激光散斑实验

实验题目：激光散斑测量实验目的：通过对激光散斑大小的测量，了解激光散斑的统计特性，学习有关散斑光强分布重要的数据处理方法。

实验器材：氦氖激光器，双偏振片，全反射镜，透镜 ，毛玻璃，CCD ，计算机。

数据处理：1、理论值激光波长λ = 0.0006328mm 常数π = 3.14159265 CCD 像素大小=0.014mm激光器内氦氖激光管的长度d=250mm 会聚透镜的焦距f=50mm激光出射口到透镜距离d 1=700mm 透镜到毛玻璃距离=d 2+P 1=154mm 毛玻璃到CCD 探测阵列面P 2=513mm毛玻璃垂直光路位移量d ξ 和d η， d ξ=4小格=0.04mm ，d η=0 P 1=154mm-53.55mm=100.45mm 其束腰大小为 mm mm 2244.03.141592652500006328.0d W 01=⨯==πλ束腰位置mm ffd d f f55.53)0006328.0502244.0()506501(6505050)W ()1(d 2222'2012'11''2=⨯⨯+---=+---=πλπ束腰大小mm fW fd W W 0173.0)500006328.02244.0()506501(2244.0)()1(22222'2012'120102=⨯⨯+-=+-=πλπmm mm W a 4858.10006328.00173.0220=⨯==πλπ光斑大小mm mm aP W P W 1697.14858.145.10010173.0)1()(21222122101=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=+=mm mm P aP P 4636.100)45.1001697.11(45.100)1()(2221211=+⨯=+=ρ散斑的统计半径20.00063285130.09760.0976像素 6.976像素1.16970.014P S mm mm Wλππ⨯=====⨯()像素4.172442.04636.100513104.0112==⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆mm mm P P d x ρξ()像素01y 12=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆P P d ρη 2、实验数据处理图一 实验装置图表一 实验数据照在毛玻璃上激光光斑的平均半径，毛玻璃的平均实际位移量的计算S 1=(Sx ＋Sy)/2=(6.5640+7.1428)/2=6.8534 (象素) S 2=(Sx ＋Sy)/2=(6.6581+7.2277)/2=6.9429 (象素) S 3=(Sx ＋Sy)/2= (6.6936+8.0257)/2=7.35965 (象素) S ’=(S 1+S 2+S 3)/3= (6.8534+6.9429 +7.35965)/3 =7.05185（像素）()()())像素(06.01232221=-'-+'-+'-=n S S S S S Ss σ68.0),像素(08.032.1u a ==⨯=P s σa b u u <<()7.050.08像素，P 0.68S =±=误差7.05 6.976100%100% 1.06%6.976s s s d s'--=⨯=⨯=毛玻璃的平均实际位移量∆x ’ = (15+19+15+16+16+16+17)/7=16(像素))像素(.73=s σ68.0),像素(532.1u a ==⨯=P s σa b u u <<()x 165像素，P 0.68∆=±=误差1617.4100%100%8.04%17.4x x xd x∆'∆-∆-=⨯=⨯=∆思考题：1、根据什么选择激光散斑测量的光路参数（P 1和P 2）？答：透镜的焦距，散斑大小和 CCD 像元大小的关 系 ，选择恰当的P 1P 2使得散斑的大小适中，图像中散斑数量适中。

激光散斑测量散斑现象普遍存在于光学成象的过程中，很早以前牛顿就解释过恒星闪烁而行星不闪烁的现象。

由于激光的高度相干性，激光散斑的现象就更加明显。

最初人们主要研究如何减弱散斑的影响。

在研究的过程中发现散斑携带了光束和光束所通过的物体的许多信息，于是产生了许多的应用。

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，利用散斑进行光学信息处理、甚至利用散斑验光等等。

激光散斑可以用曝光的办法进行测量，但最新的测量方法是利用CCD 和计算机技术，因为用此技术避免了显影和定影的过程，可以实现实时测量的目的，在科研和生产过程中得到日益广泛的应用。

