散斑干涉实验

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散斑干涉实验

散斑干涉实验

散斑干涉实验光信息科学与技术08级3班 组别:B17一、实验目的1、了解散斑的性质及特点。

2、掌握散斑和离面散斑的测试方法。

二、实验原理1、散斑的形成当相干光照射一个粗糙物体的表面(或通过透明的粗糙面)时,在物体表面前的空间,可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑,称为散斑。

要形成散斑且散斑质量较好必须具备以下条件:(1)有能发生散射光的粗糙表面;(2)粗糙表面深度须大于入射光波长;(3)入射光线的相干度要足够高,如使用激光。

图1、散斑图像散斑携带了散射面的丰富信息,可以通过散斑的性质来推测物体表面的性质。

由于这种办法的无损、快速等诸多优点,它被广泛应用于工业控制的缺陷检测、医学的光活检等领域,且受到越来越多的关注2、散斑的大小散斑颗粒的大小,可用它的平均直径来表示,颗粒尺寸的严格定义是两相邻亮斑间距离的统计平均值。

此值由产生散斑的激光波长及粗糙表面圆型照明区域对该散斑的孔径角'u 决定:散斑平均半径=<v σ>='0.6/sin u λ (1)上式说明散斑的大小粗略对应于散射光的干涉条纹间距。

散斑的形状与照明区域的形状有关,若照明区域增大则散斑变小。

上面所讲的散斑是由粗糙表面的散射光干涉而直接形成的,称为直接散斑(如图2所示)。

若经过一个光学系统,在它的像平面上形成的散斑,称为成像散斑,亦称主观散斑(如图3所示)。

图2、客观散斑的形成 图3、主观散斑原理图成像平面上P 点的散斑直径v σ,决定于透镜出射光瞳对P 点的孔径角'u ,即<v σ>='0.6/sin u λ=0.6/NA λ=1.2(1+M )F λ (2)其中NA 为透镜的数值孔径,M 是透镜的放大率。

主观散斑是物面上的散斑图像成像所得,这个物方散斑图的平均直径用<S>表示:<S>='0.6/M*sin u 0.6/M*NA λλ= (3)3、散斑的光强分布正常散斑图是杂乱无章的随机散斑图,其强度分布为负指数概率密度函数。

实验3-3 剪切散斑干涉法指导书

实验3-3 剪切散斑干涉法指导书

1剪切电子散斑干涉术(ESSPI )测量物体离面位移导数(2学时,每次实验12人)一. 实验目的● 了解和掌握ESSPI 测量物体离面位移导数的方法和技术; ● 学会用ESSPI 测试周边固支圆板的离面位移导数。

二. 实验器材和装置试件为铝箔中心固支圆板。

试验器材有:激光器、反射镜、分光镜、扩束镜、透镜、CCD 、图象卡、计算机及软件。

实验装置和光路如图1所示。

图1 电子剪切散斑干涉术光路图三. ESSPI 的基本原理在剪切散斑照相机镜头前放置一个小角度的玻璃光楔,光线通过此玻璃光楔将产生偏折,在像平面上产生与光楔的楔角相同方向的两个剪切像,由激光形成的这两个像在像平面上相互干涉而形成散斑干涉条纹。

对于整个物体来说,在像平面上形成两个互相剪切的像,它们的波前分别为[]),(exp ),(y x a y x U Φ=(2) []),(exp ),(y x x a y x x U δδ+Φ=+(3)这里a 表示光的振幅分布,Ф(x ,y )和Ф(x +δx ,y )分别表示为两个剪切像的相位分布,这样在像平面上两个像叠加结果为),(),(y x x U y x U U T δ++=(4)则光强为[]x T T a U U I φcos 12*2+==,),(),(y x y x x x Φ-+Φ=δφ (5)当物体变形后,光波将产生一个相位的变化量Δφx ,则变形后的光强为()[]x x a I φφ∆++=cos 12'2(6)2在剪切电子散斑干涉方法中,采用CCD 摄像机进行记录并存入计算机中,采用电子散斑干涉相同的图像相减处理方法,即变形前后两幅散斑图相减,即等式(6)和等式(5)相减可得2sin 2sin 4'2x x x T a I I I φφφ∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆+=-=(7)这种相减方式排除了背景光强的影响,突出了由于变形引起的相位变化Δφx 的结果。

