波前函数法在光波干涉教学中的应用

本文介绍了波前函数的概念,并利用波前函数法分析讨论了光的杨氏双缝干涉和薄膜干涉现象.传统光程法在讨论两列波干涉时比较直观简单,但在讨论多列波干涉的情况下,光程法简单性的优势将无从体现.和传统的光程法相比较,在讨论多列波相互叠加时,波前函数法的优势凸显,另一方面,波前函数法充分体现了波动的物理思想,刻画出电磁波的传播和叠加的物理图像,有助于学生深层次理解波动概念.

大气相干长度的瞬时测量

由于差分像运动监测法测量大气相干长度需要多帧统计,本文应用波前结构函数法,提出了一种大气相干长度的瞬时测量方法。该方法通过Shack-Hartmann波前探测器测量单帧短曝光畸变波前的Zernike系数;然后减去光学系统初始像差的Zernike系数,去除倾斜项,计算波前结构函数;最后,与满足Kolmogorov湍流理论的大气短曝光理论波前结构函数进行最小二乘拟合,得到瞬时大气相干长度。利用湍流相位板构造了相应的测试系统,并进行了外场实测对比。结果表明:提出的基于波前结构函数法的测量结果与差分像运动监测法的测量结果基本吻合;不同格林伍德频率下,标准差与均值之比小于4.1%,稳定性较好;外场比对累计16个夜晚,得到的平均偏差小于0.45cm。该方法可以实现空间目标大气相干长度的单帧瞬时测量,并可用于观测站点的视宁度、自适应光学系统内部大气湍流强度和地基大口径望远镜主镜视宁度的监测。