光學(xué)測試技術(shù)復(fù)習(xí)資料

1、光學(xué)檢測原理復(fù)習(xí)提綱第一章 基本光學(xué)測量技術(shù) 一、光學(xué)測量中的對準(zhǔn)與調(diào)焦技術(shù)1、對準(zhǔn)和調(diào)焦的概念(哪個(gè)是橫向?qū)?zhǔn)與縱向?qū)?zhǔn)？) P1對準(zhǔn)又稱橫向?qū)?zhǔn)，指一個(gè)目標(biāo)與比較標(biāo)志在垂軸方向的重合。調(diào)焦又稱縱向?qū)?zhǔn)，是指一個(gè)目標(biāo)像與比較標(biāo)志在瞄準(zhǔn)軸方向的重合。2、 常見的五種對準(zhǔn)方式。 P2壓線對準(zhǔn)，游標(biāo)對準(zhǔn)。3、 常見的調(diào)焦方法最簡便的調(diào)焦方法是：清晰度法和消視差法。p2二、光學(xué)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(yuǎn)的目標(biāo)或給出一束平行光。（a）"+"字或"+"字 刻線分劃板；（b）分辨率板

2、；（c）星點(diǎn)板；（d）玻羅板組成:由一個(gè)望遠(yuǎn)物鏡（或照相物鏡）和一個(gè)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(yuǎn)近 距離的分劃像（目標(biāo)）。2、 什么是自準(zhǔn)直目鏡（P15）（可否單獨(dú)使用？），自準(zhǔn)直法？一種帶有分劃板及分劃板照明裝置的目鏡。Zz自準(zhǔn)直：利用光學(xué)成像原理使物和像都在同一平面上。3、 ；高斯式自準(zhǔn)直目鏡（P16）、阿貝式自準(zhǔn)直目鏡（P16）、雙分劃板式自準(zhǔn)直目鏡（P17）三種自準(zhǔn)直目鏡的工作原理、特點(diǎn)。P15p17（概念，填空或判斷）

3、1高斯式自準(zhǔn)直目鏡缺點(diǎn)-分劃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(qiáng)的雜光。2阿貝式自準(zhǔn)直目鏡-特點(diǎn)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(jié)構(gòu)緊湊，焦距較短，容易做成高倍率的自準(zhǔn)直儀。主要缺點(diǎn)：直接瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)的視軸（“+”字刻度線中心與物鏡后節(jié)點(diǎn)連線）與自準(zhǔn)直時(shí)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(zhǔn)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(yīng)位于同一條視軸上。特點(diǎn)這種自準(zhǔn)直目鏡能實(shí)現(xiàn)視軸與平面鏡法線重合，且像的對比度好。

4、但光能損失較阿貝目鏡大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；其中一塊分劃板若有垂軸方向移動則造成自準(zhǔn)時(shí)平面鏡法線與視軸不重合，故不如高斯目鏡可靠。三、光學(xué)測量誤差1、誤差的來源歸結(jié)為4個(gè)方面；誤差的分類3個(gè)：定義。P20P21誤差的來源：a、設(shè)備誤差（標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xí)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(xué)模型不完善，采用近似測量方法或由于對該項(xiàng)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(shí)，按照確定規(guī)律變化的誤差稱

5、為系統(tǒng)誤差。 包括儀器的制造誤差、校準(zhǔn)或調(diào)整誤差、標(biāo)準(zhǔn)件的量值誤差等。b、偶然誤差（隨機(jī)誤差）在相同的測量條件下，多次測量同一量時(shí)，誤差的絕對值和符號以不可預(yù)測的方式變化的誤差稱為偶然誤差。c、粗大誤差超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差。四、焦距和頂焦距的測量p321、測負(fù)透鏡焦距時(shí)，焦距與顯微鏡工作距離關(guān)系。由于負(fù)透鏡成虛像，用測量顯微鏡觀測這個(gè)像時(shí)，顯微鏡的工作距離必須大于負(fù)透鏡的焦否則看不到刻線像。若顯微物鏡的放大率為，通過測量顯微鏡讀得y，則得y=y*，即被測透鏡的焦距：2、使用的分劃板靈活應(yīng)用公式進(jìn)行焦距計(jì)算43、思考題：要測量一鏡片的焦距，已知玻羅板上某刻線對的間距為30mm，