该低频条纹取决于物体变形引起的光波相位改变。

激光散斑干涉

激光散斑干涉
6、这时就可以给物品加压,调节物品架上的旋扭给物品加压,随着旋扭的调节,电脑的屏幕上出现的干涉条纹越来越多,且为同心圆环。给物品加上适当压力,并拍摄下其变形后的干涉条纹。
7、利用利用电子散斑干涉的处理软件对其图像处理。
五、数据记录和数据处理:
利用电子散斑干涉的处理软件对处理后的图片进行三维点阵重构,并绘出W-X,W-Y,W-X-Y 图。
六、注意事项:
1.眼睛不可正面直视激光束,以免造成伤害。
2.请勿用手触摸光学元件的表面。
3.在运行控制程序前,请关闭其它应用程序。
4.在采集图象的过程中,同一组名的图象会不予提示地覆盖以前的图象,所以在采集新图时,建题:
如果本实验采用平行光照明,从理论上看测试精度将有何变化,光路应做何调整?
电子散斑
一、实验内容:
1.了解电子散斑干涉原理;
2.掌握干涉光路及图像处理软件;
3.学会使用本系统来测量三维离面位移。
二、实验仪器:
图一XGS-1 电子散斑干涉(ESPI)实验系统
三、实验原理:
电子散斑干涉法是用激光光束直接照射到测试表面,再用电子摄像机采集其变形前后表面散斑颗粒干涉形成的条纹,以测定其离面位移的一种新型、先进的测试技术,其光路如下图所示,图二为测量离面位移(即前后沿Z轴方向的位移W)的光路,由激光器1发出的激光束,经扩束镜2及准直镜3形成光斑放大了的准直光,再经分光镜4分成两束,一束照射到反射镜5再返回,另一束照射到被测物6的表面再返回,两束返回的光束干涉形成干涉条纹,也就是一系列等位移线N,则离面位移为
4、放入被测物品和CCD摄像机,调节分光镜上二维调整台的微调旋扭,使被物品反射的光的中心照射到CCD摄像机接收表面上。
5、而后放入平面反射镜,要使平面反射镜到分光镜的距离和被测物品到分光镜的距离相同,且调节其被反射的光束的中心也入射到CCD摄像机接收表面上,这时便可以在采集图像的软件上看到干涉条纹。最后在放入聚焦透镜,调节透镜与CCD的距离,使屏幕上得到最清晰、最完整的像。调节反光镜上的二维调整架的微调旋扭,使得到的图像的干涉条纹最清晰且为中心位置。

