光电测量系统设计报告

1、光电测量系统设计报告一、干涉的基本原理干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象.1801年，英国物理学家托马斯杨（1773 1829）在实验室里成功地观察到了光的干涉两列或几列光 波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分 布的现象。由一般光源获得一组相干光波的办法是，借助于一定的光学装置（干涉装置）将一个光源发干个波。由于这些波来 波的初位相改变时，各 相同的改变，从而它们 同时，各成员波的偏振 在考察点它们的偏振方 涉装置又可使各成员波 当光源发出单一频率的 满足，从而出现干涉现 成分时，每一单频成分 产生相应的一组

2、条纹， 彩色条纹。出的光波（源波）分为若 自同一源波，所以，当源 成员波的初位相都随之作 之间的位相差保持不变。 方向亦与源波一致，因而 向也大体相同。一般的干 的振幅不太悬殊。于是， 光时，上述四个条件皆能 象。当光源发出许多频率 （对应于一定的颜色）会 这些条纹交叠起来就呈现1、劈尖的等厚干涉测细丝直径设入射光波为入，则第m级暗纹处空气劈尖的厚度由上式可知，m=0时，d=0,即在两玻璃片交线处，为零级暗条纹。如果在细丝处呈现m=N级条纹，则待测细丝直径2、利用干涉条纹检验光学表面面形检查光学平面的方法通常是将光学样板（平面平晶）放在被测平面之上，在样板的标准平面 与待测平面之间形成一个空气

3、薄膜。当单色光垂直照射时，通过观测空气膜上的等厚干涉条纹即 可判断被测光学表面的面形。（1） 待测表面是平面（2） 待测表面呈微凸球面或微凹球面当手指向下按时，空气膜变薄，各级干涉条纹要发生移动，以满足式（2），3式中入为入射光的波长，S是空气层厚度，空气折射率 n 1。当程差为半波长的奇数倍时为暗环，若第 m个暗环处的空气层厚度为 m，则有：R,即，可得：式中是第m个暗环的半径。由式（2）和式（3）可得：可见，我们若测得第 m个暗环的半径便可由已知 入求R,或者由已知R求入了。但是，由于 玻璃接触处受压，引起局部的弹性形变，使透镜凸面与平面玻璃不可能很理想的只以一个点相接 触，所以圆心位置很

4、难确定，环的半径也就不易测准。同时因玻璃表面的不洁净所引入的附加程差，使实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m为此，我们将式（4）作一变换，将式中半径换成直径，则有：对第m+r个暗环有将（ 5）和（ 6）两式相减，再展开整理后有可见，如果我们测得第 m个暗环及第（m+r）个暗环的直径、，就可由式（7）计算透镜的曲 率半径 R。经过上述的公式变换，避开了难测的量和 m从而提高了测量的精度，这是物理实验中常采 用的方法。二、干涉法测微小量的原理与干涉仪绘制草图1、实验内容用干涉法测微小形变实验验证实验仪器： he-re 激光器、共焦球面干涉仪、压电陶瓷、探测器、示波器、电源、锯齿波发 生器。

5、2、实验原理：（ 1）、共焦球面干涉仪示意图：共焦球面干涉仪是一个无源腔，由两块球形凹面反射镜构成两面镜子的曲率半径和腔长相等 （R1=R2=L） ，镜面 1 固定不动，镜面 2 固定在可随外电压变化而变化的压电陶瓷上。光在腔内每走一个周期都会有部分光从镜面透射出去为光线 1，另一部分则反射 4 次出射， 为光线 2；光线1与光线2满足干涉条件，当其光程差 D满足条件：D=mk时，干涉相长示波器出现峰 值，随着压电陶瓷随电压的变化，腔长变化， D也随之变化。当 D= （m 1）入时，再次干涉相 长，示波器上出现相应的峰值。3、实验步骤：（1）、打开 he-re 激光器，调整光路和压电陶瓷方向，

6、使得光路准直，（若没调整好，在共 焦球面干涉仪后方会出项两个光斑，光线 1 和光线 2并不产生干涉）。（2）、将探头和锯齿波发生器分别接入示波器的两个通道，打开激光器和锯齿波发生器的电 源。（ 3）、观察示波器上波形。4、实验结果：5、实验总结：本实验是干涉法测微小形变的实验验证，故无需计算；压电陶瓷的微小形变影响到共焦球 面干涉仪的腔长，从而影响到光线 1和光线2的光程差D,进一步反应到示波器的波形显示上。 该测量方法得到验证。三、Auto cad 图75亠X0X二+7等L 探头王体底座探头后盖螺钉电路图电源外壳四、Zemax的绘制：扩束准直系统五、实验回顾及总结这次实验和以往的实验不同，以往更多的是的老师设计好，安排每一节课的内容让我们照着 做，而这次更多的