实验目的:通过对激光散斑大小的测量，了解激光散斑的统计特性，学习有关散斑光强分布重要的数据处理方法。

实验原理:1.激光散斑的基本概念激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规分布的亮暗斑点，称为激光散斑（laser Speckles ）或斑纹。

如果散射体足够粗糙，这种分布所形成的图样是非常特殊和美丽的（对比度为1），如图1。

激光散斑是由无规散射体被相干光照射产生的，因此是一种随机过程。

要研究它必须使用概率统计的方法。

通过统计方法的研究，可以得到对散斑的强度分布、对比度和散斑运动规律等特点的认识。

图2说明激光散斑具体的产生过程。

当激光照射在粗糙表面上时，表面上的每一点都要散射光。

因此在空间各点都要接受到来自物体上各个点散射的光，这些光虽然是相干的，但它们的振幅和位相都不相同，而且是无规分布的。

图1 CCD 经计算机采集的散斑图象互相迭加，形成一定的统计分布。

由于毛玻璃足够粗糙，所以激光散斑的亮暗对比强烈，而散斑的大小要根据光路情况来决定。

散斑场按光路分为两种，一种散斑场是在自由空间中传播而形成的（也称客观散斑），另一种是由透镜成象形成的（也称主观散斑）。

在本实验中我们只研究前一种情况。

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。

激光散斑实验 4＋实验原理1.激光散斑的基本概念激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规分布的亮暗斑点，称为激光散斑. 2. 激光散斑光强分布的相关函数的概念 （1）自相关函数假设观察面任意两点上的散斑光强分布为Ｉ(x 1,y 1)，Ｉ(x 2,y 2)，我们定义光强分布的自相关函数为：G （x 1,y 1；x 2,y 2）=〈Ｉ(x 1,y 1) Ｉ(x 2,y 2) 〉 (1) 其中Ｉ(x 1,y 1)表示观察面上任一点Q 1的光强，S 与激光高斯光斑半径W （在毛玻璃上的光斑）的关系式为2/S P W l p =(2)两个散斑场光强分布的互相关函数： G C （x 1,y 1；x 2,y 2）=〈Ｉ(x 1,y 1) Ｉ(x 2,y 2) 〉 复相干系数两个散斑场的互相关函数为：21212222(1/())(1/())(,){1exp{[]}exp{[]}C y d P P x d P P G x y I SSh x r r D ++D ++D D =<>+--归一化的互相关函数是以1为底的峰值位置在：2121(1/()),(1/())x d P P y d P P x h r r D =-+D =-+ 的两维高斯分布函数。

理论计算： （1） S222(,)()/1exp[()/]g x y G x I x y S D D =D <>=+-D +DW01√W02=0.017mm2 0/a Wp l==1.435mmP1=170-53.55=116.45mm W= W2/S P Wl p==0.0006328*530/3.14159/1.37=0.0779mm=5.57ccd像素√实验数据(1)自相关（2）互相关（3）仪器相关参数5、6相距53cm P2=530mm4、5相距17cm d2+P1=170mm3、4相距30cm实验装置 1.氦氖激光器, 2..全反射镜, 3.双偏振片,4.透镜,5.毛玻璃, D, 7.计算机2、3相距35cm d 1=650mm 数据处理（1） 求出照在毛玻璃上激光光斑的平均半径 2P w Sl p =S=6611()/12Sx Sy +邋=7.675ccd 像素2P w S l p ==0.0006328mm 530mm3.141597.6750.014mm´创=0.9935mm √ （2） 求出毛玻璃的平均实际位移量 211()xd P P x r D =+x D = (14+13+13+15+15)/5=14ccd 像素=0.196mm W 02''12222011''d (1)()f d f W d f f p l -=--+=53.55mm P 1=170-53.55=116.45mm22111()(1/)p p a p r =+=116.47mm211()x d P P x r D =+=0.1961530/116.47mm +=0.035mm √理论值与实验值比较？。

