现代光学计量概论
现代光学计量概论摘要：测试计量在工业生产中扮演着重要的角色，而计量学是一门古老而新兴的手段，从人类开始结绳计数开始，到现代机器视觉的发展，经历的漫长的时代，在这期间测试计量技术也随着物理学，化学，哲学的发展而发展。
自然辩证的思想作为科学技术的基石更是在其发展的历程中起到了重要的作用。
关键字：自然辨证思想，测试计量，光学测量前言现代测试计量技术在我们的生产生活中扮演着不可或缺的角色，而自然辩证的思想是科学研究的前提。
目前测试计量技术作为一种现代工业的监督管理手段，需要我们以一种严谨思辨的科学手段去认识和开拓。
1．计量学及其分类11.1计量学研究的内容我国计量工作有悠久的历史。
不过在古代中国，人们不叫计量，而称作“度量衡”，而且在几千年的历史发展过程中，“度量衡”被视为“尺斗秤”，把这门科学的内容看的十分狭窄。
随着现代化生产和科学技术的不断发展，计量学研究的范围在日益扩大，内容不断充实，计量学已远远超出“度量衡”的范畴。
根据国际计量局，国际电工委员会，国际标准化组织及国际法制计量组织制定额《国际通用计量学基本名词》，计量学被定义为“有关计量的知识领域”，它包括“有关计量的所有理论与实践的各个方面，而不论计量的准确度如何以及它在什么科学技术领域内进行”。
具体内容包括：研究计量单位及其基准，标准的建立，复制，保存和使用；研究计量方法和计量器具的计量特性；研究计量的不确定度；研究计量人员进行计量的能力；研究计量法制和管理；研究有关计量的一切理论和实际问题。
此外，还有如基本物理常数，标准物质及材料特性等的准确测定等，也成了现在计量学研究的重要内容。
可以预见，随着生产和科学技术的发展，计量学的内容还会更加丰富。
1.2计量学的分类计量学包括的专业很多，应用范围十分广泛。
我国目前按计量专业划分为几何量，温度，力学，电磁学，电子，时间频率，电离辐射，光学，声学，标准物质等十大类。
每一类中又分若干项。
根据任务的性质，计量学又分为法制计量学，普通计量学，应用计量学，技术计量学，质量计量学，理论计量学。
法制计量学：是研究以立法形式或颁布法制性文件规定计量单位，计量方法和计量不确定度的计量学。
如许多国家为了保证公平交易和人民的健康，安全，对商业贸易。
医药卫生，环境保护，生产安全灯安眠的计量器具，采取立法的形式实行强制管理，经常进行监督检查和定期检定，以保证计量的准确度。
普通计量学：是研究计量学中带有共同性问题的部分，如单位制的结构和计量单位的换算问题，计量的误差问题以及计量器具的计量学特性问题等。
应用计量学：是研究计量学在特定领域中应用的部分，如天文计量学，工业计量，气象计量，海洋计量，医疗计量等。
技术计量学：是涉及工艺过程中测试检验的计量学常常是指几何量计量。
质量计量学：是有关质量检验问题的计量学，如原料，材料，样品器件和整机设备的质量检验，前者统称材料试验，后者是属于理性试验的范畴。
理论计量学：是关于计量理论问题的计量学，如关于量和计量单位的理论，计量误差理论，计量信息论等。
国际法制剂量组织则根据计量学的应用领域，分为工业计量学，商业计量学，天文计量学，医用计量学等。
2．计量学的发展2.1米制的建立，发展和主要国际计量组织米制是在十八世纪末由法国创立的一种计量单位制。
它已经过巴黎的地球子午线的四千万分之一作为长度单位，定名为“米突（米）”，以米的十分之一长度为立方作为容量单位，定名为“立特（升）”；以一立方分米的纯水在4℃时的重量（质量）作为重量单位，定名为“千克（公斤）”。
这种制度是十进制，完全以“米”为基础，因此得名“米制”。
