光學(xué)測量與光學(xué)工藝知識點(diǎn)答案

1、目錄第一章基本光學(xué)測試技術(shù)2第二章 光學(xué)準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直5第三章 光學(xué)測角技術(shù)9第四章：光學(xué)干涉測試技術(shù)13第六章：光學(xué)系統(tǒng)成像性能評測17第一章 基本光學(xué)測試技術(shù) 對準(zhǔn)、調(diào)焦的定義、目的； 對準(zhǔn)又稱橫向?qū)?zhǔn)，是指一個對準(zhǔn)目標(biāo)（？）與比較標(biāo)志（？）在垂直瞄準(zhǔn)軸（？）方向像的重合或置中。例：打靶、長度度量 人眼的對準(zhǔn)與未對準(zhǔn)： 對準(zhǔn)的目的：1.瞄準(zhǔn)目標(biāo)（打靶）； 2.精確定位、測量某些物理量（長度、角度度量）。 調(diào)焦又稱縱向?qū)?zhǔn)，是指一個目標(biāo)像（？）與比較標(biāo)志（？）在瞄準(zhǔn)軸（？）方向的重合。 人眼調(diào)焦：調(diào)焦的目的 ：1.使目標(biāo)與基準(zhǔn)標(biāo)志位于垂直于瞄準(zhǔn)軸方向的同一個面上，也就是使二者位于同一空間深度；

2、 2.使物體（目標(biāo)）成像清晰； 3.確定物面或其共軛像面的位置定焦。 人眼調(diào)焦的方法及其誤差構(gòu)成； 常見的調(diào)焦方法有清晰度法和消視差法。清晰度法是以目標(biāo)與比較標(biāo)志同樣清晰為準(zhǔn)。調(diào)焦誤差是由于存在幾何焦深和物理焦深所造成的。消視差法是以眼鏡在垂直平面上左右擺動也看不出目標(biāo)和標(biāo)志有相對橫移為準(zhǔn)的。誤差來源于人眼的對準(zhǔn)誤差。（消視差法特點(diǎn)：可將縱向調(diào)焦轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向?qū)?zhǔn)； 可通過選擇誤差小的對準(zhǔn)方式來提高調(diào)焦精確度； 不受焦深影響 ） 對準(zhǔn)誤差、調(diào)焦誤差的表示方法； 對準(zhǔn)誤差的表示法 ：人眼、望遠(yuǎn)系統(tǒng)用張角表示； 顯微系統(tǒng)用物方垂軸偏離量表示； 調(diào)焦誤差的表示法 ：人眼、望遠(yuǎn)系統(tǒng)用視度表示； 顯微系統(tǒng)用

3、目標(biāo)與標(biāo)志軸向間距表示； 常用的對準(zhǔn)方式； 常見的對準(zhǔn)方式有壓線對準(zhǔn)，游標(biāo)對準(zhǔn)，夾線對準(zhǔn)，叉線對準(zhǔn)，狹縫叉線對準(zhǔn)或狹縫夾線對準(zhǔn)。 光學(xué)系統(tǒng)在對準(zhǔn)、調(diào)焦中的作用； 提高對準(zhǔn)、調(diào)焦精度，減小對準(zhǔn)、調(diào)焦誤差。 提高對準(zhǔn)精度、調(diào)焦精度的途徑； 使用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行對準(zhǔn)，調(diào)焦；光電自動對準(zhǔn)、光電自動調(diào)焦； 光具座的主要構(gòu)造； 平行光管（準(zhǔn)直儀） ；帶回轉(zhuǎn)工作臺的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡（前置鏡）；透鏡夾持器 ；帶目鏡測微器的測量顯微鏡 ；底座 平行光管的用途、簡圖；作用是提供無限遠(yuǎn)的目標(biāo)或給出一束平行光。簡圖如下： 三種自準(zhǔn)直目鏡的光路簡圖； 高斯式自準(zhǔn)直目鏡如下圖1虛線框中所示：圖1阿貝式自準(zhǔn)直目鏡如下圖2虛線框中所

