第六章激光衍射测量

1、第六章,激光,衍射测量,广学,明德,海纳,厚为,6.1,激光衍射测量,光的衍射现象,：,光波在空间传播遇到障碍时，其,传播方向会偏离直线传播，弯入到障,碍物的几何阴影中，并呈现光强的不,均匀分布的现象。,2,两类衍射,3,4,单缝衍射,夫,琅,禾,费,单,缝,衍,射,基,本,光,路,5,6,7,6.2.1,激光衍射测量原理,光的衍射现象，按衍射物和观察衍射条纹的屏幕,(,即衍射场,),之,间的位置关系一般分为两种类型：菲涅耳衍射和夫琅和费衍射,单缝衍射测量：,sin,?,2,?,单缝衍射测量的原理：单缝夫琅和费衍射。条纹的光强可表示为：,I,?,I,0,?,2,?,k,?,?,?,b,?,暗条

2、纹,?,?,?,?,?,?,?,sin,?,?,?,?,?,?,sin,?,?,tan,?,?,x,k,L,衍射测量原理图,kL,?,b,?,?,单缝衍射测量的基本公式,: ,x,k,当被测物体尺寸改变,时，相当于狭缝尺寸改变,，衍射,条纹的位置也随之改变,可得,?,1,1,?,?,?,?,b,?,b,0,?,kL,?,?,?,?,x,?,x,k,0,?,?,k,?,单缝衍射测量的分辨力、精度和量程,:,db,b,t,?,?,dx,k,kL,?,2,?,?,kL,?,?,k,?,?,?,kL,?,?,?,?,?,?,?,b,?,?,?,?,?,?,L,?,?,x,k,?,x,?,?,x,?,?

3、,x,2,?,?,k,?,?,k,?,?,k,?,2,2,2,圆孔爱里,10,圆孔衍射测量,?,2,J,1,(,x,),2,I,P,?,I,0,x,x,?,2,a,?,sin,?,?,?,1.22,?,d,?,1,.,22,?,f,a,圆孔的夫琅禾费衍射原理示意图,11,间隙测量法,其基于单缝衍射的原理。作尺寸的比较测量,如图,(a),。作工件,形状的轮廓测量，如图,(b),。作为应变传感器使用，如图,(c),。,间隙测量法的应用,用间隙测量法测量位移,即测量狭缝宽度,b,的改变量,?,=b,-b,可采,用绝对法,求出变化前后的两个缝宽,b,和,b,，然后相减。也可以,用增量法。后者所用公式为

4、,k,?,k,?,?,?,?,?,b,?,b,?,?,?,(,k,?,k,),?,?,N,sin,?,sin,?,sin,?,sin,?,12,反射衍射测量法,反射衍射是利用被测物的边缘和反射镜构成的狭缝来进行,衍射测量的。,反射衍射法原理图,2,b,sin,?,?,2,b,sin,?,?,?,?,?,?,k,?,在,P,点处出现第级暗条纹的光程差应满足,在该图的几何关系下缝宽可以表示为,?,?,x,k,?,?,b,?,kL,?,?,2,x,k,?,cos,?,?,sin,?,?,?,13,?,?,2,L,?,?,分离间隙法,利用参考物与被测物不在同一平面内情况下所形成的衍射,条纹进行精密测量

5、的方法称为分离间隙法。,x,k,2,即可,x,k,1,和,测量出正负不同级次,k,1,和,k,2,上的暗条纹的位置,由下式计算出狭缝宽度和间隔,k,1,L,?,zx,k,1,k,2,L,?,zx,k,2,b,?,?,?,?,x,k,1,2,L,x,k,2,2,L,分离间隙法原理图,互补测量法,激光互补衍射测量法的原理是巴俾涅互补定理。,巴俾互补涅定理：如下两个互补屏。当用平面波照射时，它,们产生的衍射图形的形状和光强完全相同，仅相位相差,?,。,可以测量细丝、薄带；,互补测量法测量细丝直径的范围一般是,0.010.1mm,，测量精,度可达到,0.05,微米。,巴比涅互补衍射屏,爱里斑测量法,基于圆孔夫朗和费衍射的测量方法称作爱里斑测量法。,原理：,用爱里斑中归一化光强的大小的测量来确定被测孔的,直径。,下图是用爱里斑测量人造纤维或玻璃纤维加工中的喷丝头孔,径的原理图。,喷丝头孔径的爱里斑测量原理示意图,激光衍射测量的应用（,1,）,薄膜材料表面涂层厚度测量,：使用分离间隙法，图示为其,原理。,薄膜材料表面涂层厚度测量,激光衍射测量的应用（,2,）,薄带宽度测量,?,钟表工业中的游丝以及电子工业中的各种金属薄带,(,一般宽,度在,