法国政府根据科学家们实地测定敦刻尔克到巴塞罗那之间的地球子午线的弧长和给定体积纯水的重量的结果，制成铂基准米尺的铂基准千克，保存在法国巴黎档案局，并从法律上分别赋予这两个基准以“1米”和“1千克”的值。
但是，不久以后，发现“档案米”比经过巴黎的子午线四千万分之一的长度约短0.2mm，而“档案千克”不是准确等于一立方分米的纯水在4℃时的质量。
法国创立的米制，逐渐被许多国家所采用，首先采用是欧洲的荷兰，比利时和卢森堡，接着，阿尔及利亚，智利，西班牙，哥伦比亚，墨西哥，葡萄牙，意大利，巴西等国也相继采用，随后，德国，美国，英国等也采用了。
1872年8月，法国政府邀请一些国家派代表到巴黎开“国际米制委员会”，有24个国家派了代表。
与会代表赞成普遍采用“米制”，并认为应该按照巴黎档案局保存的“米”和“千克”复制一些原器件分发给各国使用。
1875年3月1日，法国政府召开了“米制外交会议”，有二十个国家派出了政府代表和科学家出席。
会议批准了国际米制委员会的建议。
1875年5月20日正式签署了“米制公约”，俄，法，美，德，意等十七国外交代表，分别代表本国政府在公约上签字，他们公认米制为国际通用的计量单位制，并决定成立国际计量委员会和国际计量局。
2.2计量，测量，测试2世界著名科学家门捷列夫指出：科学从测量开始；汤姆孙也说：没一件事物只有当可以测量时才能认识，课件测量是人们描述自然界物质运动，在数量上描述物质世界，从而改造世界的重要手段，从某种意义上说，如果没有测量，社会一切活动将无法进行。
在《国际通用计量学基本术语》中，测量的定义为以定量值为目的的一组操作；计量学的定义为关于测量的科学，即计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面。
计量学有时简称为计量，中国工程院，中国计量科学研究院研究员张仲华称计量是可以溯源到标准量的测量。
由定义看，测量的目的是确定量值，即利用一个已知的单位量，采取一定的手段和方法与被测量的同种量进行比较的实验过程，测量的结果是具有确定单位的量值，计量学是一门学科，是测量的理论基础和技术基础，具有一定的探索性质。
计量，测量，测试三者之间具有密切的关系，他们都是解决一个“量”的问题，都属于测量的范畴，计量是测量的一种特殊形式，是测量和测试的基础，测量是形成计量的前提，测试为计量开拓新的领域，提供新的技术手段和方法。
习惯上有时常把“计量学”称为“计量”测试有时候也称为“计量”。
但在JJG1001-1998通用计量属于定义中，“计量”被定义为“实现单位统一，量值准确，可靠的活动”。
可见，“计量”，“计量学”，“测量”，“测试”的概念既有区别又有内在的联系。
春秋战国时期各诸侯的度量衡都相当繁荣且发展较快，但单位的大小和名称不一致，其量值差异较大。
以升为例，楚国的一升约合现在的220ml，秦国的一升约合现在的200ml，韩国的一升约合现在的170ml，就量具的名称而言，秦国称为升，斗，斛，齐国则称为豆，巴，釜，钟。
3．光学测量技术人的眼睛其实就是一台光学检测仪器3；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。
当物体靠近眼球时，物体的尺寸感觉上会增加，这是因为图像在视网膜上覆盖的“光感器”数量增加了。
在某一个位置，图像达到最大，此时再将物体移近时，图像就会失焦而变得模糊。
这个距离通常为10英寸（250毫米）。
在这个位置上，图像分辨率大约为0.004英寸（100微米）。
举例来说，当你看两根头发时，只有靠得很近时才能发现它们之间是有空隙的。
如果想进一步分辨更加清楚的细节的话，则需要进行额外的放大处理。