激光散斑技术在物理实验中的应用与分析方法引言激光散斑技术是一种常用于物理实验中的非常重要的技术。

它利用光的波动性和散射现象，能够提供有关物体特性和光学元件的信息。

本文将介绍激光散斑技术在物理实验中的应用以及相应的分析方法。

1. 激光散斑技术的基本原理激光散斑技术基于激光器发出的高度相干光束。

当这束激光照射到不规则表面或透明介质上时，由于反射、折射和散射的作用，光束会发生衍射，形成一个散斑图样。

这个散斑图样包含了被照射物体或介质的信息。

通过对散斑图样的分析，我们可以得到物体或介质的一些特性参数，如粗糙度、厚度、折射率等。

2. 激光散斑技术在物体表面粗糙度测量中的应用物体表面的粗糙度是一个重要的物理特性，它影响着光学元件的性能。

通过激光散斑技术，我们可以测量物体表面的粗糙度。

具体的方法是将激光照射到被测物体上，然后测量散斑图样的强度分布，并根据散斑图样的特征参数计算出物体的粗糙度。

3. 激光散斑技术在透明介质折射率测量中的应用透明介质的折射率是另一个重要的物理特性。

通过激光散斑技术，我们可以测量透明介质的折射率。

实验中，将激光照入介质中，利用散射的现象，在空气-介质界面上形成一个散斑图样。

通过测量散斑图样的位置偏移量，可以得到介质的折射率。

这种方法非常适用于透明介质的折射率测量，如玻璃、水等。

4. 激光散斑技术分析方法的研究进展在激光散斑技术的应用中，对于散斑图样的分析方法的研究也十分重要。

目前，有许多计算和数学模型可以用来分析散斑图样。

例如，加布-凯曼（Gabor-Kármán）理论可以用来计算散斑的强度分布；菲涅尔（Fresnel）近似可以用来模拟散斑图样的特征参数。

此外，一些自适应的信号处理方法，如小波变换和模糊逻辑系统，也可以应用到散斑图样的分析中，提高测量精度。

5. 结论激光散斑技术在物理实验中具有广泛的应用。

通过激光照射物体或介质，我们可以获取它们的重要物理特性参数，如粗糙度和折射率。

激光散斑照相实验1.激光散斑照相简介及用途当相干光照射粗糙表面时，漫散射光在物体表面前方相遇而产生干涉。

有些地方光强加强，有些地方光强减弱，从而形成大小、形状、光强都随机分布的立体斑点，称之为散斑。

这种随机分布的散斑结构称散斑场。

散斑法具有光学测量方法的共同优点：非接触式测量，可以遥感，得出结果可直观显示，并可给出全场情况。

它的测量灵敏度一般是以微米级为量度单位的，且在一定范围内可以调节。

此外，它的实验设备简单，试验的防震要求较低，环境气流影响不大，数据处理简便。

目前散班法已成为固体力学实验应力分析的重要手段之一，应用于断裂力学，塑性变形，瞬态变形，各向异性材料，生物力学，无损检验等领域，并开始应用于解决工程实际问题。

2.实验目的1.了解激光散斑的产生, 散斑干涉计量的特点, 用途;2.了解散斑图的记录及位移信息的提取方法----逐点分析法和全场分析法;3. 基本原理1.散斑的形成当相干光照射粗糙表面时，漫散射光在物体表面前方相遇而产生干涉。

有些地方光强加强，有些地方光强减弱，从而形成大小、形状、光强都随机分布的立体斑点，称之为散斑。

这种随机分布的散斑结构称散斑场。

散斑在某些场合，被看作是“噪声”，人们要想法来消除它。

但是，另一方面它也得到广泛的应用，如表面粗糙度的测量，像处理中的应用，干涉计量中的应用等。

散斑充满漫射光经过的空间，散斑场里的散斑分布是随机的，但是散斑场与形成散斑场的漫射面是一一对应的，称为自相关。

散斑干涉计量就是基于这种自相关性, 比较物体变形前后散斑的变化，从而测得物体各部分的位移或应变。

一般金属试件只要擦亮表面，对于无法磨亮或不够亮的试件，涂上增加漫射的物质，如白漆、银粉漆、玻璃微珠，对于透明试件将其表面略打毛，这些经处理后的表面在激光照射下，就能形成非定域的散斑场。

