低频液体表面波激光衍射条纹的特征

用激光衍射法实现了低频液体表面波稳定、清晰、反衬度非常高的条纹,并发现了缺级现象.理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光场和表面波之间的解析表达式,表达式包括衍射因子和干涉因子.通过对衍射因子和干涉因子的分析,得到衍射条纹空间分布与表面波波长的关系、条纹的半角宽度与入射激光光斑覆盖表面波的个数和入射方向的关系、衍射光强度与表面波振幅的关系,并解释了条纹缺级现象.     

液面微幅波动的激光干涉测量

对于低频微幅的液面波动,提出了一种激光干涉测量方法.实验上观察到了清晰、稳定的激光干涉图样.干涉图样受到调制,光强在两边界位置达到极大,形成两个极亮条纹.干涉条纹被限制在两个极亮条纹之间的确定区域内.根据光干涉理论推导出了调制干涉条纹光强度、相邻条纹角宽度、干涉区域角宽度与液面波物理参量之间的解析关系,该理论分析与实验...     

小振幅低频液体表面波的光学干涉效应的研究

实验上实现了频率为几十赫兹的低频液体表面波的光干涉调制研究,得到了稳定、清晰的干涉图样。理论上对表面波干涉现象进行了分析,得出了条纹分布的解析表达式,较合理的解释了干涉图样的分布现象。该方法适用于低频液体表面波的特性研究,通过分析实验图样,可以对液体的表面张力等特性参数进行研究。     

杨氏双缝干涉条纹的空间分布及理论模拟

杨氏双缝干涉实验中,观察屏上条纹的分布是授课的重点内容.现有的大学物理教材,大都通过分析经过近似的光程差表达式,得出观察屏上干涉条纹是等间距的直条纹的结论,但该结论并不能真实反映条纹的空间分布情况.本文结合立体几何知识,在未经任何近似情况下,推导出了干涉明、暗纹的空间分布所满足的双叶旋转双曲面方程,并在该方程基础上对传播空间和观察屏上明纹分布进行了理论模拟,模拟结果形象直观,有助于学生对干涉条纹特点的整体理解和掌握.     

干涉法测量低频表面波的衰减系数

对于频率为几十赫兹的低频衰减液体表面波,结合激光干涉法和激光扫描法,实验得到反衬度很高的调制干涉图样,理论上给出了干涉图样的条纹宽度,条纹分布范围与表面声波振幅之间的解析关系,实时测量了液体表面波的衰减系数.     

两束部分偏振光的干涉场分析

从波的叠加与干涉的基础理论出发,给出了当两束部分偏振光的一个光强极值方向平行时,其干涉场的光强分布和干涉条纹衬比度表达式.该表达式可应用于自然光、线偏振光和由二者组成的部分偏振光参与的干涉过程.在此基础上,对线偏振光与线偏振光、自然光与自然光、线偏振光与自然光等不同偏振态光叠加时的干涉场进行了具体分析,给出了其相应干涉场的光强分布及其干涉条纹衬比度的具体表达式,得到的结果对识别前述各种偏振态光形成的干涉场以及提高干涉仪中相应干涉场的干涉条纹衬比度具有重要意义.     

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.     

热光的高阶双缝干涉

干涉效应反映了光场的相干性,非相干光源中无序性会破坏干涉.然而对于高阶干涉来说这一看法并不成立.文章作者最近的理论和实验研究表明,横向传播方向无序的热光源可以实现高阶双缝干涉.尽管单个探测器的强度分布是均匀的,处于不同位置的两个探测器的联合强度关联却出现了干涉条纹.当两个探测器同步反向移动时,条纹间距减小为一阶干涉条纹的一半.实验结果同不久前报道的在自发参量下转换过程中产生的纠缠双光子对的双缝实验中所观察到的亚波长干涉效应十分类似.实验结果可以用多模热光场的二阶空间关联性质来解释.热光的高阶双缝干涉是著名的Hanbury-Brown和Twiss实验的空间干涉版本,因此也可称其为Hanbury-Brown和Twiss型双缝干涉。     