电子散斑干涉实验报告

电子散斑干涉实验报告

电子散斑干涉实验报告电子散斑干涉实验报告引言:电子散斑干涉实验是一种经典的物理实验,通过电子的干涉现象展示了波粒二象性的特性。

本实验旨在通过观察电子的干涉图案,深入了解电子的波动性质,并探讨干涉现象的原理。

实验器材与原理:本实验所需的器材包括电子枪、狭缝、屏幕和电子探测器。

电子枪通过电子的发射,产生电子束;狭缝用于调节电子束的宽度和方向;屏幕用于接收电子束,并观察干涉图案;电子探测器用于测量电子的强度。

实验过程:首先,将电子枪与电子探测器连接,将电子枪的电压调至适当的值,以确保电子能够发射。

然后,将狭缝放置在电子枪和屏幕之间的适当位置,并逐渐调节狭缝的宽度,观察屏幕上的干涉图案的变化。

最后,使用电子探测器测量不同位置的电子强度,并记录下来。

实验结果与讨论:在实验中,我们观察到了明暗相间的干涉条纹,这些条纹是由电子的波动性质引起的。

当电子通过狭缝时,它们会发生衍射,形成一系列的圆环状干涉条纹。

这是因为电子的波长与狭缝的大小相当,导致电子在经过狭缝后发生干涉。

通过调节狭缝的宽度,我们可以观察到干涉图案的变化。

当狭缝较宽时,干涉条纹较模糊,圆环状的条纹不太明显。

而当狭缝较窄时,干涉条纹变得更加清晰,圆环状的条纹更加明显。

这是因为狭缝的宽度决定了电子波束的展宽程度,狭缝越窄,电子波束的展宽越小,干涉条纹就越清晰。

此外,我们还测量了不同位置的电子强度。

我们发现,在干涉条纹的暗纹处,电子强度较低;而在干涉条纹的亮纹处,电子强度较高。

这进一步验证了干涉现象的存在。

结论:通过电子散斑干涉实验,我们深入了解了电子的波动性质和干涉现象的原理。

实验结果表明,电子具有波粒二象性,可以通过狭缝发生衍射和干涉。

干涉条纹的形成与狭缝的宽度有关,狭缝越窄,干涉条纹越清晰。

此外,干涉条纹的亮暗变化也与电子的强度分布有关。

通过本实验的探索,我们对电子的性质有了更深入的了解,并且对光学干涉现象也有了更深刻的认识。

这对于进一步研究电子的行为和开展相关应用具有重要意义。

激光散斑干涉实验

激光散斑干涉实验

激光散斑干涉实验激光散斑干涉实验摘要:激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法,这种方法具有很强的实用价值。

散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量,也可以进行面内微位移测量。

主要是对面内微位移进行了测量研究,利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD记录下来,分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理,并得出了相应的结论。

关键词:激光散斑;位移测量;数字图像处理一、引言激光自散射体的粗糙表面漫反射或通过透明散射体(毛玻璃等)时,在散射表面或附近的光场中会形成无规则分布的亮暗斑点,称为激光散斑。

激光散斑在全息图上是一种有害的背景噪声,但由于散斑携带了光束和光束所通过物体的光学信息,于是产生了广泛的应用。

例如,用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度;利用散斑的动态情况测量物体运动的速度;用散斑进行光学信息处理,甚至利用散斑验光等等。

但应用领域最广的是散斑干涉测量技术。

散斑干涉技术在机械工程方面可以用于测量物体表面的形变和裂纹、损伤和应力分布,在天文学方面可以测量大气的扰动和温度场分布,在医学、力学和光处理等领域也有广泛的影响。

二、实验2.1实验测试系统散斑干涉测量离面位移光路图如下图所示2.2实验原理(1)激光散斑当相干光照射一个粗糙物体的表面(或通过透明的粗糙面)时,在物体表面前的空间,可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑,称为散斑。

由于激光的高度相干性,表面散射光在空间中随机相干叠加后会形成一些亮暗分明的区域,且呈现无规则分布,按照在散射面有无透镜,可以将散斑场划分为主观散斑和客观散斑,由于透镜的使用,主观散斑又被称为成像散斑。

