄도의 평탄도에 상대적이기 때문에, 제조 당시의 참(절대) 평탄도는 액체 평탄도를 이용한 간섭계 시험을 실시하거나, 3 평탄도에서 발생하는 간섭 패턴을 컴퓨터 분석으로 하는 「3 평탄도 시험」을 실시해야만 판단할 수 있다.d. 수행된 몇 가지 테스트에서는 용융 실리카 표면에 가끔 편차가 발생한다는 것을 보여주었다. 그러나 시험 결과 일부 평탄한 부분만 시험기간 동안 변형되고, 일부는 부분 변형되며, 나머지는 그대로 남아 있는 등 변형이 산발적으로 나타날 수 있다. 변형의 원인은 알려져 있지 않고 평생 동안 인간의 눈에는 결코 보이지 않을 것이다. (A λ/4 플랫은 158나노미터의 정상적인 표면이탈이 있는 반면, λ/20 플랫은 30nm 이상의 정상 편차를 가진다.) 이러한 변형은 용융 실리카에서만 관찰된 반면, 소다 라임 유리는 여전히 10⁴¹ Pa/s의 점도를 보여주는데, 이것은 크기가 더 큰 많은 순서다.^[11]

참고 항목

• 뉴턴의 고리
• 광 접촉 본딩
• 게이지 블록(Gauge Block), 평탄도를 위해 설계된 다른 유형의 구성 요소

참조