面光源情况下的Newton环干涉条纹

给出了Newton环实验装置反射镜在非 45°角情况下 ,平凸透镜的曲率半径公式 ,通过分析推导了面光源情况下的平凸透镜曲率半径的公式 ,指出了这种情况下条纹的重叠 ,给出了不加透镜L或平行光管情况下平凸透镜的曲率半径公式 .

大学物理教学中基于转移矩阵法的薄膜干涉探讨

转移矩阵法是研究介质膜或势垒中的光子或电子输运的一种理论计算方法。本文结合广泛用于光学传输的转移矩阵方法,对“大学物理”中的劈尖干涉和牛顿环现象进行了数值模拟。研究发现转移矩阵方法不仅可以解决接触面为平面的劈尖干涉,还可以解决接触面为曲面的牛顿环现象。此研究不仅可以辅助课堂教学加深学生对薄膜干涉问题的理解,还可以激发学生对于科研的热情,培养学生利用数值计算方法解决生活中的实际问题。

Matlab对牛顿环半径实验的多种数据处理方法分析及可视化

在“大学物理实验”中,数据的处理尤为关键。本文以光的等厚干涉测量牛顿环曲率半径为例:首先采用Matlab对不同的实验数据处理方法进行模拟,比较逐差、最小二乘和加权平均三种数据处理方法和误差分析,并计算了不确定度,发现最小二乘法展现了最优的拟合结果,具有最小的误差;其次使用MATLAB成功生成了牛顿环的可视化图像,展示了不同光波长和牛顿环半径下的实验结果。比较数据处理方法优劣和实验可视化有助于直观理解和展示实验现象,为实验结果的分析提供了有效的辅助工具。

弦长代替直径测量牛顿环曲率半径的不确定度的分析

牛顿环实验中,测量干涉环的直径是本实验的重点与难点.本文将证实一个结论:弦长代替直径,测量牛顿环曲率半径的方法会影响结果的B类不确定度.当线性拟合的相关系数非常接近1时,B类不确定度不可以被忽略.另外,从理论上分析了弦长代替直径的测量方法所具备的优势,给出了因变量B类不确定度的计算方法.

稳态视觉诱发电位的脑机接口范式及其信号处理方法研究

在概述国内外稳态视觉诱发电位脑机接口技术研究的基础上,针对传统稳态视觉诱发电位(SSVEP)在脑-机接口(BCI)系统应用中存在的问题,在范式设计方面,分别提出了基于牛顿环、高频组合编码和幅值调制的SSVEP的3种BCI范式。针对脑电信号微弱、辨识困难的问题,提出了基于随机共振机制的稳态运动视觉诱发电位增强方法;针对高频组合编码稳态视觉诱发电位(CCH-SSVEP)新范式响应信号的非平稳、弱信号特征,提出基于改进的希尔伯特黄变换的CCHSSVEP响应信号处理方法,提高了识别率。在系统应用方面,将牛顿环运动刺激范式与运动场景相结合,设计了场景结合导航技术,相对于传统方法,将刺激目标关联具体的物理位置,导航效率显著提升,将运动场景与刺激目标结合的所见即所得的方式提升了用户预选目标效率以及路线规划能力,同时也有利于用户集中注意力,提高脑电信噪比。最终,将该技术成功地应用于残疾轮椅的脑电导航控制中,取得了令人满意的效果。

基于LabVIEW的牛顿环实验动态仿真

虚拟仪器是现代仪器的一个主要发展方向,也是实验和教学的重要补充方式。本文基于LabVIEW设计了虚拟牛顿环实验演示仪,一方面,利用LabVIEW强大的功能模拟了牛顿环实验的光强分布图,使虚拟仪器的整个实验仿真过程动态、直观、形象,可直观地分析各参数对干涉结果的影响;另一方面,虚拟仪器的使用不受环境的限制,可为理论教学和实验教学过程所用,从而加强学生对光干涉理论的理解。

基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究

以平板理论为基础,利用牛顿环应力变形导致干涉图样的微小变化,提出一种基于光干涉法测量玻璃体应力的无损测量方法。理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系,利用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置,实验研究了施加应力与干涉图样的变换关系,通过理论分析与实验比较,证明了用牛顿环干涉法测量应力的可行性。利用该装置及方法对光学玻璃试样的应力进行测量,测量结果与实际施加的应力进行比较,误差最小为0.8%。

对牛顿环干涉实验中若干问题的研究

该文对牛顿环实验中关于干涉条纹形成的定域、牛顿环中心暗斑和亮斑起因及其对测量结果影响、实验始测级数选取以及实验扩展等若干问题进行了分析及探讨。

红外成像系统中激光耀斑成因机理

在使用CO2激光干扰红外热像仪时发现了大面积同心圆环状激光耀斑。针对激光耀斑的形状,综合考虑等厚干涉的形成条件、等厚干涉条纹的形状、热像仪光学系统的结构、热像仪的光阑结构、光学元件在出现损伤后生成的衍射条纹形状、圆孔衍射的光斑形状、CO2激光的热效应等因素,对其成因从干涉、衍射和热像仪光阑二次成像等角度进行了分析,对部分原因进行了实验验证和仿真分析。研究结果表明:该激光耀斑是热像仪光学系统中的透镜组在激光多次作用后发生等厚干涉而形成的牛顿环。

