光學測試技術復習

1、光學檢測原理復習提綱第一章基本光學測量技術一、光學測量中的對準與調焦技術1、對準和調焦的概念（哪個是橫向對準與縱向對準？）P1對準又稱橫向對準，指一個目標與比較標志在垂軸方向的重合。調焦又稱縱向對準，是指個目標像與比較標志在瞄準軸方向的重合。2、常見的五種對準方式。P2壓線對準，游標對準。3、常見的調焦方法最簡便的調焦方法是：清晰度法和消視差法。p2二、光學測試裝置的基本部件及其組合1、平行光管的組成、作用；平行光管的分劃板的形式（abcd）。P14作用：提供無限遠的目標或給出一束平行光。（a） "+"字或"+"字刻線分劃板；（b）分辨率板；（c）星點板

2、；（d）玻羅板組成：由一個望遠物鏡（或照相物鏡）和一個安置在物鏡焦平面上的分劃板。二者由鏡筒連在一起，焦距1000mm以上的平行光管一般都帶有伸縮筒，伸縮筒的滑動量即分劃板離開焦面的距離，該距離可由伸縮筒上的刻度給出，移動伸縮筒即能給出不同遠近距離的分劃像（目標）。2、什么是自準直目鏡（P15）（可否單獨使用？）,自準直法？一種帶有分劃板及分劃板照明裝置的目鏡。Zz自準直：利用光學成像原理使物和像都在同一平面上。3、；高斯式自準直目鏡（P16）、阿貝式自準直目鏡（P16）、雙分劃板式自準直目鏡（P17）三種自準直目鏡的工作原理、特點。P15p17（概念，填空或判斷）1高斯式自準直目鏡缺點-分劃

3、板只能采用透明板上刻不透光刻線的形式，不能采用不透明板上刻透光刻線的形式，因而像的對比度較低，且分束板的光能損失大，還會產(chǎn)生較強的雜光。2阿貝式自準直目鏡一特點射向平面鏡的光線不能沿其法線入射，否則看不到亮“+”字線像。阿貝目鏡大大改善了像的對比度，且目鏡結構緊湊，焦距較短，容易做成高倍率的自準直儀。主要缺點：直接瞄準目標時的視軸（“+”字刻度線中心與物鏡后節(jié)點連線）與自準直時平面鏡的法線不重合；且視場被部分遮擋。3雙分劃板式自準直目鏡-要求兩塊分劃板都要位于物鏡焦面上，且二者刻線中心應位于同一條視軸上。特點這種自準直目鏡能實現(xiàn)視軸與平面鏡法線重合，且像的對比度好。但光能損失較阿貝目鏡大，結構

4、較復雜；其中一塊分劃板若有垂軸方向移動則造成自準時平面鏡法線與視軸不重合，故不如高斯目鏡可靠。三、光學測量誤差1、誤差的來源歸結為4個方面；誤差的分類3個：定義。P20-P21誤差的來源：a、設備誤差（標準器件誤差、裝置誤差）；b、環(huán)境誤差（溫度、濕度、振動、照明等與標準狀態(tài)不一致；電磁干擾；某些高能粒子對光電探測器干擾等）；c、人員誤差（人眼分辨率有限，操作水平不高或固有習慣、感覺器官的生理變化等引起的操作和觀測誤差）；d、方法誤差（采用的數(shù)學模型不完善，采用近似測量方法或由于對該項測量研究不充分等）。誤差的分類：a、系統(tǒng)誤差測量條件改變時，按照確定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。包括儀器的制造

5、誤差、校準或調整誤差、標準件的量值誤差等。b、偶然誤差（隨機誤差）在相同的測量條件下，多次測量同一量時，誤差的絕對值和符號粗大誤差超出在規(guī)定條件下預期的誤差稱為y，則得 y =y' * B ,以不可預測的方式變化的誤差稱為偶然誤差。c、粗大誤差。四、焦距和頂焦距的測量p321、測負透鏡焦距時，焦距與顯微鏡工作距離關系。由于負透鏡成虛像，用測量顯微鏡觀測這個像時，顯微鏡的工作距離必須大于負透鏡的焦否則看不到刻線像。若顯微物鏡的放大率為B,通過測量顯微鏡讀得"即被測透鏡的焦距：'''yfc廠2、使用的分劃板靈活應用公式進行焦距計算43、思考題：要測量一鏡片

