单缝衍射包线的中央明纹内光栅主极大条数的计算

本文认为用单缝衍射中央明纹的近似宽度除以主极大条纹的近似间距来计算单缝衍射中央明纹内光栅衍射主极大条数的方法是不可取的,而利用各级主极大的衍射角与包线中央明纹半角宽的关系计算是更为恰当的教授法.     

物理奥林匹克竞赛实验专题

第 4期试题解答1 )用橡皮泥固定一小段漆包线的两端 ,打开激光器 ,并对准漆包线 ,观测远处 (比如墙壁或隔板上 )的衍射条纹。用卷尺测量衍射条纹间距以及漆包线到墙壁的距离Ｌ。由衍射公式计算漆包线直径ｂ(若不用衍射法 ,可用千分尺测量ｂ) .设衍射图像第ｋ级暗纹到中心的角宽度为Δθ,有Δθ=ｋλｂ　　实际上 ,若测量± 1级暗纹 (即中央主极大的角宽度 )之间的距离ａ(图 1 ) ,则ａＬ =2 λｂ　　这时漆包线的直径减去漆膜厚度ｔ的 2倍 ,得到导电芯线的直径ｄ =ｂ -2ｔ。图 1　漆包线衍射示意图2 )连接电路如图 2 ,将单刀双掷开关分别连接…     

基于多光束干涉的长程轮廓仪

为提高长程轮廓仪(LTP)面型检测的精度,提出一种使用波面型等光程多光束分束器的LTP。该分束结构可将入射光束分成若干束等光强等光程的相干光。在理论上分析计算了傅里叶变换(FT)透镜焦平面上干涉条纹的位置和强度分布,探究了零级干涉主极大条纹宽度、振幅和±1级干涉主极大条纹振幅与多光束分束器各结构参数之间的关系。通过选取合适的参数设计了基于多光束干涉原理的新型分束器,并与传统分束器进行了仿真实验比较,设计了测量系统中的准直镜和FT透镜,在Zemax软件中建立了完整的光学系统模型,并对该模型进行了实验验证。结果表明多光束干涉长程轮廓仪可以实现对被测表面斜率的测量,其在探测面上的干涉条纹宽度比传统双光束干涉窄,光强也更加集中,可以提高LTP的测量精度。     

光纤激光器频谱组束的理论研究

 建立了由光纤激光器阵列、薄透镜和衍射光栅组成的频谱叠加理论模型，基于高斯光束的变换和衍射理论，推导出远场光强分布的关系式，探讨了系统参量的优化设计并进行了数值模拟。结果表明：当中心波长激光器的-1级干涉主极大与槽面衍射主极大重合、零级干涉主极大刚好落在槽面衍射的+1级零值极小上、其它波长激光器的-1级干涉主极大与中心波长激光器的槽面衍射主极大重合时，输出光束的衍射效率较高；当光栅平面法线与薄透镜光轴的夹角为衍射光栅槽形角的一半时，输出光束的半角宽度较小。     

高分辨率蓝光光学显微测量系统

本系统用波长为405nm的超亮度蓝色发光二极管作为光学显微镜的照明光源，结合CCD图像传感技术和图像采集技术，实现了对显微图像的实时观察和存取的计算机化。观察到的DVD盘片的清晰显微图像表明，其光学分辨率优于400nm。运用自编的图像分析软件对采集到的CD RW光盘图像进行分析和标定，测定其道间距为1.6μm。因此，本系统在显微观测领域，特别是对观测和分析接近普通光学显微镜分辨极限尺寸的微结构，有重要的实用价值。     

原子力显微镜与表面形貌观察

简要介绍原子力显微镜观察材料表面形貌的原理。运用原子力显微镜,观察CD,VCD,DVD和可擦写的VCD光盘的刻录划痕,分析各类光盘的刻录特征,指出原子力显微镜在观察材料表面微米至纳米尺度形貌是非常有效的。     

