激光测量技术第三章 激光衍射测量技术.ppt

测控教研室测控教研室 1 1 2006 年3月6日星期一第三章激光衍射测量技术党学明合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测控教研室测控教研室 2 2 2006 年3月6日星期一本章的主要内容主要内容:第一节激光衍射测量原理第二节激光衍射测量方法第三节激光衍射测量的应用内容提示:重点: 衍射及衍射现象在测量中的应用学习方法: 衍射测量的思维与方法测控教研室测控教研室 3 3 2006 年3月6日星期一第一节激光衍射测量原理衍射/绕射: 波能够绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象,称为波的衍射现象波: 声、光、电磁、机械波障碍物: 大小、形状对现象均有影响现象: 与波的波长、障碍物的大小、光源/观察的位置有关测控教研室测控教研室 4 4 2006 年3月6日星期一第一节激光衍射测量原理光的波长短, 对很小的缝隙/屏才有明显的衍射现象,激光出现后, 衍射现象才实际应用到测量中: 1973 年 Canada 国家研究所 . Pryer 提出了激光衍射测量的方法衍射测量的特点: 全场, 非接触, 稳定性好,自动化程度高,精度高测控教研室测控教研室 5 5 2006 年3月6日星期一一、菲涅耳和夫琅和费衍射划分:按光源、障碍物/衍射物, 观察屏三者之间的距离或位置划分菲涅耳衍射和夫琅和费衍射(1)菲涅耳衍射/近场衍射光源—障碍物—接收屏距离为有限远(2)夫琅和费衍射/远场衍射光源—障碍物—接收屏距离为无限远 2 2 b b R or L ? ??? ?????? ???? ? 2 2 b b R and L ? ??? ?????? ????测控教研室测控教研室 6 6 2006 年3月6日星期一一、菲涅耳和夫琅和费衍射夫琅和费衍射是我们衍射测量的基本原理其常用的光路图如下: 测控教研室测控教研室 7 7 2006 年3月6日星期一二、单缝测量原理 1. 单缝衍射现象其观察屏的光强分布: 有菲涅尔衍射原理有由基尔霍夫条件知: 则光强分布: ( ) ikr p q ae E c E K dr r ????? 1 cos ( ) 2 1 cos 2 ikr p q aKi A e E E dr i r ???????????? 2020 sin ( ) sin 0 b I I I light strength ? ?? ????? ???????? ?????? ????测控教研室测控教研室 8 8 2006 年3月6日星期一二、单缝测量原理单缝衍射的特点: 1)中央明纹最亮、最宽,它的宽度为其他各级明纹宽度的两倍 2)次级明纹的光强随级次的增加而逐渐减小 3)若光程差不等于λ/2的整数倍, 亮度介于最明与最暗之间。 4)条纹的方向平行于缝的方向 5)暗条纹β=kπ即 sin kb ???测控教研室测控教研室 9 9 2006 年3月6日星期一 2. 单缝测量的原理当θ不大时则有: 2 2 sin sin kk kkX if X L L X X tgL ?? ?? ???? ????????????由暗条纹现的公式知: sin kb ??? k kL bX ??测控教研室测控教研室 10 10 2006 年3月6日星期一 2. 单缝测量的原理由此可以得出以下结论: L X k的大小,就能计算狭缝宽度 b X k的大小, 就能计算 L的大小 X k变化, L 已知, 反映了狭缝的变化,可实现在线测量 ,暗条纹间距为固定值所以通过测量条纹间距,也可以测量以上各值 k kL bX ?? 1 k k L X X b ??? ?