物镜像法——一种调节杨氏模量实验仪的新方法

拉伸法测量杨氏模量的难点是测量样品在外力作用下所对应的微小长度变化量,而微小长度变化量的测量方法是应用了光杠杆原理。在仪器调节时,由于望远镜的孔径较小,用望远镜观察光杠杆反射镜中直尺的刻度线较困难。本文提出用物镜像法调节仪器,可以简单、快速地解决上述问题。     

基于光栅衍射的弹性模量小角度测量

根据入射光偏转角度与光栅旋转角度的关系,实现了小角度的放大测量,并设计了实验装置应用于弹性模量中金属丝微小伸长量的测量.理论分析和实验数据表明其角放大倍数可超过传统光杠杆法的放大倍数.     

光杠杆显示微小形变放大倍数的探讨

通过构建物理模型，利用几何知识和光的反射定律分析、探讨了光杠杆显示微小形变放大倍数计算的几种情况。     

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。     

光杠杆测量杨氏模量的研究

传统光杠杆杨氏模量测量仪光路调节复杂,改进后利用激光替代望远镜,获得测量标尺上的读数,读数更加便捷.同时,根据螺旋测微仪可以求得放大倍数,从而确定出金属丝微小伸长量.相对于杨氏模量传统测量方法来说,本方法不仅调节方便,而且直观性强、准确度高.     

伸长法测定杨氏模量实验装置的改进

根据光杠杆的原理,借助于激光器、反射镜等器件,设计制作了一个高精度水准仪;用螺旋测微器测量水准仪平移的距离,从而得到钢丝长度的微小变化值.改进后的实验装置科学直观,准确度高,重复性好.     

二维微变形测试器

利用光电位置传感器和二维双光杠杆放大，能够测量出二维微小距离的变化，本文介绍二维光电传感器双光杠杆测微原理及方法。     

斜双镜光杠杆法测量金属丝杨氏模量

利用双镜多次反射可有效提高光杠杆法的放大倍数，但需要额外装置确定反射次数。提出了斜双镜光杠杆法，通过一面与光杠杆的镜面斜对放置的大平面镜与光杠杆组合精准控制反射次数为2级，增加光程的同时增加了一次角度变化，将放大倍数提升为传统杠杆法的4倍。理论分析并实验验证了斜双镜法用于测量金属丝的杨氏模量，实验结果与理论分析吻合良好，证实方法和理论的有效性。并且，在不大于80 cm的有限空间内，实现了高达84.36倍的放大倍数。     

多重反射激光光杠杆测量金属线胀系数

提出了多重反射光杠杆测量微位移的方法.该方法利用两个相同的平面镜增加光照传播过程中的反射次数,以提高放大倍数,并用螺旋测微计来确定放大倍数.相对于传统光杠杆,该测量方法光路调节简单,待测物理量少,读数更加快捷,直观性强,灵敏度高.     

光杠杆镜面和望远镜光轴初始不垂直度对放大率的影响

结合光杠杆测量微小伸长量的光学原理,详细分析了静态拉伸法测量金属丝杨氏弹性模量的实验中,光杠杆镜面初始不竖直对光杠杆放大率造成的影响.分析结果表明,随着光杠杆镜面初始时与竖直方向夹角的增大,其放大率与传统教材中的放大率公式相比,将非线性地增加,进而对金属丝杨氏弹性模量的测量精度造成影响.最后给出了降低此影响的实验仪器调节步骤建议.如采用新增加的仪器调节建议,可将金属丝杨氏弹性模量测量精度的影响降低到1‰以内.     

利用光杠杆测量微小位移的光路可视化研究与设计

通过对光杠杆测量微小位移装置进行改进,使光线的传播路径可以看见,便于学生理解实验原理,更快更好地进行仪器调整。     

关于光学实验中望远镜与光杠杆的调节探讨

在关于望远镜的光杠杆调节中通常只给出了对光杠杆及望远镜的上下位置的调节,而忽视了望远镜和光杠杆的左右调节。给出了望远镜和光杠杆的调节中左右位置的调节原理和调节操作方法,从而使望远镜和光杠杆的调节更具有目的性,使实验进行的更加快速和准确。     

飞秒脉冲非对称互相关绝对测距

光学频率梳是一种重复频率与偏置频率锁定的新型光源,在频域上为频率间隔稳定的频率梳齿,在时域上为相对距离稳定的飞秒脉冲激光.光学频率梳在测距中的应用广泛,能够实现远距离高精度的测量.本实验使用飞秒激光脉冲作为光源,基于谐振腔扫描光学采样测距原理得到非对称的互相关干涉条纹,实现了远距离高精度的绝对测距.非对称互相关条纹可通过色散补偿与调节光学频率梳的重复频率得到,并通过得到的非对称的互相关干涉条纹对测距结果进行补偿.实验结果表明测距系统能够实现在50 m范围内误差为2 μm的绝对测距,测量相对误差为1.9×10^-7.     