关于光栅衍射和单缝衍射的讨论

本文试想说明在大学物理教材及其相关参考书中,对于光栅和单缝在单行光线斜入射时衍射条纹的叙述不明确而展开的讨论． ［例１］用每１ｍｍ有５００条栅纹的光栅,观察钠光谱线（λ＝ ５９０ｎｍ）．向（ｌ）光线垂直入射时;（２）光线以入射角３０°入射时,最多能看到第几级条纹？ 首先分析平行光线垂直入射时,可由光栅公式：（ａ＋ ｂ）ｓｉｎ＝±Ｋλ; 而最大衍射角＝９０°,ｓｉｎ＝１所以, Ｋ＝±ａ＋ｂ／λ＝±３．３８ 显然取Ｋ＝±３． 即在中央明条纹（ｘ＝０）两侧分别有３条明条纹,这样最多能看到第三级明条纹． 其次当…     

对单缝衍射实验中空间非对称问题的分析

一、引言由理论知,夫琅和费单缝衍射光强分布曲线相对中央主极大两侧应出现对称的极小值和次级极大值,但在学生实验中常出现与理论不符的结果,关于强度不对称问题已有专文讨论。本文讨论衍射光强分布相对中央主极大左右两侧同级次的极小和次级极大值的位置坐标不对称现象,这可称之为“空间不对称”。有关的实验数据如下列表中所示。     

对透射光栅光强极值位置的探讨

分析了透射光栅衍射光强分布的极值问题.结果表明,除了零级衍射主极大以外,光栅衍射光强的各级主极大的位置与光栅方程所确定的位置并不严格重合.结合一个实例,通过数值计算给出了二者的差异.     

分束比对迈克尔孙干涉仪条纹可观测性影响的研究

根据波动光学理论给出了分束比与光强对比值之间关系,在人眼光强对比值探测极限限制下,研究了分束比与迈克尔孙干涉仪条纹可观测性之间关联,研究结果表明,当分束比低于0.005 9时,干涉条纹将不可用眼辨认.该结果不但可以为大学物理实验教学中分析迈克尔孙干涉仪条纹可观测性提供指导,而且也可用于设计高条纹观测性迈克尔孙干涉仪.     

同轴式光全息存储技术及其系统

同轴式光全息存储技术是新型超大容量超高速存取的光学存储技术。具有反射式结构的光盘可以将再现光反射回聚焦透镜,因而可以简化系统结构,而且可与现有的光盘系统(如CD和DVD)很好地兼容。引进现有光盘的伺服控制技术可以有效地保持聚焦透镜与光盘间距和精确定位,因而,可将全息图准确无误地记录在媒体中并准确无误地再生出来而不受外界的振动影响。首先讨论了传统的“双光束干涉法”在商品化方面遇到的难题,从而引出了同轴式光全息存储技术并演示了它的记录、再生的实验结果。通过实验数据分析计算了该光盘系统的角度偏差和光源波长容限范围。为实现装置的低成本和小型化等方面提供了理论依据。     

一种基于CCD的实时测量光栅常数的方法

光栅常数是检验光栅质量的重要参数之一.该文介绍了一种实时检测光栅参数的方法,即利用面阵CCD采集光栅衍射图像信息,通过计算衍射±1级光斑与主极大光斑的能量比得出光栅常数.这种方法具有检测速度快、系统简单、精度高等特点,可用于生产线上光栅的实时检测.     

势场作用下粒子的双缝干涉现象分析

根据费曼路径积分原理,定量分析了势场作用下粒子的双缝干涉实验,分别得到谐振子势和线性势下粒子的干涉强度分布公式,并对两种势场下的干涉条纹作了分析.指出谐振子势下粒子的双缝干涉受势场角频率控制,线性势下干涉条纹主极大发生位移.最后,由路径积分的计算过程分析得知,双缝的形状决定强度分布公式,与波动光学的分析结果一致.     

一种新的单幅条纹图的相位解调方法

基于非载波条纹图的条纹灰度分布的极值准确定位,提出了一种新的由单幅条纹图解调相位方法.该方法首先准确定位每个条纹灰度的极值包括最大和最小,再基于极值图将条纹的强度值分布线性地变换到-1和1之间,最后利用arcos反余弦取代传统的atan2反正切算法求出相位,结合极值图就能快速准确地解调出含有封闭条纹的条纹图相位.本方法仅用一幅条纹图,不需要传统的条纹定级和对分数级条纹插值与拟合,自动判别条纹相位变化的波谷,准确获得条纹相位分布.这一方法使光测法研究动态和瞬态问题成为可能,而不需引入载波法调制条纹.文中通过实例说明了本方法的处理过程.     