6、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(xué)準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直技術(shù)一、激光準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直技術(shù)激光束有很高的亮度和相當(dāng)好的方向性?？衫玫寡b望遠(yuǎn)鏡對激光束再進(jìn)行細(xì)化和準(zhǔn)直。二、自準(zhǔn)直法測量平面光學(xué)零件光學(xué)平行度1、第一光學(xué)平行度、第二光學(xué)平行度定義。 P48角度誤差造成兩平面在入射光軸截面內(nèi)的不平行，稱為第一光學(xué)平行度I棱差則造成垂直于入射光軸截面內(nèi)的不平行，稱為第二光學(xué)平行度II。三、自準(zhǔn)直法測量球面曲率半徑和焦距1、自準(zhǔn)球徑儀（

7、圖2-12）的工作原理（要求會畫原理圖）。P5051一、自準(zhǔn)直法測量球面曲率半徑 以拋光的被測球面作反射面，當(dāng)投射到球面上的光線沿球面法線方向入射時(shí)，反射光線按原方向返回，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(zhǔn)直顯微鏡測量焦距、頂焦距（定義）的測量原理。（夾持器作用）P5354作業(yè) 當(dāng)自準(zhǔn)直顯微鏡3調(diào)焦在被測透鏡2的焦點(diǎn)F上時(shí)，從自準(zhǔn)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(diào)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(zhǔn)像，記下顯微鏡的位置度數(shù)B1；軸向移動自準(zhǔn)直顯微鏡，到調(diào)焦在透鏡表面頂點(diǎn)A上時(shí)又一次獲得清晰無視差的自

8、準(zhǔn)像，再記下位置度數(shù)B2平面反射鏡1被測物鏡2自準(zhǔn)直顯微鏡3自準(zhǔn)直顯微鏡兩次調(diào)焦所移動的距離就是被測透鏡的頂焦距 .當(dāng)自準(zhǔn)直顯微鏡調(diào)焦在被測透鏡焦點(diǎn)F上，并看到清晰無視差的自準(zhǔn)直像時(shí)，繞垂直軸左右擺動透鏡夾持器（擺動范圍±5°以內(nèi)），若看到自準(zhǔn)直像左右移動，則軸向移動被測透鏡，到夾持器擺動時(shí)，自準(zhǔn)像不動，就說明后節(jié)點(diǎn)已位于垂直軸上了。這時(shí)垂直軸中心到自準(zhǔn)直顯微鏡調(diào)焦點(diǎn)F的距離就等于被測透鏡的焦距。測量焦距時(shí)，雖然少了一次調(diào)焦誤差，但增加了確定節(jié)點(diǎn)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(shù)及其應(yīng)用一、光學(xué)測量用的精密測角儀一般

9、的精密測角儀的結(jié)構(gòu)。 P60國內(nèi)外著名的精密測角儀，其角度基準(zhǔn)器幾乎都是利用計(jì)量光柵制成的。計(jì)量光柵還具有信號強(qiáng)、反差高、非接觸、響應(yīng)速度快和便于控制等特點(diǎn)，因此它廣泛應(yīng)用于角度的精密計(jì)量中。 關(guān)鍵部分圓分度器件（度盤、多面體、圓光柵、光學(xué)軸角編碼器、感應(yīng)同步器）二、測角技術(shù)的應(yīng)用1、在精密測角儀上測量棱鏡的角度的原理和計(jì)算公式。 P61 圖3-61、使平行光管視軸和自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡視軸組成一銳角先使構(gòu)成被測角A的一個(gè)工作面轉(zhuǎn)到圖示位置，并調(diào)節(jié)到自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡中看到平行光管狹縫的像。當(dāng)狹縫像與自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分劃板刻線對準(zhǔn)時(shí)，就表明平面的法線正處在該銳角的角平分線上。此時(shí)從度盤上可以取得一讀數(shù)。2在工作

10、臺上可以按圖所示那樣來放置被測棱鏡。這時(shí)轉(zhuǎn)動調(diào)平螺絲3能使平面傾斜，而對平面的影響很小。當(dāng)轉(zhuǎn)動調(diào)平螺釘2時(shí)能使平面傾斜，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(zhì)中的轉(zhuǎn)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(xué)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(zhì)中傳播時(shí)偏折的角度來實(shí)現(xiàn)的，測角技術(shù)是測量光學(xué)玻璃折射率的基礎(chǔ)。并要知道：光學(xué)玻璃折射率是通過測量光線在不同介質(zhì)中傳播時(shí)偏折的角度來換算的。V棱鏡法就是通過測量偏折角的準(zhǔn)確值，計(jì)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