基于孔径分割与视场分割的通道型成像光谱偏振技术

本文基于孔径分割、视场分割与通道光谱技术, 提出一种成像光谱偏振技术的新方案. 本方案在单一面阵探测器上同时获取经过不同强度调制的两对正反相干涉图, 四幅干涉图相加获取强度加倍的目标图像, 正反相干涉图相减获取纯干涉条纹, 纯干涉条纹相加减获取强度加倍的单通道干涉条纹, 对单通道干涉条纹进行傅里叶变换获取目标的光谱与偏振信息. 文中描述了方案的原理结构, 推导出了干涉强度的表达式, 并利用计算机仿真验证了方案的可行性. 为新型成像光谱偏振仪的设计和工程化应用提供了一种新思路.     

抑制穿过具有倾斜角度的介质探测成像时产生的寄生干涉条纹现象

进行穿透扫描探测实验时,在回波图像中发现了由于介质具有倾斜角度产生的周期性干涉条纹,这种干涉条纹对介质后或者介质中的目标成像有严重影响.研究表明,这种干涉条纹主要由介质表面反射波及透射后的层面反射波引起.文中建立点源辐射模型分析干涉条纹现象的形成机理,推导出薄层介质的干涉条纹间距表达式.考虑到天线的影响,建立了角锥喇叭天线近场模型,并且基于该模型进行精确的电磁仿真.商用软件Computer SimulationTechnology的电磁仿真结果与MATLAB程序的数字计算结果进一步验证了干涉条纹的成因分析及其与介质倾斜角度的关系.从推导的薄层介质干涉条纹间距表达式可以看出,干涉条纹间距与介质倾斜角度有关,控制影响条纹间距的因素,可以抑制干涉条纹现象,从而达到提高目标分辨率和成像质量的效果.     

低频声表面波对细激光束的衍射效应

对于频率为几十赫兹的液体表面声波,实验上观察到反射光所形成的稳定、清晰的激光干涉图样.改变表面声波振幅,进一步发现了干涉图样的调制效应.调制效应明显地表现为干涉条纹的缺级,并且随表面声波振幅变化.依据波动光学原理,分析了调制作用下光束干涉所产生的光强解析分布及条纹特征,得到了干涉条纹角宽度与表面声波之间的解析关系,并据此对表面声波的特性参量波长和振幅及各级条纹相对光强分布规律进行了测定.     

一种新的Fabry-Perot干涉条纹处理方法

介绍了一种提取Fabry-Perot(法布里-帕罗)干涉条纹圆心点坐标和条纹半径的新方法。首先对干涉图像依次进行二值化处理,对所得到的条纹强度曲线进行均平滤波和自适应滤波,根据条纹灰度值强度余弦函数分布的特点,对条纹灰度值数据进行最小二乘法拟合,获得条纹强度峰值坐标,通过精确的迭代算法,进而获得Fabry-Perot干涉条纹圆心点的坐标;然后再对干涉条纹进行圆周积分,从而可以确定每级Fabry-Perot干涉条纹的半径长度。该方法可提高计算精度,减小计算误差。     

新型干涉条纹计数器的设计与应用

针对用迈克尔逊干涉仪测量激光波长实验需要人工记录干涉环改变数量问题,研制一种干涉条纹自动计数器。该计数器不仅能显示干涉条纹改变数量,还能显示不同光强对应信号强度。同时,准确度高、操作简便,能在不同背景光强环境和光源光强条件下使用。     