高斯光束经环形光栅的衍射特性分析

基于傅里叶-贝塞尔变换计算高斯光束垂直入射环形光栅时的衍射远场分布,分析了其衍射远场光强分布的一般规律,并与平面波入射时的情况进行了比较.计算结果表明：当光栅半径为1.5倍高斯光束束腰半径时, 随着光栅环数的增加,中央亮斑半值全宽先减小后增大、中央亮斑所包含的功率占总功率的比值减小、中央主极大光强值减小,三者的变化趋势与平面波入射时的趋势一致;中央亮斑半径、次极大光强值变化趋势与平面波入射时的变化趋势不同.当环数小于5时,高斯光束经过环形光栅的衍射场光强变化无规律;当环数大于10后两种情况下衍射场光强变化都不明显;当环数趋于无穷时中央亮斑半径、中央亮斑半值全宽、次极大光强值趋于圆孔衍射(环数等于1)时的值,中央亮斑所包含的功率占总功率的比值约等于圆孔衍射时的1/2,中央主极大光强值约等于圆孔衍射时的1/4.     

高斯光束经环形光栅的衍射特性分析

基于傅里叶-贝塞尔变换计算高斯光束垂直入射环形光栅时的衍射远场分布,分析了其衍射远场光强分布的一般规律,并与平面波入射时的情况进行了比较.计算结果表明:当光栅半径为1.5倍高斯光束束腰半径时,随着光栅环数的增加,中央亮斑半值全宽先减小后增大、中央亮斑所包含的功率占总功率的比值减小、中央主极大光强值减小,三者的变化趋势与平面波入射时的趋势一致;中央亮斑半径、次极大光强值变化趋势与平面波入射时的变化趋势不同.当环数小于5时,高斯光束经过环形光栅的衍射场光强变化无规律;当环数大于10后两种情况下衍射场光强变化都不明显;当环数趋于无穷时中央亮斑半径、中央亮斑半值全宽、次极大光强值趋于圆孔衍射(环数等于1)时的值,中央亮斑所包含的功率占总功率的比值约等于圆孔衍射时的1/2,中央主极大光强值约等于圆孔衍射时的1/4.     

用迈克尔逊干涉仪测量气体固体折射率

一、原理1.测量固体折射率(n_x):待测固体选用的是各向同性介质——盖玻片,盖玻片两个表面的平整程度以及二者的平行度,都要经过认真仔细地挑选,以它产生的白光干涉条纹比较规则为宜。然后将其固定在一个小框架上,玻片的高度不需过高,最好只占据我们可观察到的整个视场的下半部,其厚度t是经过多次测量后的平均值,所用公式如下: 设未插入待测物前,白光零级干涉条纹出现在视场中央时,“可动镜”M_2的位置在d_0。     

超声光栅与平面透射光栅衍射图样的比较研究

分析了超声光栅的形成机理,给出了超声光栅衍射图样光强分布的解析表示,通过理论分析和数值模拟对超声光栅与平面透射光栅的衍射图样进行了比较研究.结果表明其衍射主极大满足类似的光栅方程,但衍射条纹的强度分布不同;都能产生缺级现象,但规律不同;超声光栅是一种动态光栅,各级衍射谱线的频率不同.     

钠光双线光谱下测量平板玻璃折射率实验的优化设计

利用分光仪测量平板玻璃折射率实验中,由于钠光双线光谱的影响,干涉场中往往得不到足够多清晰的干涉条纹,影响实验测量.借助数值计算分析出钠光双线光谱对透射光干涉场分布以及条纹可见度的影响,综合考虑理论结果和工艺要求,选取反射率为0.6、楔角1′左右的平板玻璃,在实验中观测到足够多清晰的干涉条纹,满足实验测量.     

利用衍射法自动测量金属的弹性模量

采用夫琅禾费衍射原理，发展了一种利用衍射法自动测量金属丝弹性模量的新方法。利用CCD同时获得单缝衍射和单丝衍射图像，编写图像处理程序，对两类衍射条纹进行采集与自动化处理，得到衍射条纹的中央明条纹宽度，分别测量金属丝的微小伸长量和金属丝的直径，从而精确地获得金属丝的弹性模量。衍射法在微小尺度测量上具有较高精度，可用于精确测量金属丝的弹性模量，将光学测量应用于力学量测量，对于培养大学生综合实验技能具有重要作用。