人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。
本图显示了人眼成像的原理图。
4.人眼之外的测量系统光学测量是对肉眼直接观察获得的简单视觉检测的强化处理，因为通过光学透镜来改进或放大物体的图像，可以对物体的某些特征或属性做出准确的评估。
大多数的光学测量都是定性的，也就是说操作者对放大的图像做出主观性的判断。
光学测量也可以是定量的，这时图像通过成像仪器生成，所获取的图像数据再用于分析。
在这种情况下，光学检测其实是一种测量技术，因为它提供了量化的图像测量方式。
无任何仪器辅助的肉眼测量通常称为视觉检测。
当采用光学镜头或镜头系统时，视觉检测就变成了光学测量。
光学测量系统和技术有许多不同的种类，但是基本原理和结构大致相同。
最基本的光学测量系统就是单镜头放大镜。
这种装置一般包含一个较大的镜头，安装在连接到工作台的控制臂上。
操作者调整好镜头的位置，然后双手拿住工件，同时通过镜头观察。
除了背景光之外，通常还会安装一个环绕镜头的照明装置来提高图像质量。
简易的放大镜可以使成像质量提高三到五倍，对工件表面的瑕疵、零件的遗漏及安装错误等检测非常有用。
复杂的光学测量仪器即光学显微镜，配置一个多元物镜和一个放大目镜。
这种测量仪器可以将工件放大到800倍以上。
高放大率也限制了可放大区域的大小，同时要求工件要靠镜头很近，焦距比较小。
这也限制了显微镜在工业制造领域中的应用。
光学投影比较仪是位于单镜头放大镜和光学显微镜之间的一种测量仪器。
这种测量仪器的工作原理是将图像放大，然后投影到玻璃或塑料屏幕上，供操作者观察。
在这里，投影屏与显微镜中的目镜所起的作用一样。
光学透镜系统的放大率和投影屏的直径决定了投影比较仪的视场范围（FOV）和图像分辨率。
比较仪的工作原理是将图像放大，然后投影到玻璃或塑料屏幕上，供操作者观察。
镜头系统的放大倍率和投影屏的直径决定了投影比较仪的视场范围和图像的分辨率。
光学投影比较仪、显微镜和视频测量系统都可以将镜头设计成可替换的4。
操作者通常先通过低倍镜头来找到工件上要检测的部位，然后再换高倍镜头对细节进行检测。
这种方式可行，但是效率不高。
镜头的频繁更换也会带来损坏和弄脏的风险。
此外，更换镜头还需要时间，而且如果工件挡住镜头安装位置的话，镜头也比较难换。
一个改变放大倍率的有效方法就是在转台上安装镜头。
显微镜和光学投影比较仪都可以采用镜头转台来改变系统的放大倍率，而不必手动更换每一个镜头。
镜头转台可确保每个镜头的光轴与放大倍率的改变是一致的。
还有一个可以满足放大率变换要求的解决办法是采用变焦镜头，这在视频测量系统中是常见的方法。
通过变焦镜头，操作者可以在低放大率下查看一个视场，在需要观看细节部分时再将镜头拉近，这样就省却了更换镜头和旋转镜头转台的麻烦。
工作距离的重要性所有这些测量系统在光学性能方面都有相同的要求，因为光学性能会影响系统的效率以及图像的质量。
要想获得最佳检测效果，这些设备中的光学系统需提供较大的工作空间，不会出现失真的情况，而且能够生成高对比度的清晰图像。
在单镜头系统中，工作空间或工作距离随着放大倍率的增加而减少。
也就是说，放大率越高，工件离镜头越近。
一些光学投影比较仪采用了中继镜系统，可以立即产生图像，然后投影镜头将图像放大。
在这种系统中，工件距离镜头的工作空间是不变的。
更换投影镜头，系统的放大率就会改变，但是不会改变镜头到工件的工作距离，因而提高了工作效率。
传统光学还有一个特点就是，图像的尺寸无论在焦点的哪一边都会发生改变。
这可能会影响图像某些特性的测量，因为观察到的尺寸可能与真实的尺寸不一样。