散斑法具有光学测量方法的共同优点：非接触式测量，可以遥感，得出 结果可直观显示，并可给出全场情况。

它的测量灵敏度一般是以微米级为量度单位的，且在一定范围内可以调节。

激光散斑测量实验报告实验报告一、引言二、实验仪器和原理实验仪器：激光、透镜、狭缝、幕布、尺子、直尺实验原理：1.激光散斑现象：当激光通过光学元件后，由于光的波动性，光束经过屏幕成为一幅杂乱无章的亮暗交替、相互交错的斑图，这种图案被称为散斑。

散斑的出现是由于光的相位随机分布所导致的，故散斑图案是一种统计性质的成像效应。

2.透镜焦距的测量：当激光通过透镜时，如果透镜的焦距为f，则在焦距前后的位置，散斑图案会有明显的变化。

通过观察焦距前后散斑的大小和形状，可以确定透镜的焦距。

3.狭缝宽度的测量：当激光通过狭缝时，经狭缝后的散斑会变得更加明显。

通过观察狭缝前后散斑的大小和形状，可以确定狭缝的宽度。

三、实验步骤1.将激光照射到透镜上，观察透镜前后的散斑图案。

2.移动屏幕，找到焦距前后的位置，观察散斑图案的变化。

3.测量透镜到焦距前后的距离，计算出焦距。

4.将狭缝放在激光路径上，观察狭缝前后的散斑图案。

5.测量狭缝前后散斑的距离，计算出狭缝的宽度。

四、实验结果及数据处理1.透镜焦距的测量：透镜到焦距前后的距离为d1和d2，焦距为f，根据几何关系可得：1/f=1/d1+1/d2根据测量数据计算得到透镜焦距为f = xx mm。

2.狭缝宽度的测量：狭缝前后散斑的距离为l，透镜到屏幕的距离为D，根据几何关系可得：d=f*l/D根据测量数据计算得到狭缝宽度为d = xx mm。

五、实验讨论1.实验中使用的激光是否满足单色条件？可以通过观察散斑图案的颜色变化进行判断。

2.实验中是否考虑了折射和衍射对散斑图案的影响？3.实验中使用的透镜和狭缝是否满足理想条件？是否考虑了它们的光学畸变？5.实验中的结果是否与理论值相符？如果不符合，可能的原因是什么？六、结论通过激光散斑测量实验，测量得到了透镜的焦距和狭缝的宽度。

实验结果表明，激光散斑测量是一种简便有效的方法，可以用来测量光学元件的性能参数。

同时，实验中也发现了一些实验中需要注意的问题，并提出了一些改进的建议。

一、实验目的1. 了解激光散斑成像原理和实验方法；2. 掌握激光散斑成像系统操作和数据处理；3. 分析实验结果，验证激光散斑成像技术在图像处理中的应用。

二、实验原理激光散斑成像技术是一种非接触、非侵入性的成像技术，通过分析激光照射在散射介质上产生的散斑图案，可以得到散射介质的二维速度分布图。

实验中，利用激光照射被测物体，被测物体表面反射的光线经过散斑形成，通过图像采集系统获取散斑图像，进而进行图像处理和分析。

三、实验仪器与材料1. 激光散斑成像系统：包括激光器、分光器、透镜、光电倍增管等；2. 被测物体：具有一定速度分布的物体；3. 图像采集卡、计算机、图像处理软件等。

四、实验步骤1. 连接激光散斑成像系统，调试激光器；2. 将被测物体放置在实验平台上，调整物体位置和角度；3. 开启激光器，调整激光束的入射角度和功率；4. 启动图像采集卡，记录散斑图像；5. 利用图像处理软件对散斑图像进行预处理、滤波、边缘检测等操作；6. 对预处理后的图像进行散斑分析，得到二维速度分布图；7. 分析实验结果，验证激光散斑成像技术在图像处理中的应用。

