光杠杆放大法测量的误差分析及改进方法

分析了利用光杠杆放大法测量微小长度变化量的实验中,光杠杆镜面与望远镜光轴不垂直时,对测量结果所产生的误差。改进了实验装置,安装了两个量角器,可方便调节光杠杆平面镜与光学望远镜的角度,使光杠杆镜面与望远镜光轴能达到严格垂直的效果,从而减小因光杠杆镜面法线与望远镜光轴存在偏转角度而引起的测量误差。     

二光点式光杠杆

在普通物理力学实验中，经常会采用光杠杆望远镜尺组去测量物体微小长度的变化量．例如在拉伸法测量金属丝的杨氏模量实验和测量金属棒的线膨胀系数实验中就用到它们．然而，光杠杆望远镜尺组的成套设备价格昂贵(近千元)，一般学校若想用它来进行实验比较困难．下面介绍笔者设计的一种暂时称为“二光点式光杠杆”的装置，用它同样可以测量物体微小长度的变化量，它的精确度可以和光杠杆望远镜尺组相比美，而且它还具有成本较低(不足二十元)、易于制作、容易调节等优点。     

光路分析在杨氏模量实验调节中的作用

杨氏模量测量实验中光路的调节是关键一步。为实现杨氏模量实验中快速调节望远镜观测清晰的标尺像,文章在光杠杆测定仪进行粗调的关键步骤给出图示指引,形象直观便于实验者理解和操作。对初学者在望远镜调节中常遇到的两个难题:望远镜的手轮该如何调节去寻找标尺的像和标尺像不在望远镜的视场内该如何调整。文章从系统成像的光路对这两种情况进行分析,并给出望远镜的调节方法,避免盲目操作,初学者能够自主快速完成望远镜的调节。     

杨氏模量调节若干问题探讨

杨氏模量中光杠杆的调节是实验中重要的一个环节,如何才能清晰看到直尺的像,望远镜中水平叉丝所处的初始位置即初读数有什么要求,不同位置对实验结果又有多大影响,镜面的竖直调节过程以及对实验有哪些影响？本文将从数据分析中详细探讨这个问题,最后给出一般的结论。     

分光计调整实验中望远镜光轴的一种极限调节法

本文从光路图着手,详细分析了在分光计调整过程中目镜视场中看不到“绿十字”像的几种原因,提出了一种新的简单有效的调整方法,即望远镜光轴的极限调节法,最后给出了调节望远镜的完整流程图。     

卧式杨氏模量测量仪

一种卧式杨氏模量测量仪,能横卧于实验桌上,可同时用光杠杆-望远镜法和千分尺法两种方法进行测量,并应用CCD电子显示系统,使望远镜的读数变的显而易见。     

分光计实验望远镜快速调节十二字诀

在分光计实验中,为快速调节望远镜观测到平面镜正反两面反射回来的绿色"+"字叉丝像,文章从光路入手总结出来了分光计实验中快速调节望远镜光轴与仪器中心轴垂直的十二字决,其中"水平、铅直、等高"快速使绿色"+"字叉丝像在望远镜的视场内,"调焦"则使成像清晰无视差,"寻像、调像"实现望远镜光轴与仪器中心轴垂直。并且在关键步骤给了光路和图示指引,形象直观便于实验者理解,避免盲目操作,初学者能够自主快速完成望远镜的调节。     

分光计各半调节法原理

分光计在使用前需进行调整。本文讨论分光计望远镜光轴调节的各半调节法(渐近法)的原理。先用目测法进行粗调。调节望远镜水平螺丝使望远镜筒水平,再调节载物台下三个螺丝使二块平板平行。这一步调整后,一般从望远镜看去,平面镜两面反射回来的像都在视场范围内。其次使望远镜光轴与载物台转轴严格垂直。做法是: 1.出现反射像与调节叉丝不重合时,调节望远镜水平螺丝,使水平叉丝像在视场     

拼接望远镜成像系统的理论模型分析及仿真研究EI北大核心CSCD

拼接主镜是建设大型天文望远镜最有效的技术途径,尤其是对10m及更大口径的望远镜.本文从光学衍射理论出发,以10m左右口径望远镜为例,推导出了拼接望远镜光学系统点扩展函数的解析表达式,建立了数学仿真模型,并对影响望远镜系统远场像质的因素进行了计算分析.理论分析和仿真结果表明:拼接望远镜的点扩散函数是分块镜的位置干涉函数和分块镜的点扩散函数的乘积;分块镜间的间距会引起分块镜的衍射光斑展宽,使远场峰值能量下降;分块镜的平移误差会严重影响望远镜点扩散函数中的位置干涉函数,从而降低望远镜系统的斯特列尔比;分块镜的倾斜误差会在每个分块镜的点扩散函数引入频移,因而影响拼接望远镜光学系统的点扩散函数,降低望远镜系统的斯特列尔比.     