光学计量知识点梳理总结
光学计量知识点梳理总结光学计量是光学技术在测量领域的应用，它利用光学现象完成各种测量任务。
光学计量技术具有测量速度快、精度高、非接触性等优点，因此在制造业、科研领域和生活中得到了广泛的应用。
本文将从基本原理、仪器设备和应用实例等方面对光学计量知识点进行梳理总结。
一、基本原理1. 光学计量的基本原理是利用光的传播规律和光学现象进行测量。
光学计量技术的基本原理包括光的干涉、衍射、反射和折射等现象。
在实际中，光学计量技术主要应用于三维形貌测量、表面缺陷检测、尺寸测量等领域。
2. 光学计量的原理可以用来解释各种测量现象。
例如，光的干涉现象可以用来测量表面的形貌和波纹的密度，光的反射和折射现象可以用来测量材料的折射率和光学参数，光的散射现象可以用来检测材料中的缺陷。
3. 光学计量技术的发展离不开光学原理的研究。
现代光学计量技术已经发展到了可以实现纳米级的测量精度，这离不开对光学原理的深入研究和应用。
二、仪器设备1. 光学计量技术所使用的仪器设备主要包括光学显微镜、干涉仪、激光测量仪、数字相机、高斯仪等。
这些仪器设备主要用来观测、测量和处理光学图像。
2. 光学显微镜是一种通过使用透镜和放大镜来观察微观结构的仪器。
光学显微镜可以用来观察显微尺度的结构和形貌。
3. 干涉仪是一种利用光的干涉现象进行测量的仪器。
干涉仪可以用来测量物体的形状和表面的质量。
4. 激光测量仪是一种利用激光技术进行测量的仪器。
激光测量仪可以用来进行三维形貌测量、位移测量和速度测量。
5. 数字相机是一种用于拍摄和处理数字图像的仪器。
数字相机通常可以与计算机或者其他设备进行连接，用于数据的采集和处理。
6. 高斯仪是一种用于测量透镜和光学元件参数的仪器。
高斯仪可以用来测量透镜的焦距、曲率半径和材料参数等。
三、应用实例1. 光学计量技术在制造业中的应用：光学计量技术在汽车零部件、航空航天、光学器件等领域有着广泛的应用。
例如，利用激光测量技术可以实现对复杂曲面零件的三维形貌测量，利用数字相机可以实现对零件表面缺陷的检测。
《现代光学》课件第1章
29
第1章 现代光学的数学物理基础
可将r0、r1和r的表达式作泰勒展开，取旁轴近似为 (1.1-29)
30
第1章 现代光学的数学物理基础
由于振幅随r的变化比较缓慢，故振幅因子中的r可作 近似： r≈d，于是得到旁轴近似条件下轴外点光源发出的 球面波在(x,y,z1)面上的复振幅分布的表达式为
(1.1-22)
21
第1章 现代光学的数学物理基础
3. 柱面波 均匀无限长同步辐射的线光源发出的光波为柱面波。 柱面波的特征是： 相位间隔为2π的等相面是一组等间距同 轴柱面，光波场中各点的振幅与该点到轴线的距离的平方 根成反比。
22
第1章 现代光学的数学物理基础
图1.1-3 柱面波示意图
23
第1章 现代光学的数学物理基础
复振幅为
令 (1.1-24)
25
第1章 现代光学的数学物理基础
对于给定的观察面，z1为常量，则U0也是与x、y无关 的常量。显然U0不影响该面上复振幅的相对分布。于是该 观察面上的复振幅可简写为
(1.1-25)
26
第1章 现代光学的数学物理基础
2. 球面光波场中任意平面上的复振幅 这里以发散球面波为例讨论。如图1.1-4所示，点光源 Q(x0,y0)在(x0,y0,z0)面内，观察点P(x,y)在(x,y,z1)面内，两平 面间距离为d=z1－z0。Q到P的矢径为r，z0到P的矢径为r0， Q到z1的矢径为r1，这些矢径的长度分别为
由式(1.1-4)与式(1.1-2)，可以给出相应的光学拉格朗 日函数定义：