4、示：圖2雙分劃板式自準(zhǔn)直目鏡如下圖3虛線框中所示：圖3 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、自準(zhǔn)直顯微鏡（構(gòu)成、光路簡圖）；自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡由自準(zhǔn)直目鏡，物鏡和平面鏡構(gòu)成，由不同的自準(zhǔn)直目鏡構(gòu)成的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光路簡圖如圖1、2、3所示自準(zhǔn)直顯微鏡由自準(zhǔn)直目鏡，物鏡和球面鏡構(gòu)成。將自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡中的平面鏡換成球面鏡即是自準(zhǔn)直顯微鏡。 放大率法的原理簡圖及測量裝置； 原理簡圖：測量裝置：光具座（光源、波羅板、平行光管、測量顯微鏡） 放大率法焦距測量計(jì)算； 放大率法焦距測量中的注意事項(xiàng)； 負(fù)透鏡（測量顯微鏡工作距離） 光源光譜組成（色差） 被測鏡頭像質(zhì) 近軸焦距與全口徑焦距（球差）、測量顯微鏡NA 第二章 光學(xué)準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直

5、準(zhǔn)直、自準(zhǔn)直的概念； 準(zhǔn)直：獲得平行光束 自準(zhǔn)直：利用光學(xué)成像原理，使物和像都在同一個平面上并重合的方法 準(zhǔn)直的目的、用途； 獲得平行光束 實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直的方法； 激光束：很好的方向性、很高的亮度，是直線性測量的理想光束 進(jìn)一步提高激光束準(zhǔn)直性（平行性），可采用激光束的準(zhǔn)直技術(shù) 利用倒裝望遠(yuǎn)鏡法，實(shí)現(xiàn)激光束的準(zhǔn)直 自準(zhǔn)直儀的類別； 自準(zhǔn)直儀一般指自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和自準(zhǔn)直顯微鏡。 實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直的方法； 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡法測量平行差的原理； 實(shí)質(zhì)上是測量透明玻璃平板平行度的自準(zhǔn)直原理。 什么是第一平行差、第二平行差； 第一光學(xué)平行差I(lǐng)：棱鏡展開后的玻璃板在主截面內(nèi)的不平行度誤差，是由于棱鏡主截面內(nèi)的角度誤差引起的

6、。 第二光學(xué)平行差I(lǐng) I：棱鏡展開后的玻璃板在垂直于主截面方向上的不平行度誤差，是由棱鏡的各個棱不平行而造成的，也稱棱差或塔差。 直角棱鏡DI-90 光學(xué)平行差測量原理； 自準(zhǔn)直顯微鏡法測量球面曲率半徑的原理、簡圖；凹面鏡：凸面鏡： 即測量方法為移動自準(zhǔn)直顯微鏡使之分別定焦在被測球面的圓心和定點(diǎn)處，兩次聚焦自準(zhǔn)直顯微鏡移動的距離即為球面曲率半徑。 自準(zhǔn)直顯微鏡法測量透鏡頂焦距的原理、簡圖； 自準(zhǔn)直顯微鏡法一般不用于測負(fù)透鏡的焦距、頂焦距 第三章 光學(xué)測角技術(shù) 精密測角儀的主要部件關(guān)鍵部件及其作用； 自準(zhǔn)直前置鏡（瞄準(zhǔn)、定位） 平行光管（產(chǎn)生無限遠(yuǎn)的瞄準(zhǔn)標(biāo)記：狹縫、分劃線等） 精密軸系（圍繞旋轉(zhuǎn)

7、中心平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，圓錐軸系、圓柱軸系、空氣靜壓軸系） 圓分度器件（角度基準(zhǔn)） 顯微讀數(shù)系統(tǒng)（將被測角與度盤進(jìn)行比較，得到角度值） 常見的圓分度器件； 最常用的是度盤，其他的還有多面體、圓光柵、光學(xué)軸角編碼器、感應(yīng)同步器等。 符合成像系統(tǒng)與對徑讀數(shù)法的用途； 為消除度盤分度圓中心與旋轉(zhuǎn)軸中心不能完全重合帶來的偏心誤差，可利用在度盤直徑兩端取得讀數(shù)后取平均值的方法，稱為對徑讀數(shù)法。所采用的光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)為符合成像系統(tǒng)。 符合成像系統(tǒng)使得對徑刻線的像能夠在同一視場內(nèi)出現(xiàn)，并位于分界線兩側(cè)。 如何減小或消除自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的視差？ 如何減小或消除平行光管分劃面的離焦？ 掌握至少一種基于測角儀的棱鏡角度測量方法；