11、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(gè)V棱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光線就要產(chǎn)生一偏折角。偏折角的大小和被測玻璃樣品的折射率n有關(guān)。(上原理圖）V棱鏡法就是通過測量偏折角的準(zhǔn)確值，計(jì)算出被測玻璃的折射率n。測得出射光線相對于最初入射光線方向的偏折角，根據(jù)已知的V棱鏡材料折射率n0，就可以計(jì)算出被測玻璃的折射率n。折射液的作用： 防止光線在界面上發(fā)生全反射； 即使

12、樣品加工90°角不準(zhǔn)確，加上折射液之后，近似于一個(gè)準(zhǔn)確的90°角； 樣品表面只需細(xì)磨，免去拋光的麻煩。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度盤被測物鏡刻線尺望遠(yuǎn)鏡在被測物鏡的焦平面上，垂直于光軸設(shè)置一玻璃刻線尺或者分劃板，其中A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(diǎn)的張角為2w，則當(dāng)刻線尺或者分劃板被照亮后，刻線上A和B兩點(diǎn)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(yuǎn)鏡先后對準(zhǔn)刻線A和B，則望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度就是2w，得出被測物鏡的焦距為 f=y0/tg。6、自聚焦透鏡數(shù)值孔徑測量時(shí)積分球

13、作用。第四章 光學(xué)干涉測量技術(shù)一、干涉測量基礎(chǔ)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(yàn)法，它利用樣板的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)條紋的移動方向判斷面形偏差 玻璃樣板法2、國標(biāo)GB2813-81規(guī)定的光圈識別方法、并靈活應(yīng)用。P81（會讀，會判斷光圈高低，會計(jì)算象散差）補(bǔ)充：在利用玻璃樣板法檢驗(yàn)光學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)共程，哪個(gè)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？p9293

14、5、斐索型平面干涉儀光路P93 4-21 哪兩個(gè)表面產(chǎn)生干涉現(xiàn)象第六章   光學(xué)系統(tǒng)成像性能評測一、星點(diǎn)檢驗(yàn)1、定性評價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。 2、星點(diǎn)檢驗(yàn)原理 p152 通過考察一個(gè)點(diǎn)光源（即星點(diǎn)）經(jīng)光學(xué)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(diǎn)像）的光強(qiáng)分布，定性地評定光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。4、衍射受限系統(tǒng)星點(diǎn)像光強(qiáng)分布5、星點(diǎn)檢驗(yàn)的光路原理圖；最大星孔直徑計(jì)算方法（公式）例題p154156二、分辨率測量1、定量評價(jià)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量，綜合性指標(biāo)。2、三個(gè)判據(jù)各自認(rèn)為準(zhǔn)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

15、的計(jì)算5、不同類型的光學(xué)系統(tǒng)（望遠(yuǎn)、照相、顯微）的分辨率的具體表達(dá)。P159（1）望遠(yuǎn)系統(tǒng)：望遠(yuǎn)系統(tǒng)的物在無限遠(yuǎn)，用角距離表示剛能分辨的兩點(diǎn)間的最小距離，即以望遠(yuǎn)物鏡后焦面上兩衍射斑的中心距0對物鏡后主點(diǎn)的張角表示分辨率 0/f =1.22/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=1/0=1/（1.22F）=D/(1.22f )（3）顯微系統(tǒng)： 顯微系統(tǒng)中以剛能分辨開的兩物點(diǎn)間的距離表示分辨率 0/=0.61/NA 為顯微物鏡的垂軸放大率。3、熟悉國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)組，稱為1號到7號板，即

16、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(gè)不同的方向排列構(gòu)成一個(gè)“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？三、光學(xué)傳遞函數(shù)測量P175 圖6-37 測量過程？傳函圖橫縱坐標(biāo)代表？光學(xué)傳遞函數(shù)由那兩部分構(gòu)成。 第七章   光度測量一、輻射度、光度量基礎(chǔ)1、發(fā)光強(qiáng)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