五、实验结果与分析1. 实验过程中，激光散斑成像系统能够稳定地获取散斑图像；2. 通过图像处理软件对散斑图像进行预处理，去除噪声和干扰；3. 对预处理后的图像进行散斑分析，得到二维速度分布图；4. 实验结果表明，激光散斑成像技术在图像处理中具有较高的准确性和可靠性；5. 激光散斑成像技术可以应用于生物医学、材料科学、工业检测等领域。

六、实验结论1. 激光散斑成像技术具有非接触、非侵入性、快速成像等优点，适用于多种场景下的图像处理；2. 通过实验验证，激光散斑成像技术在图像处理中具有较高的准确性和可靠性；3. 本实验为激光散斑成像技术在图像处理中的应用提供了实验依据。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意调整激光器功率和入射角度，确保散斑图像质量；2. 对散斑图像进行预处理时，合理选择滤波方法和参数，以去除噪声和干扰；3. 在散斑分析过程中，注意选择合适的分析方法和参数，以提高二维速度分布图的准确性。

激光散斑实验实验报告激光散斑实验实验报告激光散斑实验是一种常见的光学实验，通过观察激光光束在不同表面上的散斑图案，可以对光的传播和干涉现象进行研究。

本次实验旨在通过观察激光在不同材料上的散斑图案，探究光的干涉现象以及不同材料对光的作用。

实验装置主要由激光器、透镜、光屏和不同材料的样品组成。

首先，我们将激光器调整至合适的工作状态，确保激光光束的稳定和垂直度。

然后，将透镜放置在激光光束的路径上，调整透镜的位置和焦距，使得光束能够在光屏上形成清晰的散斑图案。

在实验过程中，我们使用了不同材料的样品，包括透明材料如玻璃和塑料，以及不透明材料如金属和纸张。

通过将这些样品放置在激光光束的路径上，我们可以观察到不同材料对激光的散斑效应。

实验中，我们将透明材料放置在光屏上方，而不透明材料则放置在光屏下方，以便观察到不同材料的散斑图案。

观察散斑图案时，我们可以看到一系列明暗相间的环形或条纹状图案。

这些图案是由于光的干涉所产生的。

当激光光束经过透明材料时，光的传播速度和路径会发生变化，从而导致光的相位发生变化，最终形成干涉图案。

而当激光光束经过不透明材料时，光的传播会受到材料的吸收和散射，从而形成不同的散斑效应。

通过实验观察，我们可以发现不同材料对激光的散斑效应有着不同的影响。

透明材料如玻璃和塑料会产生明亮的环形散斑图案，而不透明材料如金属和纸张则会产生暗纹或条纹状的散斑图案。

这是因为透明材料对光的传播影响较小，而不透明材料则会吸收和散射光线，从而产生干涉效应的差异。

除了观察不同材料的散斑图案，我们还可以通过调整透镜的位置和焦距，改变激光光束的直径和聚焦效果，进一步研究光的干涉现象。

通过调整透镜的位置，我们可以观察到散斑图案的变化，从而了解光的传播和聚焦的特性。

综上所述，激光散斑实验是一种重要的光学实验，通过观察激光在不同材料上的散斑图案，可以研究光的传播和干涉现象。

通过实验，我们可以了解不同材料对光的作用以及透镜的调节对散斑图案的影响。

实验题目：激光散斑测量实验目的：通过对激光散斑大小的测量，了解激光散斑的统计特性，学习有关散斑光强分布重要的数据处理方法。

实验器材：氦氖激光器，双偏振片，全反射镜，透镜 ，毛玻璃，CCD ，计算机。

实验原理：激光散斑是由无规散射体（实验中为毛玻璃）被相干光照射产生的。

散斑场按光路分为两种，一种是在自由空间中传播而形成的客观散斑（本实验研究的情况），另一种是由透镜成象形成的主观散斑。

散斑的大小、位移及运动变化可以反映光路中物体及传播介质的变化。

试验中用的是激光高斯光束，其传播时光场的等振幅线在沿光路方向为双曲线。

光斑最细的位置为束腰。

激光经过凸透镜时其偏角会变化，会产生新的束腰。

毛玻璃离透镜的距离改变时，照在其上的光斑半径也随之改变。

实验是通过用计算机测量散斑的变化来算出光路中毛玻璃的移动情况。

激光散斑光强分布的规律由相关函数来描述。

