基于赛题多角度分析等倾干涉原理及现象

分析了第39届全国中学生物理竞赛复赛第一题涉及的所有考点,对分光板镀膜引起的相位差和干涉场内、外侧条纹不同步的变化规律做出解释,相比官方参考答案给出更基本、详细的原理分析和公式推导及多种解题思路,为参加竞赛的师生对波动光学及实验的基础学习提供更丰富的学习参考.

数字图像处理技术在平面等倾干涉测量中的应用

文章介绍了一种应用数字图像处理技术进行等倾干涉测量的方法。它利用 CCD摄像器件获取等倾干涉条纹 ,然后用数字图像处理技术对获取的干涉图像进行处理、提取中心条纹、测量干涉环直径等操作。文章最后给出了依据这一测量方法进行实验的实验结果 。

根据等倾干涉标准环直径测量平面度的理论探讨

从等倾干涉原理出发推导了标准干涉环直径D0的数学表达式和测量方法,并讨论D0在平晶平面度测量中的重要作用。结合实际的等倾干涉仪CCD成像系统,从理论上研究运用机器视觉技术测量D0变化进而探测空气层厚度细微变化(0.02μm)的可行性,并由此提出机器视觉运用于干涉计量领域应解决的通用性问题。

等倾干涉法测量小孔径圆柱形腔特征长度

激光等倾干涉法是一种准确度较高的测量Fabry-Perot腔形式圆柱腔长的方法。对于一些需要进行小孔径腔体长度测量的情况,采用等倾干涉法受到腔体孔径、激光发散角、入射角等各种条件的限制。基于激光等倾干涉原理,分析了腔体孔径、激光发散角和倾斜角,聚焦透镜等对等倾干涉测量的影响,并计算分析了图像采集感光芯片最小的感光范围。计算和实验验证结果表明:对于长度分别为65 mm、80 mm、130 mm和160 mm的圆柱共鸣腔,腔体光学孔径最小半径为2.13 mm;激光发散角不应小于0.8°;感光芯片的感光范围应大于5 mm;同时得到了激光倾斜角和发散角的对应关系。该分析为了用于定程圆柱声学共鸣法准确测量Boltzmann常数的需要,同时可以为小孔径Fabry-Perot腔测量提供一些参考。

基于平面等倾干涉原理的平面度视觉测量系统

介绍一种基于平面等倾干涉原理的机器视觉高精度平面度测量系统。它利用等倾干涉原理 ,通过CCD提取随平面度变化的明暗相交干涉圆环条纹信息 ,根据条纹中心不变性和中心对称性 ,以开始测量点适当级次条纹中心为参考条纹 ,间隔 90°建立 4个扇形窗口 ,对窗口内条纹信息处理 ,得到细化后条纹与参考条纹径向间距 ,参照前一测量点干涉条纹径向位置 ,得到干涉条纹在各测点的变化量N。该N值既能反映出半波长整数倍 ,又能反映半波长小数倍的测点高度差信息 ,利用最小二乘原理 ,处理N值 ,得到极高精度的平面度测量误差。

激光等密度等倾干涉条纹法测定透明介质的厚度和折射率

提出用迈克尔孙干涉仪等密度等倾干涉条纹法测定透明介质（玻璃、薄膜等）的厚度和折射率的方法．实验证明，这种方法是正确、有效和简便的．

多个等倾干涉条纹同时形成的理论与实验研究

通常情况下在迈克耳逊干涉仪上只能观察到一个等倾干涉条纹,但是实验中只要调节得当,可以同时观察到4个等倾干涉条纹,而且变化规律相同.本文根据迈克耳逊干涉仪构造原理、等倾干涉条件和菲涅尔公式,对迈克耳逊干涉仪同时形成多个等倾干涉条纹的实验现象进行理论和实验研究.

等倾干涉条纹在SPR现象中的规律研究

对叠加在SPR曲线上的等倾干涉条纹的变化规律进行了研究。通过计算干涉条纹周期随入射角度的变化,发现干涉条纹周期在原SPR谐振角附近,存在着一个奇异的尖锐的突起,称之为SPR干涉谐振峰,尖峰所对应的入射角称为干涉谐振角θint-SPR.对干涉谐振角θint-SPR与敏感膜厚度和折射率的关系进行了计算与分析。理论计算表明:干涉谐振角θint-SPR与敏感膜厚度和折射率有着良好的线性关系,并与SPR谐振角θSPR的线性具有相同的量级,这说明可以通过测定干涉谐振角θint-SPR来检测金膜表面的生物分子相互作用,从而提出了一种确定SPR峰值移动的全新的方法。

大顶角等腰劈的等倾干涉原理

依据波动光学关于光的干涉原理,分析和介绍了一种能产生等倾干涉现象的大顶角等腰劈干涉装置,推导并讨论了该干涉结构发生等倾干涉的条件及干涉条纹的分布规律;同时指明等腰劈的等倾干涉原理对于薄膜干涉的相似性或等价性,并讨论了其在光学领域可能的应用领域;强调了其对光学干涉的教学研究的辅助作用及内容扩充。