地基气辉成像干涉仪探测高层大气风场的定标研究

我们研制的地基气辉成像干涉仪(ground based airglow imaging interferometer,GBAⅡ)样机成功地探测了地球上空90—100 km的大气风速和温度.为了提高GBAⅡ的探测精度,本文研究GBAⅡ所拍摄的成像干涉条纹的定标:对干涉条纹中心位置定标、电荷耦合器(CCD)暗噪声和平场定标、整个光学系统衰减系数定标、步进步长定标、光程差随入射角变化量定标、仪器响应度定标和零风速相位定标等理论和实验进行了研究.利用最小二乘法对GBAⅡ拍摄的30幅成像干涉图的圆心坐标定标在CCD(123.3,121.1)像素位置;利用632.8 nm激光获得GBAⅡ所用CCD的平场定标系数矩阵,分别得到平场前后的干涉图并检测出CCD的噪声和坏点;利用GBAⅡ获得图像的边缘亮环相位与中心亮斑相位的差值对入射角10.24°时,光程差相对0°入射角时变化了0.356个条纹;拍摄200幅成像干涉图的实验离散点进行正弦拟合后的均方根标准偏差达90.34%,该完整干涉条纹的步进间隔为4.06 nm,对应步进相位为0.0094π;针对正演公式中GBAⅡ的系统衰减系数对所拍摄的原始干涉图利用IDL编程得到光学系统衰减系数的多项式,拟合的均方根标准偏差达99.98%;采用632.8 nm激光作光源,简化了GBAⅡ的响应度表达式,通过实验得其响应度为4.97×10~(-3)counts·(Rayleigh·s)~(-1);针对GBAⅡ室外观测,给出零风速定标的矩阵表达式后,对532.0 nm和632.8 nm激光的对应零风速相位分别为-9.2442°和-68.6353°.本文提供了多种定标方法,并逐一通过实验进行验证,为国内被动遥感探测高层大气风场提供了强有力的实验支持.     

迈克耳孙干涉仪白光等倾干涉的实现、条纹特征及形成机理

使用在迈克耳孙干涉仪的反射镜前插入附加玻璃板的方法实现了白光的等倾干涉,观察到干涉条纹在出现范围、衬比度、颜色等方面的基本特征;通过建立以色散为基础的理论模型,得到了条纹衬比度函数的简洁数值计算方法和近似解析表达式,并对这种白光等倾干涉的条纹特征和形成机理进行了全面解释.     

高质量全息光栅的制作

全息光栅由感光版记录高斯光束干涉条纹制得 ,干涉条纹的不等宽性降低了光栅品质。制取高质量全息光栅的关键是要用均匀平面波作光源。在分析干涉区内光强分布的基础上 ,给出了制作等周期正弦全息光栅的两种方法 :限制曝光区大小的方法和高斯光束强度均匀化的方法。     

高斯光束照射下的等倾双光束干涉

根据等倾干涉原理,对高斯光束经薄膜反射后的光强、可见度、条纹分布进行了理论分析,讨论了入射角对光强、可见度分布的影响,相位角对条纹可见度的影响.数值模拟计算表明：沿着垂直于光传播方向的平面,反射光束叠加区域为一圆斑,随着入射角的增大,可见度逐渐减小,光强分布偏离了高斯分布,光斑变大,峰值减小.干涉条纹在空间的分布类似于平面波的薄膜等倾干涉,主要由入射角及薄膜厚度决定.     

Experimental observation of a strange temporal oscillation of X‐ray Pendellösung fringes

As a strange property not explained by existing theories, it has been known from experiment that X‐ray moiré and Pendellösung interference fringes show a small spatial oscillation in the beam path in free space that the diffraction image carrying those fringes is propagated after emerging from the crystal. In connection with the investigation into this strange fringe oscillation, it has been found, by an experiment successively recording Pendellösung‐fringe topographs using an X‐ray CCD camera, that X‐ray Pendellösung fringes also show a small temporal oscillation. Characteristics of this temporal Pendellösung‐fringe oscillation, namely irregularities in the fringe profile, the manner of fringe oscillation and a reciprocal correlation between oscillation amplitude and fringe contrast, are shown to be very similar to those of the previously reported spatial oscillation of moiré and Pendellösung fringes. Therefore this temporal oscillation is supposed to have the same origin as the spatial oscillation, revealing another section of the same phenomenon. This discovery of the temporal oscillation advances a step nearer to the full understanding of this strange phenomenon, while disclosing a new property of Pendellösung fringes. As well as the above, a three‐dimensional profile representation (surface plot) is given of the image of Pendellösung fringes, to make it clear that unidentified fine intensity modulations, called subfringes in this paper, are produced superposed on the main fringe system. Overall inspection of the intensity profiles of the fringe‐imaged topographs suggests that temporal intensity oscillations also occur on a more global scale than the extension of individual fringes, as an unidentified action of the wavefield.