6、的焦距，已知玻羅板上某刻線對的間距為30mm,測量顯微物鏡放大倍率10x,平行光管物鏡的焦距1200mm，通過測量顯微鏡的目鏡測得玻羅板上刻線像的間距為4mm,試求出該鏡片的焦距。（注經(jīng)過顯微鏡后存在放大倍率問題）第二章光學準直與自準直技術一、激光準直與自準直技術激光束有很高的亮度和相當好的方向性?？衫玫寡b望遠鏡對激光束再進行細化和準直二、自準直法測量平面光學零件光學平行度1、第一光學平行度9工、第二光學平行度9定義。P48角度誤差造成兩平面在入射光軸截面內的不平行，稱為第一光學平行度9I棱差則造成垂直于入射光軸截面內的不平行，稱為第二光學平行度OIK三、自準直法測量球面曲率半徑和焦距1、自

7、準球徑儀（圖2-12）的工作原理（要求會畫原理圖）。P5051一、自準直法測量球面曲率半徑按原方向返回，在物體（被照明的分劃板）所在平面C上生成自身的清晰像2、自準直顯微鏡測量焦距、頂焦距（正義）而測量原理以拋光的被測球面作反射面，當投射到球面上的光線沿球面法線方向入射時，反射光線（火持器作用）P53-54作業(yè)當自準直顯微鏡3調焦在被測透鏡2的焦點F上時，從自準直顯微鏡射出的光束經(jīng)被測透鏡后成平行光射向平面鏡1.調節(jié)平面鏡使它垂直于入射光束，則反射光按原路返回，在顯微鏡分劃板上成清晰無視差的自準像，記下顯微鏡的位置度數(shù)B1;軸向移動自準直顯微鏡，到調焦在透鏡表面頂點A上時又一次獲得清晰無視差的

8、自準像，再當自準直顯微鏡調焦在被測透鏡焦點F'上，并看到清晰無視差的自準直像時，繞垂直軸左右擺動透鏡夾持器（擺動范圍土5以內），若看到自準直像左右移動，則軸向移動被測透鏡,到夾持器擺動時，自準像不動，就說明后節(jié)點已位于垂直軸上了。這時垂直軸中心到自準直顯微鏡調焦點F的距離就等于被測透鏡的焦距。測量焦距時，雖然少了一次調焦誤差，但增加了確定節(jié)點位置的誤差和確定夾持器垂直中心位置的誤差。第三章測角技術及其應用般的精密測角儀的結構。P60、光學測量用的精密測角儀國內外著名的精密測角儀，其角度基準器幾乎都是利用計量光柵制成的。計量光柵還具有信號強、反差高、非接觸、響應速度快和便于控制等特點，因

9、此它廣泛應用于角度的精密計量中。關鍵部分圓分度器件（度盤、多面體、圓光柵、光學軸角編碼器、感應同步器）二、測角技術的應用1、在精密測角儀上測量棱鏡的角度的原理和計算公式。P61圖3-61、使平行光管視軸和自準直望遠鏡視軸組成一銳角先.ZA=180-4使構成被測角A的一個工作面轉到圖示位置，并調節(jié)到黑太自準直望遠鏡中看到平行光管狹縫的像。當狹縫像與自準直望遠鏡分劃板刻線對準時，就表明平面的法線正處在該銳角的角平分線上。此時從度盤上可以取得一讀數(shù)。2在工作臺上可以按圖所示那樣來放置被測棱鏡。工作臺這時轉動調平螺絲3能使平面傾斜，而對平面rVv？l的影響很小。當轉動調平螺釘2時能使平面傾斜，調平壤箱

10、、而對平面的影響很小。2、折射率定義（p62）;折射率：光在真空中的傳播速度與在介質中的轉播速度之比，但是要通過測量光速度來得到折射率顯然是很難辦到的，光學玻璃折射率的測量主要借助于折射定律，即通過測量光線在不同介質中傳播時偏折的角度來實現(xiàn)的，測角技術是測量光學玻璃折射率的基礎。并要知道：光學玻璃折射率是通過測量光線在不同介質中傳播時偏折的角度來換算的。V棱鏡法就是通過測量偏折角9的準確值，計算出被測玻璃的折射率n。3、V棱鏡法測量原理；對V棱鏡的要求；對被測樣品的要求；折射液的作用。p62原理：以單色平行光垂直射入V棱鏡的AB面。如果被測樣品的折射率n和已知的V棱鏡折射率n0相同，則整個V棱

11、鏡加上被測玻璃樣品就像一塊平行平板玻璃一樣，光線在兩接觸面上不發(fā)生偏折，所以最后的出射光線也將不發(fā)生任何偏折。如果兩者折射率不相等，則光線在接觸面上發(fā)生偏折，最后的出射光線相對于入射n有關。（上原理圖）光線就要產(chǎn)生一偏折角9。偏折角9的大小和被測玻璃樣品的折射率V棱鏡法就是通過測量偏折角8的準確值，計算出被測玻璃的折射率n0,測得出射光線相對于最初入射光線方向的偏折角9,n=（n2士sinJn2一sin29/2根據(jù)已知的V棱鏡材料折射率n0,就可以計算出被測玻璃的折射率no折射液的作用:防止光線在界面上發(fā)生全反射；即使樣品加工90角不準確，加上折射液之后，近似于一個準確的90角;樣品表面只需細

