plan optique

Un plan optique est un disque de verre optique, généralement en silice fondue ou en borosilicate, dont une ou les deux surfaces sont polies avec une planéité extrême. La surface de travail s'écarte de la planéité réelle de moins de 50 nanomètres sur toute sa surface, ce qui en fait une référence de précision plutôt qu'un instrument de mesure en soi. Il est placé en contact avec une surface à tester et éclairé par une lumière monochromatique, généralement un laser hélium-néon à 632,8 nanomètres ou une lampe au sodium à 589 nanomètres, pour révéler les écarts de planéité via des franges d'interférence.

Lorsque la lumière traverse ou se réfléchit sur l'espace entre le plan optique et la surface à tester, les interférences constructives et destructives créent des bandes alternées claires et sombres appelées franges de Newton ou franges d'interférence. Chaque frange représente une différence de hauteur d'une demi-longueur d'onde de l'éclairage utilisé. En comptant et en analysant le motif des franges, un opérateur peut déterminer dans quelle mesure la surface à tester s'écarte d'une planéité parfaite. Une surface parfaitement plane produit des franges parfaitement droites et régulièrement espacées ; toute irrégularité de la surface testée déforme le motif des franges proportionnellement.

Les plans optiques sont disponibles en plusieurs diamètres standard, généralement de 25 mm à 150 mm, choisis pour correspondre à la taille de la surface testée. Les plans plus épais, généralement de 12 à 25 mm, résistent mieux à la déformation sous leur propre poids et aux contraintes thermiques que les plans minces. La spécification de finition de surface de 5 microfinch ou mieux signifie que la rugosité est mesurée en millionièmes de pouce et est polie suffisamment lisse pour que la lumière puisse se réfléchir de manière cohérente. Le rodage, une technique où une légère pression et une goutte d'huile d'immersion créent une adhérence moléculaire, peut être utilisé pour maintenir temporairement un plan optique en position pendant la mesure.

Problèmes courants et usure

Les plans optiques sont fragiles et se dégradent avec l'usage. Les particules de poussière, les empreintes digitales et les rayures diffusent la lumière et détruisent la visibilité des franges. Tout contact direct entre le plan et une surface rugueuse endommagera le poli et rendra le plan inutilisable. Les changements de température provoquent une dilatation ou une contraction inégale du verre, introduisant des erreurs de planéité temporaires. Un plan qui a été échappé, mal stocké ou utilisé sur des matériaux abrasifs peut développer une légère déformation permanente appelée gauchissement, le rendant impropre à servir de référence.

Le terme plan optique est né du fait que l'appareil crée le phénomène optique d'interférence, et la planéité de sa surface est sa qualité déterminante. C'est une référence passive, pas un outil de mesure actif ; le plan lui-même est mesuré par rapport à une référence maître lors de la fabrication et de la certification. Dans la production et le contrôle qualité, les plans optiques sont essentiels pour inspecter les cales étalons, les plaques de rodage, les composants de broches de précision et toute surface où la planéité est essentielle au fonctionnement. Un plan optique usé ou non certifié produira des motifs de franges trompeurs et des mesures invalides, de sorte qu'une recertification fréquente par rapport à un plan maître connu est nécessaire pour les travaux de haute précision.