(1.1-5) 此处，z可假定起着与拉格朗日力学中的时间相同的作用。 与经典力学中的情况类似，我们同样能够引入哈密顿量。 根据经典力学中广义动量p和q的定义:
中国光学计量
中国光学计量光学计量是光学领域中的一项重要技术，而中国光学计量在近年来也取得了显著的发展。
本文将从中国光学计量的背景和重要性、发展历程、应用领域以及未来发展方向等方面进行论述。
一、背景和重要性光学计量是利用光学原理和仪器设备来进行精确测量的技术，是现代科学和工程技术中不可或缺的一部分。
光学计量在制造业、航空航天、医疗、环境监测等领域都有广泛应用。
中国作为制造业大国，光学计量技术的发展对于提升产品质量、促进工业升级具有重要意义。
二、发展历程中国的光学计量技术起步较晚，但在过去几十年的发展中取得了长足进步。
上世纪50年代，中国开始研制光学计量仪器，并逐渐建立了一批光学计量实验室和研究机构。
上世纪80年代，中国开始引进国外先进的光学计量仪器，并开展相关技术的研究与应用。
随着科技的进步和国内实验室的建设，中国光学计量技术逐渐走上了快速发展的道路。
三、应用领域中国光学计量技术在多个领域得到了广泛应用。
首先是制造业，光学计量技术在机械加工、电子制造、汽车制造等行业中起到了关键作用。
光学计量仪器可以精确测量零件尺寸、表面形貌等参数，为产品质量控制提供了重要依据。
其次是航空航天领域，光学计量技术用于飞机零部件的测量和装配，可以提高飞机的安全性和可靠性。
此外，医疗领域的光学计量技术也得到了广泛应用，如眼科手术中的角膜测量、眼底成像等。
光学计量技术还应用于环境监测、地质勘探等领域，为保护环境和资源开发提供了重要手段。
四、未来发展方向中国光学计量技术在未来仍有巨大的发展潜力。
首先，需要进一步提高光学计量仪器的精度和稳定性，以满足不同领域的需求。
其次，要加强光学计量技术的创新研究，探索新的测量方法和仪器设备，提高测量效率和准确度。
同时，还需要加强光学计量技术的标准化工作，制定统一的测量规范和标准，提高技术的可比性和可信度。
此外，还应加强光学计量技术的人才培养和交流合作，提高我国光学计量技术的国际竞争力。
中国光学计量在近年来取得了显著的发展，在制造业、航空航天、医疗、环境监测等领域得到了广泛应用。
现代光学导论第八次-64页精品文档
多光谱摄影：同时获得可见光和近红外范围内多个波段的影像。分为： 多相机组合型：每架相机配置不同的胶片和滤光片； 多镜头组合型：同一架相机上配置多个镜头，配以不同波长的滤光片； 光束分离型：用一个镜头，通过二向反射镜或光栅分光，将不同波段在 各焦平面上记录影像；
数码摄影机：记录介质是光敏电子器件，如CCD（charge coupled device）
理学院 物理系 陈强
内容回顾—成像光谱仪
理学院 物理系 陈强
成像光谱仪参数
• 光谱分辨率，是指探测器在波长方向上的记录宽度，
被定义为仪器在达到50%光谱响应时的波长宽度。
• 空间分辨率，由仪器的角分辨力，即仪器的瞬时视
场角决定。遥感器的瞬时视场角是指遥感系统在某一 瞬间，探测单元对应的瞬时视场。决定了地面像元大 小。
• 吸收：产生大气窗口。
• 电磁辐射到达地表时， 会发生反射、透射和吸 收三种基本作用。
• 反射：得到光谱反射率
曲线。
• 吸收：改变地表温度，
进而形成地表自身的热 辐射（地球辐射的长波 部分）探测地物的红外 及微波辐射，并与相同 温度条件下的辐射率曲 线比较是遥感识别地物 的重要方法。
光学计量知识点总结
光学计量知识点总结光学计量是一门研究光学器材和系统性能的学科，是光学工程的基础。
它主要包括光学测量、光学检测及光学仪器的校准和标定。