自相关函数为：G （x 1,y 1；x 2,y 2）=〈Ｉ(x 1,y 1) Ｉ(x 2,y 2) 〉归一化后为： 其中： 互相关函数为：G C （x 1,y 1；x 2,y 2）=〈Ｉ(x 1,y 1) Ｉ’(x 2,y 2) 〉归一化后为： )](ex p[1),(222Sy x y x g ∆+∆-+=∆∆})](/1[ex p{})](/1[(ex p{1),(212212S P P d y S P P d x y x g y x C ρρ++∆-++∆-+=∆∆WP S πλ/2=其中实验数据（原始数据纸质提交）： N s x /像素 s y /像素 1 8.54 7.94 2 7.62 7.95 3 7.59 7.51 4 8.46 8.28 5 7.77 8.35 6 7.70 7.91 77.747.87))(/1(12P P d x x ρ+-=∆实验装置图 1.氦氖激光器 2.双偏振片 3.全反射镜 4.透镜 5.毛玻璃 D 7.计算机123 4 5 6735cm30cm15cm55cm数据处理：（1）理论值计算：由公式：2101)(πλd w =得激光管口处腰束半径为：mm E w 2244.01415926.398.632*25.001==-=由2'2012'11''2)()1(d fW f dd f f λπ+---=得mm E 55.53)4328.6*502244.0*()506501(6505050d 2222=-+---=π 由公式：2'2012'120102)()1(fW f d W W λπ+-=得：mm E W 01726.0)50*4328.62244.0*()506501(2244.0222202=-+-=πP1=150-53.55mm=96.45mm)(479.110328.6/01726.0/42202mm W a =⨯⨯==-πλπ)(126.1)479.1/45.961(01726.0)/11()1(2/1222/12202mm a p W p W =+⨯=+=)(47.96)45.96/479.11(45.96)1/1(1)1(2222mm p a p p =+⨯=+=ρ)(0984.0)126.1/(55010328.6/42mm W P S =⨯⨯⨯==-ππλ ∆x 和∆y 计算:(这里d ξ=0.06mm)∆x = d ξ (1 + p2 / ρ(P1))＝0.06×(1 + 550/ 96.47)mm ＝0.4021（mm ） ∆y= d η (1 + p2 / ρ(P1))＝0mm （2）实验值计算：S1＝(Sx ＋Sy)/2=(8.55+7.95)/2=8.25 (像素) S2=(Sx ＋Sy)/2= (7.62+7.95)/2=7.78 (像素) S3=(Sx ＋Sy)/2= (7.59+7.51)/2=7.55 (像素) S4=(Sx ＋Sy)/2= (8.46+8.28)/2=8.37 (像素) S5=(Sx ＋Sy)/2= (7.77+8.35)/2=8.06 (像素) S6=(Sx ＋Sy)/2= (7.70+7.91)/2=7.80 (像素) S7=(Sx ＋Sy)/2= (7.74+7.87)/2=7.80 (像素) S8=(Sx ＋Sy)/2= (7.78+7.69)/2=7.74 (像素) 则S ＝0.014*(S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8)/8=0.014*(8.25+7.78+7.55+8.37+8.06+7.80+7.80+7.74)/8=0.1109mm则照在毛玻璃上激光光斑的平均半径为：mm E S P w 9990.01109.0*4328.6*5502=-==ππλ ∆x =0.014*(36+36+37+37+37+35)/6=0.5087mm 毛玻璃的平均实际位移量mm P P x d 076.047.96/55015087.0)(112=+=+∆=ρξ误差分析：1）试验中求得毛玻璃的平均实际位移量为0.076mm ，照在毛玻璃上的光斑半径理论值为0.0984mm ，而实际测得为0.1109mm 。