(2)利用散斑干涉术测量面内位移散斑干涉计量就是将物体表面空间的散斑记录下来,当物体运动或由于受力而产生变形时,这些随机分布的散斑也随之在空间按一定规律运动。

因此能利用记录的散斑图分析物体运动或变形的有关信息。

当测量物体在面内发生位移时,通常在被测物体位移前,将散斑记录下来,然后使物体垂直于光轴发生一微小面内位移d,再次记录。

激光散斑实验报告

激光散斑实验报告

激光散斑实验报告激光散斑实验报告引言:激光散斑实验是一种常见的物理实验,通过激光光束通过光学系统后在屏幕上出现的散斑图案,可以帮助我们了解光的干涉和衍射现象。

本实验旨在通过观察和分析散斑图案,探索光的波动性质以及光学现象。

一、实验目的本实验的目的是通过观察激光散斑图案,了解光的干涉和衍射现象,以及利用散斑图案进行光学测量。

二、实验材料和仪器1. 激光器:用于产生高强度、单色、相干的激光光束。

2. 光学系统:包括凸透镜、平行光管、狭缝等,用于调节和控制激光光束的传播。

3. 屏幕:用于观察和记录散斑图案。

三、实验原理1. 光的干涉现象:当两束相干光叠加时,会产生干涉现象。

干涉可以分为构造干涉和破坏干涉两种形式。

激光散斑实验中的干涉现象主要是构造干涉,即光波的相位差导致光强的增强或减弱。

2. 光的衍射现象:当光通过狭缝或物体边缘时,会产生衍射现象。

衍射导致光波的传播方向改变,形成散斑图案。

四、实验步骤1. 将激光器放置在适当位置,调整光路,使激光光束通过光学系统。

2. 调节凸透镜和平行光管,使激光光束呈平行光束。

3. 在光路上设置狭缝,控制光的传播范围。

4. 将屏幕放置在适当位置,观察和记录散斑图案。

五、实验结果与分析通过实验观察和记录,可以得到不同形状和大小的散斑图案。

散斑图案的特点是中央亮斑周围环绕着一系列暗斑和亮斑。

这种图案的形成是由于激光光束经过光学系统后,光波的相位差和衍射现象导致的。

散斑图案的大小和形状与光学系统的参数有关。

如果调节凸透镜的焦距或改变狭缝的大小,可以观察到散斑图案的变化。

通过对散斑图案的分析,可以计算出光的波长、光学系统的参数等。

六、实验应用1. 光学测量:利用散斑图案进行光学测量是激光散斑实验的重要应用之一。

通过测量散斑的尺寸和形状,可以计算出被测物体的尺寸、形状等信息。

2. 光学显微镜:激光散斑实验的原理也可以应用于光学显微镜中。

通过在显微镜中加入特定的光学系统,可以观察到更加清晰的显微图像。

电子剪切散斑干涉ESSPI实验教案

电子剪切散斑干涉ESSPI实验教案

剪切电子散斑干涉术实验教案一、实验目的1.认识散斑现象和散斑的电子记录;2.了解剪切电子散斑干涉的原理和用途;3.了解剪切电子散斑图象处理的过程二、实验设备剪切电子散斑干涉大多使用剪切棱镜。

常见的剪切棱镜是Wollaston棱镜。

该棱镜是由两个直角棱镜组成,当一束光垂直入射到棱镜表面上时,在后表面形成两束互相分开的,振动方向互相垂直的平面偏振光。

这两束光互为参考光和物光而干涉, 但其振动方向互相垂直,所以需要在棱镜后加一块偏振片,使其振动方向相同。

光路布置如图1所示。

它的优点在于光路布置简单,两束相干光波强度基本相等,因而可达到等光强的要求。

L :扩束镜 M :反射镜 W :Wollaston 棱镜 P :偏振镜图3 剪切电子散斑干涉光路图三、剪切电子散斑干涉术基本原理剪切电子散斑干涉术(ESSPI)是继电子散斑干涉术后发展的一种测量位移导数的新技术。

它与电子散斑干涉术不同的是在光学结构上,后续的图象处理系统是相同的。

它除了电子散斑干涉术的许多优点外,还有光路简单,对振动隔绝的要求低等特点。

另外,它测量的是位移导数,在自动消除刚体位移的同时对于缺陷受载的应变集中十分灵敏,因此被广泛地应用于无损检测(NDT )领域 。

除此之外,它与电子散斑干涉不同,其条纹与位移导数的对应关系可以在很大程度上调节变化。

3.1 剪切电子散斑干涉术的原理在剪切散斑照相机镜头前放置一个小角度的玻璃光楔块,光线通过此玻璃光楔块将产生偏折,在焦平面上产生与楔块的楔角相同方向的两个剪切的象。