在实际应用中，光学计量技术可以用于光学元件的表面质量检测、光学系统的性能评定和光学仪器的精密标定等方面。
在本文中，将对光学计量的基本知识点进行总结，以便读者对光学计量有一个系统全面的认识。
1. 光学测量基础知识光学测量主要是利用光学装置进行测量的一种方法。
光学测量可以分为两大类：一是利用光的传播规律进行测量，如利用光的反射、折射和干涉等现象进行测量；二是利用光的波动性质进行测量，如利用光的波长、频率和相位等进行测量。
在光学测量中，常见的方法有测距、测角、测曲率、测波前形貌等。
2. 光学材料和元件的检测方法光学材料和元件的检测是光学计量的重要内容之一。
常见的光学材料包括玻璃、晶体、塑料、金属等，而光学元件包括透镜、棱镜、反射镜、光栅等。
光学材料和元件的检测方法主要包括表面形貌检测、光学性能检测和尺寸形位检测等。
其中，表面形貌检测常见的方法有干涉法、散射法、显微观察法等；光学性能检测常见的方法有透射率测量、反射率测量、色散性测定、偏振性能测量等；尺寸形位检测常见的方法有投影法、测微术、衍射法等。
3. 光学仪器的校准和标定光学仪器的校准和标定是光学计量的另一重要内容。
校准是指利用已知标准进行检定和调整，以确保仪器测量结果的准确性和可靠性。
常见的光学仪器包括望远镜、显微镜、激光测距仪、光谱仪、干涉仪等。
而标定是指对仪器的性能参数进行定量测定和记录，一般可以通过实验数据的处理和分析来进行。
在光学仪器的校准和标定中，常见的方法有干涉比较法、激光干涉法、角度比较法、频率比较法等。
4. 光学系统的性能评定光学系统的性能评定是光学计量的又一重要内容。
光学系统通常是由多个光学元件组成的一个整体，其性能评定是指对光学系统的成像质量、分辨率、畸变、像散等进行全面评价。
在光学系统的性能评定中，常见的方法有MTF（Modulation Transfer Function）曲线法、光斑跟踪法、畸变校正方法等。
第十六章现代光学简介
半导体激光器：以半导体材料做工作物质的。特点：体积最 小、重量轻、可实现集成光路，但功率小、发散角大、单色 性差、输出特性受温度的影响明显（电注入式砷化镓二极管 激光器）。 总之激光具有：方向性好、单色性好、亮度高的特点。
打孔、切割、 焊接、热处 理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测长、 测速
远距离探测、 制导、测距
7
§16-2
二、全息术的特点 1）全息术能够记录物体光波振幅和位相的全部信息，并能再 现，因此应用全息术可得到与原物完全相同的立体像。 2）全息术实质上是一种干涉和衍射现象。全息图的记录和再 现需要单色光源，且单色光源的相干长度大于物光波和参考 光波之间的光程差，最好用强度大的光源，最理想的光源为 激光光源。 3）全息图的任何局部都能再现原物的基本形状。即使破损后 部分全息图仍能再现物体的像。 三、全息术的应用 1）全息光学元件 实际上是一张用感光记录介质制作的全息图，具有普通光学 元件的成像、分光、滤波和偏振等功能，且重量轻、制作方 10 便等优点，应用于激光技术、传感器、光通信和信息处理。
4）光学全息存储
是一种存储容量大、数据传输速率高、随机存取时间短并能进 行处理的信息存储方式。具有冗余性高、数据不易丢失、数据 11 传输率高、存储密度高等优点。
§16-3
红外光学系统
红外辐射俗称红外线，其波长从0.1~1000μm，是太阳光
谱的一部分。其最大特点就是具有光热效应，能辐射热量， 是光谱中的最大光热效应区。是一种不可见光，与电磁波 一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。 自然界中的任何物体，只要温度在绝对零度以上（273℃），都能产生红外光辐射。