用立式线胀仪与SPSS标定金属线胀系数

以铜棒为研究对象,对立式线胀仪实验系统进行适当的改进与调试,通过测量原理、不确定度的分析,用SPSS的曲线估计功能分析实验数据,得出系统长度-温度复合量与光杠杆镜面到直尺距离的定标曲线,并验证它们之间存在线性关系,由此标定出铜棒的线胀系数,用置位概率为95％的不确定度对实验数据进行分析与估算,最终得出较为合理的实验结果.     

光子晶体的光学特性与近场光学测量表征

光子晶体具有独特而优异的光学特性及广泛的应用前景。介绍了光子晶体的概念、应用、发展,着重讨论了光子晶体的光子禁带、光子局域以及其它光学特性。从近场光学的原理和实验技术出发阐述了近场光学测量表征光子晶体的方法,对于光子晶体的研究具有重要的意义。     

洛埃镜干涉微小尺度测量系统的研究

设计了一款利用洛埃镜干涉进行微小尺度测量的系统。该系统利用机械的杠杆原理,将微小尺度的改变反映在镜面与光源的垂直距离上,相当于改变洛埃镜干涉系统中光源与虚光源之间的间距,从而干涉条纹的宽度将相应的发生变化。利用光电池将光信号转化为电信号,并通过信号的放大和模数转化,最终在计算机上显示干涉条纹。通过相应的测量公式就可以得知待测物体的微小尺度。对标准塞尺的测量结果显示,该系统具有精度高,操作简便,测量迅速等优点。     

光晶格原子钟研究进展

钟跃迁频率在光学频段的光晶格原子钟已经实现了10-19 量级的频率稳定度和10-18 量级的频率不确定度, 在量子频标、 量子模拟和精密测量等领域有着重要的应用. 本文综述了光晶格原子钟的发展历史、 工作原理、 性能评估和应用与展望.     

光路准直对长基线透射式能见度仪测量的影响

基于长基线透射式能见度仪分析了影响透射仪收发两端探测光路准直的因素。从透射仪的测量原理出发,阐述了探测光路准直通过影响接收端接收光强进而影响透射仪探测精度的机制。仿真研究了透射仪收发两端探测光路准直出现偏差对接收端接收光强的影响。研究结果表明,在一定大气能见度条件下,透射仪的测量误差与接收端接收光强的测量误差成线性关系。透射仪收发两端的对准状态对透射仪接收端接收光强具有重要影响,发射端姿态角每变化0.01,接收端接收光功率变化0.02 mW,发射端姿态角变化会明显降低透射仪接收端接收光强,增大接收端接收光强的测量误差,对能见度的测量精度影响较大。     

基于适度光反馈自混合干涉技术的振动测量

光反馈自混合干涉技术是一种新浮现的有别于传统双光束干涉的一类新的测试技术。为了在适度光反馈下进行振动的精密测量,提出了一种基于适度光反馈自混合干涉技术的振动测量方法。经对光反馈自混合干涉信号条纹分析,发现通过选定合适的光反馈水平及激光器线宽展宽因数,可以得到锯齿干涉条纹。这种干涉信号不仅包含振动幅度信息也包含振动方向信息。该振动测量方法利用锯齿干涉条纹的特点,首先通过条纹记数实现大范围振幅粗测,具有半波长位移分辨力;然后基于适度光反馈下小数条纹的特点,给出了小于半波长位移测量的线性表达式,从而实现位移的精测。仿真计算表明,该方法可以实现大量程高分辨力振动位移测量,在叠加20 dB的噪声下,振幅测量相对误差平均为0.5%。     

Adhesion force studies using a dangling optical lever with variable sensitivity

Adhesion force sensed using tips on microcantilevers via an optical lever requires care to ensure that the tip alone contacts the liquid; is sensitive to high degrees of measurement error from departure from the laser spot; requires specialized optics and careful arrangement to produce a small laser probing spot; and limits the distance between cantilever and photodiode for increased force sensitivity. An alternative scheme, using microimaging electronic speckle pattern interferometry to monitor the deformation of a tipless microcantilever, necessitates that the beam be rigid enough to be independent of the drop location; is not amenable to very low adhesion force measurement; and requires more complicated instrumentation. All these limitations can be effectively circumvented by a variable sensitivity scheme described here that harnesses the geometric properties of a dangling cantilever operating as an optical lever.