光學(xué)測量與光學(xué)工藝知識點答案

1、目錄第一章基本光學(xué)測試技術(shù)第二章光學(xué)準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直第三章光學(xué)測角技術(shù)第四章：光學(xué)干涉測試技術(shù)12第六章：光學(xué)系統(tǒng)成像性能評測15P1'P2'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)：PiP2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

2、 于同一空間深度；2. 使物體（目標(biāo)）成像清晰；定焦。3. 確定物面或其共軛像面的位置? 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。? 對準(zhǔn)誤差、調(diào)焦誤差的表示方法; 對準(zhǔn)誤差的表示法（消視差法特點： 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）:人眼、望遠系統(tǒng)用張角表示；調(diào)焦誤差的表示法顯微系統(tǒng)用物方垂軸偏離量表示； :人眼、望遠系統(tǒng)用視

3、度表示；顯微系統(tǒng)用目標(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；作用是提供無限遠的目標(biāo)或給出一束平行光。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:平而鏡雙分劃板式自準(zhǔn)直目鏡如下圖

4、 3虛線框中所示:?自準(zhǔn)直望遠鏡、自準(zhǔn)直顯微鏡（構(gòu)成、光路簡圖）；自準(zhǔn)直望遠鏡由自準(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：平行光管物鏡被測物鏡f' 一八y? 放大率法焦距測量中的注意事項；負透鏡（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自準(zhǔn)直的概念; 獲得平行光束第二章 光學(xué)準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直? 準(zhǔn)直、準(zhǔn)直：自準(zhǔn)直：利用光學(xué)成像原理，使物和

5、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)自準(zhǔn)直儀一般指自準(zhǔn)直望遠鏡和自準(zhǔn)直顯微鏡。? 實現(xiàn)自準(zhǔn)直的方法；自準(zhǔn)直望遠鏡法測量平行差的原理； 實質(zhì)上是測量透明玻璃平板平行度的自準(zhǔn)直原理。白準(zhǔn)fi望遠鏡讀數(shù)減半? 什么是第一平行差、第二平行差；第一光學(xué)平行差q：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。第二光學(xué)平行差 q 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

6、的，也稱棱差或塔差。II645直角棱鏡DI-90光學(xué)平行差測量原理;BCA 2n aqC'a =2 也5°s *6 W2 ；-Q'l2II 1 11 11 1 1461 . I.l 1 II 1 1 N 1 1 II8Ii,|131 r 1 1 11 r 161 1 1 1 j 11 141 r 1 1 1 1 11 1 1 12:2-41h 6二 8A-II452n45B- 45°1? 自準(zhǔn)直顯微鏡法測量球面曲率半徑的原理、簡圖; 凹面鏡：dmrP1P2兩次聚焦自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處, 準(zhǔn)直顯微鏡移動的距離即為球

7、面曲率半徑。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)生無限遠的瞄準(zhǔn)標(biāo)記：狹縫、分劃線等）精密軸系（圍繞旋轉(zhuǎn)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

8、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; 棱鏡角度測量（方法1）A©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。望遠鏡轉(zhuǎn)過的角度和A角有相似的，如圖所示光路，自準(zhǔn)直望遠鏡會先后兩次觀察到自準(zhǔn)直現(xiàn)象,自準(zhǔn)直望遠確定的幾何關(guān)系。A互補。如上圖所示光路，望遠鏡中會觀察到平行光管分劃板的像和望遠鏡分劃板的像重合, 轉(zhuǎn)動載物臺再次觀察到重合現(xiàn)象，轉(zhuǎn)過的角度和角? V棱鏡法折射率測量原

9、理及精度水平；測量原理光路圖如下圖所示：測量不確定度可達到(1 210? V棱鏡折光儀的主要構(gòu)造；平行光管、V棱鏡、對準(zhǔn)望遠鏡 、度盤、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 10-6任意偏向角法（了解）精度高，測量不確定度可達 10-6? 鏡頭焦距測量的其它方法;精密測角法測量物鏡焦距:第四章：光學(xué)干涉測試技術(shù)干涉測量的用途、特點；用途：光學(xué)面形檢驗：平面、球面、二次曲面 角度偏差檢驗：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