这两个象是由激光形成的,它们将在焦平面上互相干涉而形成散斑干涉图象。

当两个变形前后的散斑干涉图象同时记录在一块干板上,经过处理后,将干板放在傅立叶滤波光路中,将出现一个表示物体位移偏导数的条纹图案。

图1是剪切散斑的光路图。

楔块的楔角为α,μ是折射率,在象平面上被测量物体的剪切量αμδ)1(1'-=D x 。

同样地,如折合到物体表面的剪切量为αμδδ)1(010'-==D D D x x (1)其中D 0和D 1分别为透镜到物体表面和到成象平面的距离。

散斑生成的原理实验报告

散斑生成的原理实验报告

散斑生成的原理实验报告
一、实验目的:
研究散斑生成的原理。

二、实验原理:
散斑是由光线经过不同介质的扰动引起的光场干涉现象,其产生的原因是由于光线在传播过程中经历的相位差引起的。

当平行入射的光线通过透明介质时,由于介质中存在微小的不均匀性,如密度、厚度或折射率的变化,这些微小的不均匀性能够引起光线的相位差,从而使光波发生干涉。

三、实验仪器:
1. 激光器:用于产生单色、高亮度的激光光源。

2. 透明介质:如玻璃板、水晶板等。

3. 平行光束成形器:用于将激光束变为平行光束。

4. 平行光束分束器:用于将平行光束分成两束,以形成干涉。

5. 探测器:用于检测干涉图案。

四、实验步骤:
1. 将激光器打开,使其发出激光光束。

2. 通过平行光束成形器将激光束变为平行光束。

3. 将平行光束经过平行光束分束器,使其分成两束。

4. 一束平行光束直接射向探测器作为参考光,另一束平行光束经过透明介质后
射向探测器。

5. 观察探测器上形成的干涉图案,其中的散斑即为干涉的结果。

五、实验结果与分析:
观察实验结果可发现,在探测器上形成了一系列的亮暗交替的环形和条纹。

这些散斑的形成是由于光波的干涉引起的。

由于透明介质中存在微小的不均匀性,这些不均匀性能够引起光线的相位差,从而导致干涉。

六、实验结论:
散斑是由光线经过不同介质引起的干涉现象。

通过实验观察到的干涉图案,验证了散斑的产生原理。

散斑的研究在光学、物理等领域具有重要的意义,对于了解光的干涉现象以及介质的光学性质具有重要的参考价值。

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散斑干涉实验光信息科学与技术08级3班 组别:B17一、实验目的1、了解散斑的性质及特点。

2、掌握散斑和离面散斑的测试方法。

二、实验原理1、散斑的形成当相干光照射一个粗糙物体的表面(或通过透明的粗糙面)时,在物体表面前的空间,可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑,称为散斑。

要形成散斑且散斑质量较好必须具备以下条件:(1)有能发生散射光的粗糙表面;(2)粗糙表面深度须大于入射光波长;(3)入射光线的相干度要足够高,如使用激光。

图1、散斑图像散斑携带了散射面的丰富信息,可以通过散斑的性质来推测物体表面的性质。

由于这种办法的无损、快速等诸多优点,它被广泛应用于工业控制的缺陷检测、医学的光活检等领域,且受到越来越多的关注2、散斑的大小散斑颗粒的大小,可用它的平均直径来表示,颗粒尺寸的严格定义是两相邻亮斑间距离的统计平均值。

此值由产生散斑的激光波长及粗糙表面圆型照明区域对该散斑的孔径角'u 决定:散斑平均半径=<v σ>='0.6/sin u λ (1)上式说明散斑的大小粗略对应于散射光的干涉条纹间距。

散斑的形状与照明区域的形状有关,若照明区域增大则散斑变小。

上面所讲的散斑是由粗糙表面的散射光干涉而直接形成的,称为直接散斑(如图2所示)。

若经过一个光学系统,在它的像平面上形成的散斑,称为成像散斑,亦称主观散斑(如图3所示)。

图2、客观散斑的形成 图3、主观散斑原理图成像平面上P 点的散斑直径v σ,决定于透镜出射光瞳对P 点的孔径角'u ,即<v σ>='0.6/sin u λ=0.6/NA λ=1.2(1+M )F λ (2)其中NA 为透镜的数值孔径,M 是透镜的放大率。

主观散斑是物面上的散斑图像成像所得,这个物方散斑图的平均直径用<S>表示:<S>='0.6/M*sin u 0.6/M*NA λλ= (3)3、散斑的光强分布正常散斑图是杂乱无章的随机散斑图,其强度分布为负指数概率密度函数。