1）红外测温
3）红外无损探测 5）红外雷达 7）红外报警
2）红外成像
现代光学导论第四次
灯丝高度过低时灯丝像
合轴后的灯丝像
栅格样品像
栅格样品像
3.4 实验验证
实验平台
3.4 实验验证
实验方法
高放大倍率光斑
标定
放大倍数
低放大倍率光斑
记录
光斑大小
实际激励 电流值
电子枪
聚光镜
物镜
样品 A 中间象 B＇
投影镜
3.2成像系统仿真与调试
物镜
第一中间镜
B
A＇
第二中间镜
投影镜
最终像
A〞
B〞
TEM 模式
3.2.6 仿真结果：
加速电压
200kV 衍射模式
相机长度(cm)
10 25 35 60 86 165
物镜
11838.5565 11838.5565 11838.5565 11838.5565 11838.5565 11838.5565
第一中间镜
2313.518 2052.98 1999.296 1942.40 1922.506 1897.259
物镜
0 0 2.201 2.201 2.166 2.168 2.133 2.133 2.121 2.134 2.134 2.134 2.134 2.134
第一中间镜
0.421 0.516 0.324 0.325 0.331 0.337 0.355 0.406 0.492 0.77 0.77 0.77 0.77 0.77
第二中间镜
1311.893 1653.216 1859.093 2325.025 2660.93 3527.781
投影镜
4105.2680 4105.2680 4105.2680 4105.2680 4105.2680 4105.2680
04第四章光学概论
4.2 光的干涉
4.2.2 相干光的获得 1.普通光源的发光机理
“激发态” “基态”
光子
由于原子发光的无规则性，同一个原子先后发出的波列之 间，以及不同原子发出的波列之间都没有固定的相位关系， 且振动方向与频率也不尽相同，这就决定了两个独立的普通 光源发出的光不是相干光，因而不能产生干涉现象。
4.2 光的干涉
缝很小时，衍射现象明显
4.3 光的衍射
衍射的分类——费涅耳衍射与夫琅和费衍射
光源和屏(或两者之一)离障 菲涅耳衍射： 碍物的距离为有限远时产 生的衍射。
P
光源
衍射物 观察屏
4.3 光的衍射 夫琅和费衍射：光源和屏离障碍物的距离均为 无限远时产生的衍射。
L1
L2 P
S
f1
f2
4.3 光的衍射
4.3.2 惠更斯—菲涅耳原理
半径
r kR
k 0,1,2,暗纹
r
2 k m
r mR
2 k
牛顿环的中心为暗环，级次最低，随着干涉级次 的增加，相邻明环或暗环的半径之差越来越小，所 以牛顿环是内疏外密的一系列同心圆。
r
2 k m
r (rk m rk )( rk m rk ) mR
2 k
4.2 光的干涉
4.2.1光的干涉现象 与机械波类似，光的干涉现象表现为在两束光的相遇 区域形成稳定的、有强有弱的光强分布。即在某些地方 光振动始终加强（明条纹），在某些地方光振动始终减 弱（暗条纹），从而出现明暗相间的干涉条纹。 只要两束光在相遇区域内频率相同、振动方向相同、 相位差保持恒定，那么在在相遇的区域内就会产生干涉 现象。满足相干条件的光称为相干光，相应的光源称为 相干光源。
Y13-现代光学-24页文档资料
二维图象的明暗的空间分布: g(x,y) 频率分布: G(fx,fy)--它的傅里叶变换
gx ,yG fxfye i2 fxx fyy dx d fyf
