




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、横向剪切干涉实验 实验目的利用一个焦距为190毫米的单薄透镜的剪切干涉条纹的分布求出该透镜的轴向离焦量及初级球差比例系数。 实验元件hene激光、反射镜、小焦距透镜、薄透镜(190mm)、平行玻璃扳、白屏、带变焦镜头的ccd、处理软件准直镜 短焦距透镜平行平板 氦氖激光器剪切波前实验原理剪切干涉是利用待测波面自身干涉的一种干涉方法,在横向剪切干涉测量中,从相互垂直方向上剪切干涉图获得的差分波前可以恢复待测的二维波前。本次实验是利用平行平板来产生横向剪切干涉的装置,由于平行平板有一定厚度和对入射光束的倾角,因此通过被检测透镜后的光波被玻璃平板前后表面反射后形成的两个波面发生横向剪切干涉,剪切量为
2、s,其中d为平行平板的厚度,n为平行平板的折射率,为光线在平行平板内的折射角。s一般为1到3毫米左右。当使用光源为氦氖激光时,由于光源的良好的时间和空间相干性,就可以看到很清晰的干涉条纹。条纹的形状反映波面的象差。(一)扩束镜焦点a与被测准直透镜焦点f不重合(即物点与f不重合),但只有轴向离焦( dz不为零,y0=0): (7)由于剪切方向在x方向,所以: (8)所以干涉条纹方程为:(m=0,1, 2,)(为平行于h轴,间隔为 的直条纹,剪切条纹的零级条纹在)。(二) 扩束镜焦点a与被测准直透镜焦点f不重合,只有轴向离焦( dz不为零,y0=0),透镜具有初级球差(b3不为零),.剪切方向在x
3、方向: (9)所以波象差方程为 (10)此时亮条纹方程为:(m=0,1, 2,)(c)(a)(b)图4 只有轴向离焦和初级球差,剪切量为2.5mm,焦距为190mm的凸透镜,发光点分别在焦点前6mm(a)、焦点前0.8mm (b)和焦点后2mm(c)时的计算模拟的剪切干涉图,透镜的通光口径为34mm,透镜的初级几何球差比例系数a=-250/mm3。 实验装置如图2所示,剪切量取2.5毫米,凸薄透镜焦距为f190mm。由1可知,初级球差与孔径的关系式为: (11)其中,和为孔径坐标,为透镜的焦距 f,a为初级几何球差比例系数。而对应的波象差为其积分1, (12)将(11)代入(12)积分结果为,
4、 (13)由于,所以由(13)可以求出与、a的关系式为: (14)表1 理论计算的三种不同轴向离焦量下凸薄透镜的dz、a轴向离焦量dz (mm)-0.8-26初级几何球差比例系数a(mm)-250-250-250(b)(c)(a)下面再简单介绍怎样由干涉条纹图求得轴向离焦量和初级球差波象差系数dz、a。公式(10)令就得到实验中的暗条纹方程,即:。利用计算机编程(本文采用vb6编程)和最小二乘法拟合由实验图上暗条纹的分布解出和,由公式(6)的说明和公式(14)可以求得dz、a.实验内容1.按图排好光路, 在插入透镜之前先放好剪切用的平行平板和白屏,并使两者平行,激光束要穿过平行平板中心,此时白
5、屏上应该出现两个光点,记录两光点间的距离即为剪切量(一般在13mm)。2.在光路中预定位置分别插入扩束镜(短焦距透镜)和准直透镜(焦距为190mm),调整光路,使扩束镜的光轴、准直镜的光轴与激光束基本重合,对扩束镜焦距的要求是在距其焦点190mm处光斑大小略大于准直镜的通光口径,则激光束能够平行射出,这时在白屏上可以看到剪切干涉条纹图。3.沿光轴方向使扩束镜作微小位移,使白屏上的剪切干涉条纹形成近似图5(b)的形状(。这时可以认为物点a与准直镜的前焦点f基本重合,再使扩束镜沿光轴方向向准直镜移动3、5mm和背向准直镜移动3、2mm(调节短焦距透镜支架的微调旋钮,具体可视图象而定,),启动ave
6、rcap采集程序,分别拍摄得到5个干涉图。拍摄时可以调节变焦镜头,使采集到的图象为一个完整的圆形的清晰的干涉图象(如果图象不完整,会影响后面对图象的计算处理),图象的大小应满足354x288(capture capture setup),记录相应的扩束镜移动的方向和距离。启动桌面上的“剪切干涉图预处理应用程序”对采集的图象(类似图象a和c的)进行预处理,调入图形时要输入完整的文件名(*.bmp)(下同),记录结果。4.启动桌面上的“剪切干涉图应用程序”对预处理的图象进行处理,先是调入文件,然后是点“确定坐标值”,按序输入剪切量、干涉图的圆心坐标、x方向的半径(xmax)、y方向的半径(ymax
7、)值,接着以干涉图中心亮条纹为0级,分别点击1级、3级和5级条纹(应为暗条纹),并按提示输入相应级数(在同级条纹上可点击多点);最后点击“求解”,记录处理后的最终结果,并与测量的轴向离焦量及理论值初级球差比例系数比较。实验图像处理原点的图像为:1. 向准直镜移动3毫米:图像为:2向准直镜移动5毫米:图像为:3背向准直镜移动3毫米:图像为:4背向准直镜移动2毫米:图像为:思考题1 .得到理想图形时,各光学元件必须严格同心,为什么?答:必须用平行光入射到平行平板上,才能得到理想图形,然后再由平行平板的两面反射到白屏上。各光学元件必须严格同心同光轴,即让扩束境均匀扩散氦氖激光束,然后由准直镜处理成平行光。2 .个实验可以有哪些实际应用?剪切干涉的优点是非接触、灵敏度高和精度高,同时干涉条纹稳定,对环境要求低,仪器结构简单,造价低,在实际应用中一般用于精密测量透镜
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 电网GIS系统课件
- 教案人教版九年级我爱故乡的杨梅教学札记(2025-2026学年)
- 江苏省如皋市白蒲镇九年级历史上册 第四单元 步入近代 第13课 法国大革命和拿破仑帝国说课稿 新人教版
- 个人所得税六项专项附加扣除和扣缴申报操作指引年月日实施专题培训教案(2025-2026学年)
- 监控设备合同
- 3.2 代数式的值 第1课时 说课稿 2024-2025学年人教版七年级数学上册
- 跨境网络零售的发展条件说课稿-2025-2026学年中职专业课-跨境电商基础-电子商务-财经商贸大类
- 2025物业前期服务合同示范文本
- 一年级道德与法治上册 第2课 我认识了新朋友说课稿 鄂教版
- 第10课 校园舞台展风采说课稿-2025-2026学年小学信息技术电子工业版安徽五年级上册-电子工业版(安徽)
- 《数据库系统概论》全套课件(南京农业大学)
- 建行秋招历年考试试题及答案2024
- 2024秋季新教材人教版体育与健康一年级上册课件:1我们爱运动
- 大型展会突发事件应急预案
- 中考英语1600核心词汇
- 广东省茂名市2023-2024学年高一上学期数学期中试卷(含答案)
- 英国海德公园
- 《建筑工程设计文件编制深度规定》(2022年版)
- 【历史】史前时期:原始社会与中华文明的起源(背诵提纲)2024-2025学年七年级历史上册(统编版2024)
- 水利行业职业技能大赛(泵站运行工)理论考试题库(含答案)
- 九年级体育 快速跑教案1 人教新课标版
评论
0/150
提交评论