杨氏模量实验望远镜调节方法研究

对尺读望远镜的结构与原理进行分析研究,给出在不同情况下望远镜调焦手轮的具体调节方法,避免学生在实验时盲目地调节调焦手轮。     

600mm望远镜液晶自适应系统成像光路设计

为了与600 mm望远镜匹配以验证液晶自适应光学的有效性,利用Zemax光学设计软件进行了液晶自适应光学系统的设计和优化.根据望远镜的参量、大气湍流的特性和液晶的特点提出设计要求,然后进行光学系统设计和Zemax软件模拟优化,设计出了满足要求的系统.对该光学系统进行性能评价.设计出的系统与望远镜的组合焦距为35 m, F数为58.求得光学系统在像面处的极限线分辨力为44.8 μm,成像CCD的像元尺寸为16 μm,满足采样定理.液晶自适应光学系统的调制传递函数与衍射极限传递函数非常接近,而且系统的光程差像差在0.1λ左右,说明系统具备优良的光学性能.     

太阳极紫外成像光谱仪光学系统设计与分析

针对太阳极紫外成像光谱仪的应用目的与工作环境,设计了一种太阳极紫外成像光谱仪的光学系统.该系统由望远系统、狭缝、光栅与探测器组成.望远系统采用离轴WolterⅡ型结构,入射光掠入射进入系统,具有光谱范围宽、稳定性高、克服恶劣空间环境能力强等优点.扫描镜采用平面反射镜,成像质量不随扫描角的改变而改变.分光光栅采用超环面3 600lines/mm变间距光栅,与超环面等间距光栅相比,具有成像质量高、光谱分辨率高、缩短系统长度的优势.工作波段为17.0～21.0nm,可满足探索温度在5.8≤log T≤6.3区间的宁静日冕的需要.视场为1 228″×2 400″,空间分辨率达到0.8arc second/pixel,光谱分辨率约为0.001 98nm/pixel,总长度不超过2.5m.计算了望远系统的理论有效面积,给出了望远系统的成像质量与实际的视场.系统整体的成像质量、光栅的谱线弯曲与谱带弯曲,均满足实际应用要求.     

光杠杆的激光瞄准装置

为了解决杨氏模量等实验中光杠杆的光路调节难度大的问题,对光杠杆光路进行了细致的分析,得到了光路调节所要满足的条件.根据这些条件,在光杠杆的平面镜上安装了一个主要由半导体激光器构成的激光瞄准装置.它在光路调节中起到重要的作用,只要将其激光束对准望远镜尺组上指定的瞄准点,即可满足光路调节的必要条件.该装置使得光杠杆的光路调节操作变得直观、可见、易于掌握,有效地解决了光路调节难度大问题.     

光路分析在分光计调整中的作用

从光路的角度上分析了分光计反射绿十字的高度问题,在此基础上介绍快速调节分光计方法。并讨论了望远镜垂直仪器中心轴这一困难步骤的粗调问题,最后总结了该实验的一些注意事项。     

多级光杠杆放大原理及探讨

改进了传统光杠杆测微位移的原理,提出了光杠杆多级放大的理念,解释了多级光杠杆的放大原理及得到了多级光杠杆的放大倍数,多级光杠杆可极大提高了微小形变的放大倍数,并得到了测量前光杠杆反射镜与调节反射镜不平行而有微小偏移与入射光线与调节反射镜不垂直,均不会影响多级光杠杆放大倍数的结论。     

光学综合孔径望远镜成像分析及计算机仿真

阐述了光学综合孔径(OSA)望远镜成像原理以及综合孔径望远镜的几种实现形式；采用快速傅里叶变换(FFT)算法得到了任意子孔径综合模式下的点扩展函数(PSF)和光学传递函数(OTF)分布；从子孔径结构排列、共相位、图像恢复几个方面论述了光学综合孔径的成像特征。初步分析了稀疏率、填充因子、“实际截止频率”等因素对光学综合孔径望远镜成像的影响。分析和仿真结果表明：光学综合孔径通过相干成像不但可以突破传统单孔径系统的口径局限获得极高的成像分辨率，而且对于实现空间光学遥感系统轻量化和模块化都具有重要意义。     

基于硅基液晶微显示立体投影光学引擎的设计

从平衡两路图像对比度的角度,采用双硅基液晶(LCoS)芯片设计了一种实用的微型立体投影光学引擎。光学引擎中双LCoS芯片分别用于调制左右眼的图像,一个白光LED作为投影光源,两个标准的MacNeille偏振分光棱镜(PBS)用于产生两路偏振方向相互垂直的高偏振度光束。整个引擎设计简单,结构紧凑,其尺寸约为105mm×28mm×25mm。测量了本设计中光学引擎的各部件的实际参数值,根据所测量的数据通过理论计算得到:左右两光路的对比度完全平衡且均为64…1,光效率均为3.61%,整机的光通量为20lm。     

光学综合孔径望远镜阵的光束组合器

光束组合器是光学综合孔径望远镜阵重要技术组成部分之一。从光束组合器所产生的光干涉条纹中提取中央条纹（主峰）相位和可见度信息，实现对望远镜状态、延迟线光程补偿与条纹跟踪，光束平行性伺服等进行精细馈控，从而高灵敏度、高效率地得到图像重构的闭合相位等数扭，最后获取高分辨率的目标图像。给出了一个用于光学综合孔径望远镜阵像面光束组合器方案的初步研究结果。