12、磨，免去拋光的麻煩tan 和B是它上面的兩條間隔為2y0的刻線。兩刻線對被測物鏡主點的張角為 2w,則當刻線尺或者分劃板被照亮5、精密測角法測量物鏡長焦距的測量原理、公式（精密測角儀上測量）。P6667后，刻線上A和B兩點發(fā)出的光束經(jīng)過被測物鏡后，成為兩束夾角為2w的平行光。用測角儀器上的望遠鏡先后對準刻線A和B,則望遠鏡轉過的角度就是2w,得出被測物鏡的焦距為f=y0/tgo6、自聚焦透鏡數(shù)值孔徑測量時積分球作用。第四章光學干涉測量技術一、干涉測量基礎1、樣板檢測原理基于光波等厚干涉原理是一種接觸的干涉檢驗法，它利用樣板的標準面與零件的被檢面重合在一起，由干涉條紋的形狀和數(shù)量及加壓時條紋的移

13、動方向判斷面形偏差玻璃樣板法2、國標GB2813-81規(guī)定的光圈識別方法、并靈活應用。P81（會讀，會判斷光圈高低，會計算象散差）補充：在利用玻璃樣板法檢驗光學零件表面面型誤差中，是利用光線在兩接觸面間的空氣薄層中產(chǎn)生的干涉條紋來判斷被檢面相對于標準面的偏差的。二、泰曼、斐索干涉測量1、泰曼、斐索干涉的測量原理（哪個共程，哪個不共程，適合測量的面型對比）2、斐索平面干涉儀如何消除雜散光的影響？p92935、斐索型平面干涉儀光路P934-21哪兩個表面產(chǎn)生干涉現(xiàn)象第六章光學系統(tǒng)成像性能評測一'、星點檢驗1、定性評價光學系統(tǒng)的成像質量。2、星點檢驗原理p152通過考察一個點光源（即星點）經(jīng)

14、光學系統(tǒng)后在像面及像面前后不同截面所成的衍射像（即星點像）的光強分布，定性地評定光學系統(tǒng)的成像質量。4、衍射受限系統(tǒng)星點像光強分布5、星點檢驗的光路原理圖；最大星孔直徑計算方法（公式）dmaxM0611fc例題p154156D二、分辨率測量1、定量評價光學系統(tǒng)成像質量，綜合性指標。2、三個判據(jù)各自認為準則。3、理論分辨率隨視場增大而下降，而且子午方向的分辨率比弧矢方向下降得更快。4、線條寬度的計算5、不同類型的光學系統(tǒng)（望遠、照相、顯微）的分辨率的具體表達。P159（1）望遠系統(tǒng)：望遠系統(tǒng)的物在無限遠，用角距離表示剛能分辨的兩點間的最小距離，即以望遠物鏡后焦面上兩衍射斑的中心距60對物鏡后主點

15、的張角a表示分辨率a=（To/f=1.22入/D（2）照相系統(tǒng)：照相系統(tǒng)以像面上剛能分辨的兩衍射斑中心距的倒數(shù)表示分辨率N=1/（r0=1/（1.22入F）=D/（1.22入f）（3）顯微系統(tǒng)：顯微系統(tǒng)中以剛能分辨開的兩物點間的距離表示分辨率e=60/B=0.61入/NAB為顯微物鏡的垂軸放大率。3、熟悉國家專業(yè)標準分辨率圖案（分組情況）。P161將85種不同寬度的分辨率線條分成七個組，稱為1號到7號板，即A1A7分辨率板。每號分辨率板包含有25種不同寬度的分辨率線條，同一寬度的分辨率線條又按四個不同的方向排列構成一個“單元”。每號板的中心都是第25號單元。4、思考題：用1.2米光具座測量某照相物鏡的分辨率，其相對孔徑為1:4.5,焦距f'=800mm,剛能分辨開3號分辨率板第13組，求照相物鏡的分辨率是多少？N=NoWof'三、光學傳遞函數(shù)測量P175圖6-37測量過程？傳函圖橫縱坐標代表？光學傳遞函數(shù)由那兩部分構成。第七章光度測量一、輻射度、光度量基礎1、發(fā)光強度（坎德拉cd）、光通量（流明）、光亮度、光照度的單位。2、視見函數(shù)定義3、光譜光視效能定義，照明工程中高還是低好？二、積分