(1) 强光与被动介质相互作用的非线性现象， 如光学整流，光学倍频与混频，光自聚焦等等。
(2) 强光与激活介质相互作用的非线性光学现象， 如受激拉曼散射和受激布里渊散射等。
一. 光学倍频和混频
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1 光学倍频
设入射光波的电场为 EE0cost
忽略介质的三次以上的非线性极化项，
P1E 0cots 2E 0co 2 s t 1E 0cots1 2 2E 0 21 2 2E 0 2co 2s t
一. 全息照片的拍摄
全息照相的第一步是全息记录， ---- 利用的是光的干涉 物光和参考光在感光底片上
形成干涉条纹图样 --- 全息图
2
全息记录
全 息 底 片
1) 设 物光O 和 参考光 R 在 波前 S上的复振幅分布分别为： 3
E ~ 0 x ,y O x ,y e ix ,y
基频项
光学整流
光学倍频
2 光学混频
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当入射光中同时包含两种频率成分时，即当
E E 1c 0 o1 t sE 2c 0 o2 ts
空间频率: 三个分量 0 , +fx , -fx
正弦光栅的频谱和象
三. 空间滤波和光学信息处理
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空间滤波: 4f 系统:
改变空间频谱 改变象的性质
4f系统
低通滤波器 高通滤波器
例: 正交网格
光学计量学在航空制造中的应用
光学计量学在航空制造中的应用随着科技的发展和工业的进步，人们对精度和标准的要求越来越高。
航空制造作为一种高精度、高标准的制造行业，在制造过程中对质量的严格要求越来越高，其中就有光学计量学的应用。
本文将探讨光学计量学在航空制造中的应用。
一、光学计量学的概述光学计量学是一门研究光线与物体相互作用时形成的光场，进行检验和测量物体机械尺寸、形状、位置等特征的学科。
主要包括光学距离测量、光学角度测量、三维形貌测量等。
光学计量学具有非接触式、高精度、高速、宽动态范围等优点。
在航空制造中，尤其发挥了它的独特优势。
二、1. 三维形貌测量三维形貌测量是光学计量学的一项重要应用。
在航空制造中，可以通过三维形貌测量来检验飞机表面的平整度、公差、波纹等特征。
采用光学计量学的方法进行检测可以大大提高检测的效率和精度。
如在飞机组装过程中，通常需要对飞机表面进行检测，以保证飞机的平整度和表面性能。
传统的检测方法需要将飞机固定在平台上，然后进行一系列的机械尺寸测量。
这种方法不仅时间成本高昂，而且出现误差的机会也比较高。
而采用光学计量学的方法，则可以通过数字化的方式得到运算结果，能够更加准确地检测飞机表面的形状和特征。
2. 车削加工在航空制造中，车削加工是一项非常重要的工艺，可以用来制造各种形状的零件。
然而，由于车削加工中会出现微小的变形和误差，因此在实践中需要对加工制品进行检测和测量。
光学计量学可以使用白光干涉仪和激光干涉仪等设备来测量不同种类的零件和部件的公差。
在进行车削加工时，通过使用这些设备，可以很容易地检测出加工过程中的误差和变形，并及时将其进行调整和修正，从而保证制造零件的质量和精度。
3. 飞机组装在飞机的组装过程中，光学计量学也可以用于检测飞机各个部件的位置和尺寸。
通过将光学计量仪器设置在飞机表面上，可以非常方便地确定飞机零件的位置和尺寸是否符合标准，并能够快速地进行调整和修正，确保飞机部件的组装质量。
4. 发动机零件的测量航空发动机是飞机最核心的部件之一，主要由许多零件组成。