概率最大的 强度趋于零,即黑散斑比其他强度的散斑都多。

若把来自同一光源的均匀亮度的参考光束加到散斑场上参考光方向必须沿形成散斑的光束方向,该参考光会影响散斑的大小与强度分布。

当引入较强的参考光时由于产生主干涉现象,干涉条纹间隔加倍,散斑直径也加倍。

4、离面位移(形变)的散斑测量设A 1、A 2分别是被测场M1与参考面M2产生的散斑场在P 点上的振幅。

P 点合成振幅为A 1+ A 2,强度取决于A 1、A 2的位相。

当物体M1位移(或变形)后,若位相差的改变为2π,4π,……相应的程差改变为λ,2λ,……,变形前后的散斑场强度一致,称为相关。

若程差改变为λ/2,3λ/2,……,亮散斑变为黑散斑,称为不相关。

将变形前后的图像拍下来,对两幅散斑图像进行相减,可得相关位移信息。

5、RMS 值和pv 值面型是光学制造中的重要精度指标之一,简单来说是表面不平整度。

面型的两个参数PV 和RMS 值,PV 是表示表面的最高处与最低处的差值,RMS 值是表面高低的平均值。

max min PV x x =- (4)RMS = (5)Em 是测量的最大值与均方根值之差,即max Em x RMS =- (6)三、实验用具与装置实验用具:激光器、金属片、平面反射镜、分光棱镜、CCD 光电接收器、透镜、衰减器,可调光阑,扩束镜。

实验装置:图4、测量光路图四、实验步骤1、打开激光多功能光电测试实验仪的电源(CSY-10L 型),激光器开至Ⅲ档迅速起辉,等待约10s ,激光光强稳定,回拨至Ⅰ档。

检查CCD 光电接收器上的电信号灯是否亮。

2、按照图4,把所需仪器装在对应的位置,注意图中2、3、4、5、6的位置已经调好。

3、把可调光阑的位置调到成像透镜的后焦面上,孔径调到最小。

用纸挡住散斑样品(分别为钢片、铝片、铜片)的光束,然后调节参考平面镜工作台的俯仰角度,微调旋钮,使其反射的光束入射到光阑的孔径之内,再反过来用同样的方法调节散斑样品的反射光入射到光阑内,并使两束光会聚的焦点重合。

4、打开软件csylaser,选择实验类型A,按“活动图像”键。

调节CCD的位置使条纹清晰后锁定它,使光强适中。

微调工作台10、11的微调旋钮使干涉条纹清晰,然后调节11上的测微螺杆或在csylaser上按“PZT自动扫描”的“开始”键,使反射镜产生轴向位移,并观察条纹平移。

若条纹有明显平移现象,则表明调节成功,否则得重调光路。

5、打开软件wave,点击“实时采样”按钮打开采样窗口,选择扫描周期为1,扫描步数为8,再点击“采样”,扫描完毕后按“返回”键,返回主界面,并保存扫描图片。

6、旋进工作台10的旋进按钮,使散斑样品产生微弱位移,然后再重复步骤4~6。

点击工具栏上的“工具”菜单,选择“波面相减”键,打开刚才保存的文件1,得到所要的形变量的图,保存它的综合数据图。

操作注意事项:1、注意衰减器消光的作用以及使用2、调节准直透镜与扩束镜的对焦要有耐心3、要用纸片垫在反射前面边上,防止压坏镜面4、当放入钢片和铝片时,由于其反射率强,所以反射镜前不用放衰减器;而放入铜片时,由于铜片的反射率低,所以要用衰减器滤去反射镜过强的反射光。