实验报告实验名称：激光散斑法测量横向微小位移实验实验时间：2015年12月18日班级：xxxx学生姓名：xxx同组人：xxx实验目的：1、观察激光散斑图，了解散斑的成因及特点。

2、掌握二次曝光法测量微小位移的原理和方法。

3、通过实际测量，验证位移量与散斑图像的关系公式。

实验仪器：导轨（800mm）、半导体激光器（650nm，25mW）、功率指示计+十二挡光探头、定时器、毛玻璃、扩束镜、准直镜、干板架、白屏、导轨滑块实验原理：激光散斑：激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明的散射体（例如毛玻璃）后，因各点散射光或透射光干涉，在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规则分布的亮暗散斑。

利用激光散斑可以测量微小位移变化，具有无接触、高灵敏度等特点。

本实验中让激光通过具有粗糙表面的毛玻璃，在同一张全息干板上先后曝光两次，这样在同张激光干板上物体两幅散斑图，若物体有位移，则，两散斑图之间有一相对移动。

如果把散斑点看成圆孔，则各散斑点的移动在二次曝光散斑图上就相当于一对对“双孔”。

用激光束照射该散斑图，则会出现类似杨氏双缝干涉的图形。

λ由此可计算出微小位移。

由杨氏双缝理论：△y=ld实验内容与步骤：A、拍摄激光散斑图（1）调节图中实验装置，使得出射光束成为准直平行光。

（2）将毛玻璃片放在一维位移架上，使光斑打在毛玻璃屏中央部分。

（3）调节白屏位置，使白屏上光斑均匀。

（4）将全息干板放在白屏位置，在黑暗中，进行第一次曝光。

（5）微移全息干板位置后，进行第二次曝光。

并对全息干板进行处理，得到稳定的照片。

B、观察激光散斑图在激光器前放入拍好的散斑图，调节实验装置，使白屏上出现清晰的干涉条纹。

C、测量干涉条纹间距用刻度尺多次测量条纹间距,并在导轨上读出白屏与散斑图之间距离。

光波长λ取650nm.实验数据与分析：△y=y i5=0.9+0.85+0.8+0.85+0.85=0.84cm通过衍射条纹测得的位移d=lλ△y =0.2000×650×10−90.0084=1.5×10−5m横向位移L=0.7×1/50mm=1.4×10−5m误差η=d−LL×100％=7.1%L为一次测量量，其不确定度U L取仪器的最小精度2.0×10−5mL±U L=（1.4±2.0）×10−5m对于d，△y五次测量的不确定度公式分别用U=pn 2S x2+△仪2公式来计算，其中△仪取刻度尺的最小测量精度0.01cm，pn取1.24,S x2用贝塞尔公式s=S i−S平均23i=12，l的不确定度取仪器最小精度0.1cm，λ的不确定度取1nm。