等厚干涉实验中牛顿环暗纹直径自动测量方法

为满足远程实验测量需要,针对传统等厚干涉实验中牛顿环测量误差较大问题,提出一种牛顿环暗纹直径自动测量方法。与传统测量方法相比,该方法缩减了测量时间、提高了测量精度,测量得到的牛顿环曲率半径误差缩小到2.2%~2.7%范围内,并为实现等厚干涉实验的远程测控提供可靠的技术支持。

将牛顿环实验改造为综合性实验

对牛顿环实验的教学内容从4个方面进行了拓展,将该实验从验证性实验提升为综合性实验,有利于学生加深对等厚干涉现象的理解,激发了学生对物理实验的兴趣,提高了学生的综合能力。

再论牛顿环干涉装置的若干变异结构

依据光的波动本性及干涉原理,采用分类归纳的方法给出牛顿环干涉装置的其他几种变异结构及其统一的环纹分布规律,推导并分析了其干涉条件.理论推导表明:这些变异结构在环纹分布规律方面均等效于牛顿环干涉仪,并满足一个统一的公式:任意两环纹直径之平方差是一个无关于干涉序的恒量.同时发现:浅近切割式与非接触式牛顿环干涉结构在表面科学(如表面沉积及液 固湿润现象)研究方面以及在光学检测及微位移传感技术方面的应用前景;所述原理已得到实验的初步检验证明.

应用CCD的透镜曲率自动测量系统

本文介绍了一种以线阵ＣＣＤ固态图像传感器取代读数显微镜，能自动测量和实时显示结果的透镜曲率测量系统，论述了系统的工作原理、软件和硬件的设计及装置的测量误差。

基于对称相关的牛顿环参数自动测量

根据牛顿环的对称性特点,提出一种牛顿环参数自动检测方法。首先对采集到的牛顿环干涉条纹进行对比度增强处理,提高条纹对比度;根据牛顿环的对称性,使用互相关方法确定牛顿环中心;计算通过牛顿环中心直径上的灰度极小值位置,确定各级暗环的直径,计算出牛顿环的参数。使用本方法对曲率半径为855.1mm的平凸透镜进行了实验验证,选取沿水平方向及45°方向进行计算,沿水平方向和45°方向得到平凸透镜的曲率半径分别为851.9、861.9 mm,相对误差为0.37%、0.80%。

基于虚拟现实技术的牛顿环实验设计

以大学物理中的牛顿环实验为例,开发了以3DS max、Cult3D、JavaScript和Flash为核心设计技术的大学物理虚拟实验,弥补了传统实验中的缺陷。介绍了虚拟牛顿环实验的开发流程、实现内容及操作方法等,对大学物理实验内容和虚拟技术之间的有效交融进行了研究。通过与传统实验结果的对比,彰显了虚拟技术在现实中应用的优越性。

基于图像处理的牛顿环应力测量方法

根据牛顿环受力变形导致干涉图像发生微小变化的特点,提出了一种基于图像处理的牛顿环应力测量方法。首先采用自行设计的可安装在读数显微镜上的CMOS图像采集装置代替人眼作为接收器采集牛顿环图像;然后利用直方图均衡化与高斯高通滤波算法对牛顿环图像进行增强处理,增加其对比度,通过SUSAN算子与霍夫变换有效地对牛顿环图像的边缘不连续圆进行补足处理,对处理的图像做垂直投影,实现在不断施加压力情况下牛顿环半径的测量;最后通过实验验证了应用牛顿环应力变形图像测玻璃体应力的可行性,应用图像处理测得透镜曲率半径的相对误差缩小到0.2%~6.5%范围内,测得应力的相对误差缩小到0.7%~9.9%范围内,应用图像处理测量玻璃体应力,误差减小且方便。

步进电机脉冲当量及回程差的微位移测量系统

为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差,提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源,配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量,具有1/400波长的位移分辨率。与传统测量方法相比,其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高,特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。对TSA50-C型商用步进电机进行了测量。结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。结果表明,对于5μm以下的脉冲当量及回程差的测量,该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。

视频激光干涉牛顿环中心的实时提取技术

介绍了利用视频技术检测激光束牛顿环中心的方法,为准直应用提供了参考。实验表明,快速Hough变换可以获取理想的检测结果。

基于Origin的牛顿环实验数据处理方法

用Origin软件对牛顿环实验的数据进行线性拟合与作图,拟合的结果与所作图形均与传统的最小二乘法进行数据处理的结果相吻合.实验表明:利用软件处理的实验数据与作图,具有简洁、快捷与直观等特点,避免了人为因素所造成的误差.

光源的相干性对牛顿环干涉条纹的影响

利用波前理论中的相因子分析法分别对牛顿环装置在相干光和非相干光照射下的干涉条纹进行分析.理论分析表明,在相干光照射下,主要有2套干涉条纹,且条纹半径随空间位置变化而变化,当在平凸透镜顶点附近观察时,条纹半径公式与教材中一致;在非相干光照射下,只有空气层上下表面反射的光形成干涉条纹,条纹定域在平凸透镜曲面之上的附近区域,条纹半径公式近似与教材一致.