(数字化综合5)横向剪切干涉.doc

实验元件 HeNe激光、反射镜、小焦距透镜、薄透镜（190mm）、平行玻璃扳、白屏、带变焦镜头的CCD、处理软件 准直镜 短焦距透镜 平行平板 氦氖激光器 剪切波前 实验内容 1. 按图排好光路， 在插入透镜之前先放好剪切用的平行平板和白屏，并使两者平行，激光束要穿过平行平板中心，此时白屏上应该出现两个光点，记录两光点间的距离即为剪切量（一般在1～3mm）。 2. 在光路中预定位置分别插入扩束镜（短焦距透镜）和准直透镜（焦距为190mm），调整光路，使扩束镜的光轴、准直镜的光轴与激光束基本重合，对扩束镜焦距的要求是在距其焦点190mm处光斑大小略大于准直镜的通光口径，则激光束能够平行射出，这时在白屏上可以看到剪切干涉条纹图。 3. 沿光轴方向使扩束镜作微小位移，使白屏上的剪切干涉条纹形成近似图5(b)的形状（。这时可以认为物点A与准直镜的前焦点F基本重合，再使扩束镜沿光轴方向向准直镜移动3、5mm和背向准直镜移动3、2mm（调节短焦距透镜支架的微调旋钮，具体可视图象而定，），启动AVercap采集程序，分别拍摄得到5个干涉图。拍摄时可以调节变焦镜头，使采集到的图象为一个完整的圆形的清晰的干涉图象（如果图象不完整，会影响后面对图象的计算处理），图象的大小应满足354x288（capture capture setup），记录相应的扩束镜移动的方向和距离。启动桌面上的“剪切干涉图预处理应用程序”对采集的图象（类似图象a和c的）进行预处理，调入图形时要输入完整的文件名（*.bmp）(下同)，记录结果。 4. 启动桌面上的“剪切干涉图应用程序”对预处理的图象进行处理，先是调入文件，然后是点“确定坐标值”，按序输入剪切量、干涉图的圆心坐标、x方向的半径（Xmax）、y方向的半径（Ymax）值，接着以干涉图中心亮条纹为0级，分别点击1级、3级和5级条纹（应为暗条纹），并按提示输入相应级数（在同级条纹上可点击多点）；最后点击“求解”，记录处理后的最终结果，并与测量的轴向离焦量及理论值初级球差比例系数比较。 实验图像处理 一、最初所找到的似图5(b)的形状的图象如下： 二、选取类似图5(a)的形状的图象进行处理: 三、选取类似图5(c)的形状的图象进行处理: 思考题 1 .得到理想图形时，各光学元件必须严格同心，为什么？ 答：必须用平行光入射到平行平板上，才能得到理想图形，然后再由平行平板的两面反射到白屏上。各光学元件必须严格同心同光轴，即让扩束境均匀扩散氦氖激光束，然后由准直镜处理成平行光。 2 .这个实验可以有哪些实际应用？ 答：剪切干涉的优点是非接触 、灵敏度高和精度高，同时干涉条纹稳定，对环境要求低， 仪器结构简单，造价低，在实际应用中一般用于精密测量透镜等光学仪器的球差、像差等参数。 实验体会 1．本实验的核心就是调节平行光，刚开始调出了平行光，但却看不清屏上圆斑内条纹，于是重调。条纹是看清楚了，圆斑的下半部分不清晰，于是再重调。但在之后调节平行光的过程中，透镜的高度不够成为一个严重的问题，不得已，用书垫着。整个调平行光的过程耗去一个多小时的时间。真是太考验耐性了。 2. 眼睛不要直视激光。自己不要直视自己实验台的激光倒是比较容易做好，关键是别的实验台的激光有时候会不经意直射过来。像五号台前的七号台。因此做实验的时候，在自己不直视激光的同时，也要防止激光直射到别台同学的眼睛里。（拿个屏挡住） 3. 数据处理过程中，手动的选择范围及1、3、5级条纹误差很大。试着把鼠标所点位置稍稍改变，所得结果差距甚大。