光电测试技术考试版

1、1、光电测试技术的发展，从功能上来看具有什么特点：1、 从静态测量向动态测量发展；2、 从逐点测量向全场测量发展；3、 从低速测量向高速测量发展，同时具有存储和记录功能。 2、测量中应遵循的原则：阿贝原则，封闭原则3、人眼进行调焦的方法中最简单、最常用的是清晰度法和消视差法。人眼的对准不确定度和调焦不确定度最简便最常用的调焦方法是清晰度法和消视差法。清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦不确定度是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。消视差法是以眼睛在垂轴平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。用望远镜调焦的目的是提高精度、准确度4、 光电对准按功能原理分类：a) 光度式：普通光

2、度式、差动光度式b) 相位式:光度式的基础上加入一个调制器即成为相位式5、 关于光具座： 1平行光管 2透镜夹持器 3测量显微镜 4测微目镜 5导轨光具座的结构示意图12345测量焦距时使用玻罗板6、 分辨率测试技术有几种判据？§ 瑞利（Rayleigh）判据认为，当两衍射斑中心距正好等于第一暗环的半径时，人眼刚能分辨开这两个像点，这时两衍射斑的中心距为§ 道斯（Dawes）判据认为，人眼刚能分辨两个衍射像点的最小中心距为§ 斯派罗（Sparrow）判据认为，当两个衍射斑之间的合光强刚好不出现下凹时为刚可分辨的极限情况，两衍射斑之间的最小中心距为例：假设汽车两盏灯

3、相距r =1.5m，人的眼睛瞳孔直径D=4mm，问最远在多少米的地方，人眼恰好能分辨出这两盏灯?解：假设所求距离只取决于眼睛瞳孔的衍射效应，并以对视觉最敏感的黄绿光=5500A0，进行讨论，设眼睛恰好能分辨两盏灯的距离为S，则对人眼的张角为：根据瑞利判据： 代入数据，得： 例、通常亮度下, 人眼瞳孔的直径D=3mm，同学们最多坐多远，才不会把黑板上写的相距1cm的等号“=”号看成是减号“-”？解 只需“=”号对人眼所张的角³最小分辩角就行。 取l=5500Å，有由上式算得：d =45.5m。7、色度学的基本概念：色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的学科。颜色感

4、觉与听觉、嗅觉、味觉等一样都是外界刺激使人的感觉器官产生的感觉。 色度学是研究颜色度量和评价方法的学科，是以光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。现代色度学，是一门实验性非常强的学科。 8、格拉斯曼(H.Grassman)颜色混合定律格拉斯曼在总结以往颜色混合实验现象的基础上，于1854年归纳总结出几条实验规律，它是建立现代色度学的基础。 颜色的属性v 明度是指人眼对物体的明暗感觉。v 色调是指彩色彼此相互区分的特性。可见光谱中不同波长的辐射在视觉上表现为各种色调，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。v 彩度表示物体颜色的浓淡程度或颜色的纯洁性，又称饱和度。物体色的彩度决定于

5、物体表面反射光谱辐射的选择性程度。补色律和中间色律 v 在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，混合色的外貌也连续地变化。由此导出两个定律：补色律和中间色律。v 补色律 每种颜色都有一个相应的补色；某一颜色与其补色以适当比例混合，便产生白色或灰色；以其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成分的中间色。v 中间色律 任何两个非补色混合，便产生中间色，其色调决定于两个颜色的相对数量，其彩度主要决定于两者在色调顺序上的远近。 v 代替律 相似色（即外貌相同的颜色）混合后仍相似。v 如果颜色A=颜色B，颜色C颜色D，那么颜色A颜色C = 颜色B+颜色Dv 根据代替律，可以利用颜色混合的方法来产

6、生或代替所需要的各种颜色。它是一条非常重要的定律。v 亮度相加律 混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。9、三原色：最常用的三原色为红、绿、蓝三刺激值v 色度学中是用三原色来表示颜色的。匹配某种颜色所需的三原色的量，称为颜色的三刺激值。光谱三刺激值或颜色匹配函数v 用三刺激值可以表示各种颜色，匹配等能光谱色所需三原色的量叫作光谱三刺激值。v 对不同波长的光谱色，其三刺激值是波长的函数。色品坐标v 三原色确定后，一种颜色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三刺激值表示颜色。光源色和物体色的三刺激值v 颜色刺激表示作用于人眼引起颜色感觉的颜色物理辐铜量。v 颜色刺激函数表示某颜色刺激与波长