激光散斑的测量实验一、计算机的故障及排除方法：现象：打开计算机，计算机发出报警声。

原因：(1) 内存条或显卡松动。

(2) 系统部分文件残损。

排除方法：(1) 打开主机盖，拔下内存条和显卡，用擦皮擦一下接口的地方，再用劲插上，同时将其它的插条也顺便检查一下。

(2) 补装部分系统文件，如不行，将C盘格式化，重装系统文件。

二、CCD的故障及排除方法：现象：CCD不工作。

原因：(1) 在做实验的过程中，CCD处于开机状态时，大范围移动了CCD，CCD受到震动，一时恢复不了平稳状态，采集不到像点。

(2) 计算机主机内的采集卡松动。

(3) 采集卡系统文件缺损，造成采集卡不能工作。

排除方法：(1) 关闭CCD电源，关闭计算机，稍等几分钟再开。

(2) 打开计算机主机盖，将采集卡拔下，用擦皮擦一下接口处，再用劲插上。

(3) 重新安装采集卡系统文件。

[注意] 做实验时，光路摆好后才能打开CCD，不要将激光光束直接照在CCD 表面上，同时也不要长时间暴露在白光灯下，做完实验应及时将盖子罩上。

三、CCD数据处理的故障及排除方法：1. 现象：用自相关函数程序计算出的散斑半径Sx、Sy数值相差太远。

原因：光路不共轴。

排除方法：学会调节共轴。

先调激光器水平，激光束经反射镜直射CCD盖子上的十字叉中心；然后将透镜插入光路中，光束经透镜中央，以十字叉中心光斑为圆点扩束。

2. 现象：(1) 用互相关函数程序计算出的散斑位移量△x为零，△y有很大位移量。

(2) 用互相关函数程序计算出的散斑位移量△x为一定数值，△y也有位移量。

原因：(1) 磁性表座没有锁住；或千分头没有顶住调整架端面且实验桌有震动；或调图的次序错误。

(2) 在拍图片时，实验桌有震动。

排除方法：(1) 光路调节好，一定要将所有的磁性表座全部锁住，防止震动；在旋千分头时，千分头要顶住调整架端面，并且按同一个方向旋转，避免螺距差；在进行数据处理时，如果是顺时针旋转千分头，在做互相关计算时，是后一幅图和前一幅图比较，如果是逆时针旋转千分头，是前一幅图和后一幅图比较。

第1篇一、项目背景随着光学检测技术的不断发展，激光散斑技术因其非接触、非破坏、高灵敏度等特点，在材料科学、生物医学、光学制造等领域得到了广泛应用。

本报告针对某次激光散斑实验数据进行分析，旨在揭示样品的表面形貌、内部结构以及材料性能等信息。

二、实验方法1. 实验装置：实验采用激光散斑干涉仪，配备高功率激光器、分束器、扩束镜、聚焦镜、探测器等设备。

2. 实验样品：样品为某新型复合材料，厚度约为2mm。

3. 实验步骤：（1）将样品放置于实验平台上，调整激光器功率和聚焦参数；（2）开启激光器，使激光束照射到样品表面；（3）探测器接收散射光信号，经处理后传输至计算机进行分析。

三、数据采集本次实验采集了多组激光散斑干涉图像，数据量较大。

以下为部分实验数据：1. 散斑干涉图像：展示了样品表面的散斑干涉图案，可直观反映样品的表面形貌。

2. 散斑图相位分布：通过相位解调技术，获取样品表面的相位分布信息，进一步揭示样品的内部结构。

3. 散斑图强度分布：分析了样品表面的强度分布，可用于评估样品的表面质量。

四、数据分析1. 散斑干涉图像分析：通过观察散斑干涉图像，发现样品表面存在明显的纹理特征，表明材料具有一定的微观结构。

进一步分析发现，样品表面的纹理具有一定的周期性，说明材料在制备过程中可能存在一定的工艺缺陷。

2. 散斑图相位分布分析：通过相位解调技术，获取样品表面的相位分布信息。

分析发现，样品表面存在一定程度的相位畸变，表明材料内部存在一定的缺陷。

进一步分析缺陷的分布和形态，有助于了解材料的内部结构。

3. 散斑图强度分布分析：通过分析散斑图强度分布，发现样品表面的强度分布不均匀，存在一定程度的波动。

这可能是由于材料内部存在孔洞、裂纹等缺陷导致的。

通过对强度分布的统计分析，可以评估样品的表面质量。

五、结论与建议1. 结论：（1）样品表面存在明显的纹理特征，表明材料具有一定的微观结构；（2）样品内部存在一定程度的缺陷，可能影响材料的性能；（3）样品表面强度分布不均匀，存在一定程度的波动。