8、 棱鏡角度測量（方法1） 測量步驟：如圖所示當(dāng)光線和被測鏡的AB面垂直時，自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡看到自準(zhǔn)直現(xiàn)象，轉(zhuǎn)過一個角度后，光線垂直于AC，再次觀察到自準(zhǔn)直現(xiàn)象。望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度和A角有確定的幾何關(guān)系。棱鏡角度測量（方法2、3） 相似的，如圖所示光路，自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡會先后兩次觀察到自準(zhǔn)直現(xiàn)象，自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度是角A的2倍。如上圖所示光路，望遠(yuǎn)鏡中會觀察到平行光管分劃板的像和望遠(yuǎn)鏡分劃板的像重合，轉(zhuǎn)動載物臺再次觀察到重合現(xiàn)象，轉(zhuǎn)過的角度和角A互補(bǔ)。 V棱鏡法折射率測量原理及精度水平；測量原理光路圖如下圖所示： 測量不確定度可達(dá)到 V棱鏡折光儀的主要構(gòu)造；平行光管 、 V棱鏡、對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡 、度盤 、

9、讀數(shù)顯微鏡 折射液的作用； 排除V棱鏡和待測透鏡之間的空氣，從而提高測量精度。 光學(xué)玻璃折射率測量的其它方法及精度水平；最小偏向角法（了解） 精度高，測量不確定度可達(dá)10-6任意偏向角法（了解） 精度高，測量不確定度可達(dá)10-6 鏡頭焦距測量的其它方法； 精密測角法測量物鏡焦距：測量原理光路圖：測量裝置圖：第四章：光學(xué)干涉測試技術(shù) 干涉測量的用途、特點(diǎn)；用途：光學(xué)面形檢驗(yàn)：平面、球面、二次曲面角度偏差檢驗(yàn)：楔鏡、棱鏡、角錐玻璃材料均勻性（折射率）球面曲率半徑測量光學(xué)系統(tǒng)波像差：有限共軛，無限共軛 測量精度高?？蛇_(dá)到幾分之一或幾十分之一光波長 時間相干性、空間相干性的實(shí)質(zhì)；由于光源的非單色性（頻

10、譜展寬），干涉條紋對比度會下降，降低程度與兩相干光波的傳播時間差有關(guān)。把這種因頻譜展寬引起的相干性問題稱為時間相干性。 通常擴(kuò)展光源上不同的點(diǎn)發(fā)出的光是不相干的，不同點(diǎn)源產(chǎn)生的干涉條紋的非相干疊加會導(dǎo)致條紋對比度下降，降低程度與擴(kuò)展光源的空間大小有關(guān)。把這種因光源的空間擴(kuò)展引起的相干性問題稱為空間相干性。 等傾干涉、等厚干涉；等傾干涉 （分振幅） ：（指相對于平板法線的傾斜角度相等的入射光線（或反射光線）將發(fā)生干涉。）等厚干涉（分振幅）： 影響干涉條紋對比度的因素； 時間相干性與空間相干性 ；相干光束的光強(qiáng) ；相干光束的振動方向；雜散光 ；振動、空氣擾動 牛頓干涉儀簡圖、時間相干性、空間相干性

11、討論； 牛頓環(huán)的特點(diǎn)、球面曲率半徑估算； 特點(diǎn)：零光程暗紋（相位躍變，光疏到光密的反射有相位躍變）； 同心圓環(huán)狀條紋； 條紋內(nèi)疏外密；上式可以用來球面曲率半徑，各字母代表的含義如上圖所示。 干涉法楔角測量及楔角方向判斷； 楔角 ，其中是條紋間距。楔角方向判斷：上移上層玻璃板，條紋向空氣層稀薄的方向移動。 邁克爾遜干涉儀、泰曼干涉儀、菲索干涉儀的特點(diǎn)與區(qū)別； 邁克爾遜干涉儀，采用準(zhǔn)單色擴(kuò)展光源（面光源），需要加補(bǔ)償板，一般不完全是等厚條紋，也存在等傾條紋。泰曼干涉儀：采用電光源，泰曼干涉本質(zhì)上基于牛頓干涉原理，分光路容易受環(huán)境影響；菲索干涉儀分振幅、共光路牛頓干涉儀，本質(zhì)上為牛頓干涉原理。共光路

