光学测试技术
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目录第一章基本光学测试技术 (2)第二章光学准直与自准直 (5)第三章光学测角技术 (9)第四章:光学干涉测试技术 (12)第六章:光学系统成像性能评测 (15)第一章 基本光学测试技术• 对准、调焦的定义、目的;对准又称横向对准,是指一个对准目标(?)与比较标志(?)在垂直瞄准轴(?)方向像的重合或置中。
例:打靶、长度度量人眼的对准与未对准:对准的目的:1.瞄准目标(打靶);2.精确定位、测量某些物理量(长度、角度度量)。
调焦又称纵向对准,是指一个目标像(?)与比较标志(?)在瞄准轴(?)方向的重合。
人眼调焦:调焦的目的 :1.使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上,也就是使二者位于同一空间深度;2.使物体(目标)成像清晰;3.确定物面或其共轭像面的位置——定焦。
121'2'1'P 2'2''•人眼调焦的方法及其误差构成;常见的调焦方法有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。
调焦误差是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。
消视差法是以眼镜在垂直平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。
误差来源于人眼的对准误差。
(消视差法特点:可将纵向调焦转变为横向对准;可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度;不受焦深影响)•对准误差、调焦误差的表示方法;对准误差的表示法:人眼、望远系统用张角表示;显微系统用物方垂轴偏离量表示;调焦误差的表示法:人眼、望远系统用视度表示;显微系统用目标与标志轴向间距表示;•常用的对准方式;常见的对准方式有压线对准,游标对准,夹线对准,叉线对准,狭缝叉线对准或狭缝夹线对准。
•光学系统在对准、调焦中的作用;提高对准、调焦精度,减小对准、调焦误差。
•提高对准精度、调焦精度的途径;使用光学系统进行对准,调焦;光电自动对准、光电自动调焦;•光具座的主要构造;平行光管(准直仪);带回转工作台的自准直望远镜(前置镜);透镜夹持器;带目镜测微器的测量显微镜;底座•平行光管的用途、简图;作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。
物理实验技术中的光学特性测试方法光学作为物理学的重要分支,涉及到很多领域的研究,从天文学到生物学,光学技术都起到了关键作用。
而在物理实验中,对光学特性的测试方法也是不可或缺的。
本文将介绍几种常见的光学特性测试方法,展示它们的原理和应用。
一、衍射和干涉衍射和干涉是光学实验中常用的测量方法之一。
衍射现象是光波在通过一个狭缝或物体边缘时的弯曲扩散。
而干涉则是两个或多个光波相互叠加而形成的干涉条纹。
这两种现象都能提供光波的波长和波速等信息。
通过衍射和干涉现象,可以测量光的波长。
例如,夫琅禾费衍射仪是一种常见的光学仪器,它利用狭缝产生衍射光,通过观察衍射光的干涉条纹,可以计算出光的波长。
这种方法在物理实验中广泛应用于测量激光的波长、光纤的色散等。
干涉仪也是常用的光学实验仪器,它利用干涉现象测量物体的形状和薄膜的厚度等。
例如,薄膜干涉仪可以通过观察薄膜上的干涉条纹来测量薄膜的厚度。
这种方法广泛应用于薄膜涂层的研究和制备中。
二、光电技术光电技术是利用光的电磁性质进行测量和控制的一种技术。
它主要依靠光电效应、光散射和光吸收等原理来实现对光学特性的检测。
光电二极管是光电技术应用最为广泛的器件之一。
通过测量光电二极管的输出电流或电压变化,可以得到光的强度、功率等信息。
在物理实验中,光电二极管广泛应用于光源的测量、光谱的测量以及光电转换器件的研究等。
光电倍增管是一种能够放大微弱光信号的器件。
它利用光电效应将光转化为电子,然后利用倍增过程将电子不断放大,从而提高信号的强度。
在物理实验中,光电倍增管常用于弱信号的测量,如荧光、放射性测量等。
三、散射和吸收光的散射和吸收是光学实验中用于测量物体光学特性的重要方法。
散射是光在物体表面上发生反射或散射的现象,而吸收则是光经过物体后被物体内部吸收的过程。
斯托克斯散射是一种常用的散射实验方法。
它利用光散射的方向和强度变化来分析和研究物质的光学性质。
斯托克斯散射广泛应用于材料的结构表征、颗粒的测量以及生物分子的研究等。
一、实验目的1. 熟悉光学测试技术的基本原理和实验方法。
2. 掌握光学测试仪器的操作技巧和数据处理方法。
3. 通过实验,验证光学测试技术在光学系统中的应用效果。
二、实验原理光学测试技术是利用光学原理和方法对光学系统进行测试和检测的技术。
其主要内容包括:光学元件的测量、光学系统的成像质量测试、光学系统的性能测试等。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:- 光学测试台- 光学元件(透镜、棱镜等)- 全息干涉仪- 激光器- 光学显微镜- 照相机- 计算机- 数据采集卡2. 实验材料:- 光学元件- 光学系统- 样品四、实验内容及步骤1. 光学元件测量(1)测量透镜的焦距将透镜放置在光学测试台上,调整光路,使激光束通过透镜后聚焦到光屏上。
通过测量光屏上的光斑直径,计算出透镜的焦距。
(2)测量透镜的球差将透镜放置在光学测试台上,调整光路,使激光束通过透镜后产生球差。
通过测量光屏上的球差曲线,计算出透镜的球差。
2. 光学系统成像质量测试(1)测试光学系统的像差将光学系统放置在光学测试台上,调整光路,使激光束通过系统后聚焦到光屏上。
通过测量光屏上的像差曲线,计算出光学系统的像差。
(2)测试光学系统的分辨率将光学系统放置在光学测试台上,调整光路,使激光束通过系统后聚焦到光屏上。
通过测量光屏上的衍射图样,计算出光学系统的分辨率。
3. 光学系统性能测试(1)测试光学系统的光通量将光学系统放置在光学测试台上,调整光路,使激光束通过系统后聚焦到光屏上。
通过测量光屏上的光强分布,计算出光学系统的光通量。
(2)测试光学系统的光谱特性将光学系统放置在光学测试台上,调整光路,使激光束通过系统后聚焦到光谱仪上。
通过测量光谱仪输出的光谱曲线,计算出光学系统的光谱特性。
五、实验结果与分析1. 光学元件测量结果(1)透镜焦距:f = 200mm(2)透镜球差:C = 0.02mm2. 光学系统成像质量测试结果(1)像差:RMS = 0.01mm(2)分辨率:R = 50lp/mm3. 光学系统性能测试结果(1)光通量:Φ = 80%(2)光谱特性:在可见光范围内,光学系统具有较好的光谱透过率。