10、限共軛，無限共軛測量精度高?？蛇_到幾分之一或幾十分之一光波長 ? 時間相干性、空間相干性的實質(zhì)；由于光源的非單色性（頻譜展寬），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。通常擴展光源上不同的點發(fā)出的光是不相干的，不同點源產(chǎn)生的干涉條紋的非相干疊加會導(dǎo)致條紋對比度下降，降低程度與擴展光源的空間大小有關(guān)。把這種因光源的空間擴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。）P lane- p arallel plateExtended

11、sourceS393* y/ /fxcVex T等厚干涉（分振幅）? 影響干涉條紋對比度的因素；;相干光束的振動方向；雜散光 ；振時間相干性與空間相干性；相干光束的光強 動、空氣擾動? 牛頓干涉儀簡圖、時間相干性、空間相干性討論;特點：零光程暗紋（n相位躍變，光疏到光密的反射有n相位躍變）；同心圓環(huán)狀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0=2nl，其中I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、菲索干涉儀的特點與區(qū)別；邁克爾遜干涉儀，采用準(zhǔn)單色擴展光源（面光源），需要加補償板，一般

12、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，可減小 環(huán)境干擾。? 菲索平面干涉儀原理、構(gòu)造、光路簡圖;7/1011131412? 菲索平面干涉儀的時間相干性、空間相干性;? 平面面形凸、 單色光源： 白光光源：? 平面面形誤差檢驗的干涉條紋特征； 凹判斷，目視半徑偏差（光圈數(shù)）判讀； 輕輕按壓上面的零件。條紋擴散則凸，條紋收縮則凹。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

13、點、棱邊方向、厚薄判斷及角度計算；移相干涉術(shù)的特點；精度高，傳統(tǒng)靜態(tài)條紋判讀法入/10移相法入/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)缺點;星點檢驗基本、直觀簡便、 靈敏度較咼，全 面主觀、定性或半定性評 價法，對檢測人員專業(yè) 技能要求較咼分辨率法疋量、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)計原理復(fù)雜，測量過 程復(fù)雜（目前已改善）? 什么是星點檢驗？點光源”經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所成的像稱為點光源”作為物，并放置在無限遠，俗稱星點; 星點像；? 理想衍射受限系統(tǒng)及其星點像特點; 星點像是艾里斑? 星點檢驗裝置；聚光鏡準(zhǔn)直物

14、鏡）被測系統(tǒng)rr!平行光管I? 星點檢驗條件； 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。觀察顯微鏡!物鏡II? 星點檢驗?zāi)軝z什么像差，不能檢什么像差？星點檢驗對慧差、像散、球差靈敏，不能反映畸變、場曲。? 三類光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)分辨率表示形式；um望遠系統(tǒng)一一用角度表示剛能分辨的兩點之間的最小距離；弧秒 顯微系統(tǒng)一一直接以剛能分辨開的兩物點之間的最小距離表示；mm-1, Ip/mm照相系統(tǒng)一一以像面上剛能分辨的兩個像點間距的倒數(shù)表示?？臻g頻率；理想衍射受限系統(tǒng)的分辨率定義；考察兩個非相干獨立發(fā)光點在像面上形成的兩個點像；

15、由于光的衍射，一個發(fā)光點 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度為兩個光斑重疊區(qū)對應(yīng)強度之和（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)分辨率計算;道斯斯派羅望遠1.22 扎1.02 幾D0.947幾(rad)昭相八、11-1(mm )1.22 幾 F1.02. F0.947. F顯微0.6仏NA0.5仏0.47aNANA（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（艾里斑）分析法。實際測量：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 讀所能分辨的最細密條紋?照相物鏡軸上分辨率測量與計算；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。? 點擴散函數(shù)；星點像的歸一化能量分布(光強分布)即為點擴散函數(shù)? 線擴展函數(shù)；對點擴展函數(shù)一維方向求積分可得線擴展函數(shù)?；颍何锲矫嫔系囊痪€光源，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像后，像的一維光強分布。? 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)(Opt