12、，可減小環(huán)境干擾。 菲索平面干涉儀原理、構(gòu)造、光路簡圖； 菲索平面干涉儀的時間相干性、空間相干性； 平面面形誤差檢驗(yàn)的干涉條紋特征； 平面面形凸、凹判斷，目視半徑偏差（光圈數(shù)）判讀； 單色光源： 輕輕按壓上面的零件。條紋擴(kuò)散則凸，條紋收縮則凹。 白光光源： 按壓使兩者緊密接觸，中央暗斑、第一亮紋幾乎為白色。其余亮紋內(nèi)側(cè)藍(lán)色、外側(cè)紅色則為凸，反之為凹。 平行平板平行度的干涉測量方法、條紋特點(diǎn)、棱邊方向、厚薄判斷及角度計(jì)算； 移相干涉術(shù)的特點(diǎn)； 精度高，傳統(tǒng)靜態(tài)條紋判讀法/10，移相法/50；可減小或消除系統(tǒng)誤差，放寬對干涉儀光學(xué)元件制造精度要求 第六章：光學(xué)系統(tǒng)成像性能評測 三種像質(zhì)檢測法的優(yōu)缺

13、點(diǎn)；星點(diǎn)檢驗(yàn)基本、直觀簡便、靈敏度較高，全面主觀、定性或半定性評價法，對檢測人員專業(yè)技能要求較高分辨率法定量、簡單方便 主觀性大，信息量少光學(xué)傳遞函數(shù)法客觀、定量設(shè)計(jì)原理復(fù)雜，測量過程復(fù)雜（目前已改善） 什么是星點(diǎn)檢驗(yàn)？“點(diǎn)光源”作為物，并放置在無限遠(yuǎn)，俗稱星點(diǎn)； “點(diǎn)光源”經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所成的像稱為星點(diǎn)像； 理想衍射受限系統(tǒng)及其星點(diǎn)像特點(diǎn)； 星點(diǎn)像是艾里斑 星點(diǎn)檢驗(yàn)裝置； 星點(diǎn)檢驗(yàn)條件； 星孔大小要適中 不能切割光束； 觀察顯微鏡/前置鏡的放大倍率要足夠大； 觀察顯微鏡/前置鏡的成像質(zhì)量優(yōu)良； 裝調(diào)準(zhǔn)確。 星點(diǎn)檢驗(yàn)?zāi)軝z什么像差，不能檢什么像差？ 星點(diǎn)檢驗(yàn)對慧差、像散、球差靈敏，不能反映畸變、場曲

14、。 三類光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)分辨率表示形式； 望遠(yuǎn)系統(tǒng)用角度表示剛能分辨的兩點(diǎn)之間的最小距離；弧秒顯微系統(tǒng)直接以剛能分辨開的兩物點(diǎn)之間的最小距離表示；um照相系統(tǒng)以像面上剛能分辨的兩個像點(diǎn)間距的倒數(shù)表示。mm-1，lp/mm 空間頻率； 理想衍射受限系統(tǒng)的分辨率定義； 考察兩個非相干獨(dú)立發(fā)光點(diǎn)在像面上形成的兩個點(diǎn)像；由于光的衍射，一個發(fā)光點(diǎn)通過光學(xué)系統(tǒng)成像得到一個衍射斑（艾里斑），兩個衍射斑重疊部分的光強(qiáng)度為兩個光斑重疊區(qū)對應(yīng)強(qiáng)度之和（線性疊加）；理想衍射受限系統(tǒng)的理論分辨率數(shù)值，通?；谠撓到y(tǒng)所能分辨的最小間距來確定。 三類光學(xué)系統(tǒng)的理論光學(xué)分辨率計(jì)算； 瑞利道斯斯派羅望遠(yuǎn)(rad)照相(mm-1

15、)顯微(mm) 分辨率測量裝置及分辨率板； 理論分辨率分析采用雙像點(diǎn)（艾里斑）分析法。實(shí)際測量：在平行光管上，采用分辨率板作為分劃板，觀察被測系統(tǒng)所成的像，判讀所能分辨的最細(xì)密條紋 照相物鏡軸上分辨率測量與計(jì)算； 1.在光具座上夾好被測照相物鏡； 2. 通過觀察顯微鏡判讀可看清的最細(xì)密的四組條紋屬于幾號板幾單元；3.直接查表得線條寬度p ，或按公式換算出每毫米的線對數(shù)；4.求像面上的軸上目視分辨率。 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；星點(diǎn)像的歸一化能量分布（光強(qiáng)分布）即為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) 線擴(kuò)展函數(shù)； 對點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)一維方向求積分可得線擴(kuò)展函數(shù)。 或：物平面上的一線光源，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像后，像的一維光強(qiáng)分布。 空間頻率； 光學(xué)傳遞函數(shù)物理意義、基本定義； 調(diào)制傳遞函數(shù)與相位傳遞函數(shù)；光學(xué)傳遞函數(shù)(Opti