5、成像透镜焦距为18cm五、实验过程记录与数据处理分析1、调节光路共轴,两光斑与光阑处重合。

2、于csvlaser软件观察,现象为:反射镜移动条纹移动数正向增加时,条纹往里收缩;条纹移动减小时,条纹往外扩张。

3、用不同样品进行实验,对比散斑图,观察到,钢片样品散斑比较亮,铝样品其次,铜样品散斑最暗,这与各样品的反光性质及表面粗糙程度有关。

4、用Wave软件实时采样,得出三维立体透视图及测试结果。

由于实验图像不能从电脑上拷贝出来,只能用到拍摄到的数据。

回想实验过程,可以知道钢片和铝片的散斑干涉图样都比较亮,条纹也较清晰;其中数钢片的散斑亮度最大、条纹更均匀,这是由于钢的反射率最大的缘故。

三者中铜的反射率最低,因此散斑要较模糊,亮度很低,并且其中的干扰光已占不小部分。

分析结果数据的参数:测试波长 =632.80nm,被检测口径D=24.84mm由上分析可得分析数据如表1:表1 各样品的散斑数据由表1可以看出,样品表面的光滑程度由大到小分别是:钢片、铝片、铜片。

此实验数据结果还是挺好的,说明实验比较符合理论分析。

六、思考题1、什么叫散斑和成像散斑?散斑干涉技术有何用途?答:当一束激光射到物体的粗糙表面上时,由该物体上各点散射的光强位相是随机分布的,他们相加以后的振幅与位相都是随机的,故在粗糙表面前面的空间将布满明暗相同的亮斑与暗斑,这些亮斑与暗斑的分布是杂乱的,所以称为散斑,散斑布满整个空间。

散斑经过一个光学系统,在它的像平面上形成的散斑,即为成像散斑。

本实验采用成像散斑,有利于利用透镜从空间散斑中确定所需的散斑采样面,同时也方便利用CCD进行数据采集。

被激光照明的粗糙物面在透镜的像面上形成散资图,此法称为散斑照相。

若这时另外加一个相干的参考光,该相干的参考光可以是平面波、球面波.甚至是另一粗糙面的散斑场,这种组合散斑场的技术,就称为散斑干涉术。

激光散斑干涉在许多领域得到应用。

包括:测量纵向位移的散斑干涉技术,测量横向位移的散斑干涉技术,激光散射法测量圆柱内孔表面质量,测量粗糙表面光洁度等等。

2、什么叫做成像散斑?散斑技术有何用途?答:在直接散斑的粗糙面与观察屏之间加入一个光学系统,使散射光在光学成像系统的像平面上形成散斑,称为成像散斑。

由于散斑携带着物体粗糙表面的某些信息,借助于散斑不仅可以研究物体粗糙表面本身的信息,而且还可研究其形状与位置的变化。

当物体表面(或内部)的某一点发生相应的微小位移时,要引起所对应的散斑点发生相应的移动。

利用散斑分析技术如二次曝光的照相方法将物体表面(或内部)产生的微小位移前后的散斑记录在同一张记录材料上时,通过分析比较就可测量出物体表面(或内部)的微小位移和形变。

该方法用于无损检测中就可检测出被测物表面或内部的缺陷。

利用散斑作为信息载体测量漫反射表面位移和变形检测就是有散斑照相术和散斑干涉。

散斑照相术在实验力学检测获得一系列的应用,如面内位移、位移梯度、表面斜率和形貌等的测量;散斑干涉主要用于离面位移和形貌的测量。

3、怎样从数据图读出被测面位移量?答:使散斑样品产生微弱的离面位移,将位移后得到的散斑图像与位移前的图像进行“图像相减”,得到所要的散斑形变量。

4、散斑干涉测量中,什么情况称相关?什么情况称不相关?答:当样品发生位移(形变)时,前后两散斑场的位相差发生变化,合成的散斑场强度随之发生变化。

若位相差的改变为,4,2ππ……,即程差的改变为,2,λλ……,则变形前后的散斑场强度一致,此种情况称为相关。

若位相差的改变为,3,ππ……,即程差的改变为/2,3/2,λλ……,则变形前后的散斑场明暗相反,此种情况称为不相关。

5、散斑的基本性质?答:当相干光照射一个粗糙物体的表面(或通过透明的粗糙面)时,在物体表面前的空间,可得到一种无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑,称为散斑。

散斑颗粒的大小定义是两相邻亮斑间距离的统计平均值,此值是由产生散斑的激光波长及粗糙表面圆形照明区域对该散斑的孔径角所决定。

散斑的强度分布为负指数概率密度函数,这种完全杂乱无章的随机散斑图称为正常散斑图。

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