基于机器视觉与等倾干涉术的平面度测量装置

为实现平晶平面度的快速测量,运用机器视觉技术对等倾干涉仪进行改造。计算机对CCD采集的干涉图进行实时处理,再利用所有像素样本点(约4 000个)的最小二乘法同时拟合出多条干涉环直径并计算标准干涉环直径D0。对平晶表面不同的检定点,测量软件均能根据其实测D0值计算平面度。改造后的干涉仪不但显著提高了工作效率,且大大降低了劳动强度。

迈克尔逊干涉仪一般等倾干涉花样的特性分析

文中用数学分析方法描述迈克尔逊干涉仪的平面镜Ｍ１与Ｍ２成任意角度时等倾干涉花样的变化特征，探讨了引起干涉条纹位置和条纹间隔变化的一般规律，并对其变化产生的原因进行了分析．

矩形腔的等倾干涉原理

依据波动光学关于光的干涉的原理,具体而详细地分析了一种能产生等倾干涉现象的矩形腔干涉装置,推导并讨论了该结构发生等倾干涉的条件及干涉条纹的分布规律。理论推导与实验结果相互印证,文中讨论了这一等倾干涉原理在光学技术的各领域,尤其是在二维微位移光学传感方面的应用前景,并强调了其对光学干涉理论的教学实践与教研内容的扩充与辅助作用。

分振幅双光束等倾干涉中半波损失的讨论

为研究光经过透明平行平板后出现的两束主要反射光之间是否存在半波损失,利用菲涅耳公式和矢量分解再求和的方法,以它们在p、s方向的分振动是否分别反向,且各自方向上的振幅比相等作为判据进行分析,结果发现只在两种情况下有半波损失:第一种是透明平行平板处于均匀的透明媒质中,光以Brewster角斜入射透明平行平板时有半波损失;而透明平行平板处于两种折射率不同的环境媒质之间时不会有半波损失。第二种情况是光束正入射透明平行平板,且当透明平行平板的折射率与周围环境透明媒质的折射率相比处于最大或最小时,将有半波损失。其它情况则没有半波损失。

用计算机模拟分析等倾干涉的时间相干性

等倾干涉的时间相干性有别于等厚干涉的时间相干性,其干涉条纹可见度与面光源的入射角有直接的关系,通过计算机绘制的可见度与入射角对应的关系图形,分析了光源的非单色性对等倾干涉条纹可见度的影响并将研究范围扩充到多个周期,对光的时间相干性理论作了进一步的补充.

基于等倾干涉的声波解析实验

激光检测的音频解析系统是将激光射在声源附近的玻璃表面,玻璃受到声压作用发生微弱同频率振动,激光照射到玻璃后上下表面返回的光发生等倾干涉,且玻璃振动引起反射光斑位置发生移动,光斑位移量与玻璃振动幅度成线性关系,通过检测干涉光斑位移引起的光强变化并对接收到的光信号进行光电转换和放大解析实现声音的还原。

等倾干涉图样的Origin软件仿真研究

等倾干涉是波动光学教学中重要的知识点,学生在理解该知识点时存在一定障碍.采用严谨的理论推导得出光强分布函数,然后建立空间干涉模型.根据光强分布函数,使用Origin软件仿真得出等倾干涉的图样,并分析干涉条纹的分布特征.从模拟的干涉图样可以看出条纹的分布呈现非均匀性.亮纹的宽度随着远离图样中心位置按照指数函数的形式衰减.通过分析,学生能够清楚认识等倾干涉的本质,并系统掌握等倾干涉图样的分布特征.

迈克耳孙干涉仪实验中等倾干涉环的计算机模拟

根据薄膜干涉原理分析了迈克耳孙干涉仪实验中的等倾干涉现象,得到了接收屏上的光强分布与入射角的关系.采用计算机模拟的方法,用Matlab编写程序,运行后得到了迈克耳孙干涉仪等倾干涉环的图样.

等厚干涉与等倾干涉之比较

对牛顿环等厚干涉和薄膜等倾干涉条纹形成原理,干涉条纹的半径、间距、干涉级次等进行比较和分析,揭示两种相似条纹的本质区别。

用分光计观察入射角变化时的等倾干涉图样

在分光计上可观察到等倾干涉图样随入射角不同而变化的现象 ,本文介绍观察这一现象的方法 ,并对此现象的成因作简要分析。

基于等倾干涉原理测液体折射率

在传统迈克尔逊干涉仪的基础上,设计安装了一个带有石英窗口的盛液槽和一套三维可调悬臂动镜组件,利用等倾干涉原理,测量了水和不同质量分数葡萄糖溶液的折射率。结果表明,该仪器在保证测量准确度的前提下,测量精度高,操作简单,易于调节,便于维护,并且应用广泛。该实验既可以在实验教学中作为一个基于迈克尔逊干涉仪测量气体和液体折射率的扩展实验,也可以应用于实际生产测量。