7、的关系函数10、色度计算方法和测量应用方法。v CIE除了推荐标准色度系统外，还推荐了一系列的计算方法。如： 色品坐标的计算 颜色相加计算 主波长和色纯度计算 色差计算 同色异谱程度的计算等颜色相加计算v 已知两种颜色各自的色品度坐标计算x1、y1、亮度Y1， x2、y2、亮度Y2。v 计算法v 原则：混合色的三刺激值为各个混合色的三刺激值的和；可以推广到更多种颜色相加混合。可以表示为计算步骤由可得 混合色的色品坐标和亮度为 11、积分球及其应用。v 结构特点 积分球是一个中空的金属球体； 球壁上开有一个或几个窗孔，用于进光和放置光接收器件； 球内壁上应涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系数接

8、近1的材料。常用的材料是氧化镁（或硫酸钡）。v 性能特点与要求 可以证明，进入积分球的光经过吸收很小的内壁涂层的多次反射，最后可达到内壁上具有均匀分布的照度。 并且该照度较入射光通量除以球内壁面积的照度值大得多（可提高信噪比）。 积分球上的总开孔面积应尽可能小，把积分球的直径做得比较大。12、激光束的压缩技术所谓激光束的压缩，即要压缩光束的发散角，改善激光束的方向性。用倒置望远镜压缩激光束零阶贝赛尔(Bessel)光束v 高斯光束经过任何线性光学系统的变换仍然是高斯光束，随着光束的传播，高斯光束截面上光强迅速衰减。但是当光源用激光器，经过特殊的会聚元件而形成的零阶贝塞尔光束的光强几乎不随传播距

9、离而衰减，是一条亮而细的光束。v 零阶贝塞尔光束是波动方程在无界空间的一个特解，其形式为：由该式可知，这是一个在垂直于传播方向z的横截面上具有相同光强分布J0(r)的光束，即光强分布不随z而变，因而具有无发散传输的性质。必须指出，在有界空间中，零阶贝塞尔光束是波动方程的一个近似解，即在某一传输距离内延缓光束的衍射发散，使横截面上的光强分布近似不变。v 产生超细光束的新光源13、激光自准直技术。v 激光自准直技术v 激光束的自准直技术是指能实现反射波面与入射波面完全重合的技术。v 1）平面镜反射的自准直v 激光束经倒置望远镜后射出，经平面镜反射回来，射在距平面镜一定距离的四象限平面光电接收器或面

10、阵CCD上，垂直光束移动光电接收器，确定了激光斑的位置；若平面镜有小量倾斜，则反射光束的偏角为平面镜倾角的两倍，再移动光电接收器，又一次确定了激光斑中心的位置后，由其移动距离和平面镜到光电接收器的距离，即可求出平面镜的倾角。v 2）相位共轭技术实现自准直v 若光波入射到相位共轭镜上，不论是否垂直入射，都按原路反射回去，而且发散光变成了会聚光，产生的会聚光波称为相位共轭波。相位共轭光束的任意两点间的相位差与原入射光束相同两点之间的相位差大小相等符号相反。改变相位符号的数学运算称为共轭，故称该现象为相位共轭。v 产生方法： 受激布里渊（Brillouin）散射 四波混频14、 激光多普勒测速技术基

11、础v 当波源与观测者之间有相对运动时，观测者所接收到的频率不等于波源振动频率，此现象称为多普勒效应。v 在声源、介质、观测者存在相对运动时，观测者接收到的声波频率与声源频率不同的现象就是声学多普勒效应。v 当光源与观测者有相对运动时，观测者接收到的光波频率与光源频率不同，即存在光（电磁波）多普勒效应。光学多普勒效应通常是观测纵向多普勒效应，但是也存在横向多普勒效应。声学只有纵向多普勒效应，没有横向多普勒效应。多普勒测速原理v 如图。由于v/c非常小，只取级数展开的前两项，即激光多普勒测速原理图L12vQDSR* 考虑流体中的速度为c/n，将v换成纵向分量探测器接收到的两束光频率之差为（忽略横向

12、效应）* 因 若 则得* 于是，流速为15、单光速-双散射模式：它是将激光束汇聚在透镜焦点处，把焦点作为被测点用双光阑2从运动微粒Q的散射中心选取以入射轴线为对称的两束，通过透镜、反射镜与分光镜使之汇合到光电倍增管的光电阴极上，产生拍频。此方式的特点：1、可以用来接收两个相互垂直的平面的两队散射光；2、光能利用率低，光路对接受方向很敏感，调整较困难，使用不方便。16、什么事全息技术？它和普通摄像有什么区别？所谓全息，就是在摄像底片上同时记录物光波的振幅和相位的全部信息，通过再现，可以获得物光波的立体像。具有的特点：三维性、抗破坏性、信息容量大、光学系统简单，原则上无需透镜成像。全息摄像的光波要求：是原参考光波的共轭光波，传播方向与参考光波方向相反，才能得到无相差的图像。全息图对缺损、划伤、油污、灰尘等没有严格要求。时间平均全息干涉