菲涅耳双棱镜干涉实验的拓展研究

传统的菲涅耳双棱镜干涉实验中,狭缝到屏的距离是通过光具座直接读出的,这样会带来明显的误差。针对这个问题,通过测量放大像间距和缩小像间距来精确计算出狭缝到屏的距离,进而计算出He-Ne激光的波长。该方法有效地减小了实验误差,显著提高了测量结果的精确度。利用Mathematica软件对实验中获得的干涉条纹进行二维和三维的仿真模拟,得到了理想的干涉条纹图像,使实验结果更具形象化;同时进行了正交型双棱镜干涉的探索性实验,使用Mathematica获得了光强分布的三维模拟干涉图像。以上研究结果提高了双棱镜干涉实验的精确度,拓展了教学内容,达到了理想的教学效果。

基于双棱镜的矩形顶管自动引导测量系统研究

矩形顶管机头姿态测量参数众多,人工测量效率较低,严重影响了顶进施工进度。为实现矩形顶管机头姿态及轴线偏差的快速准确测量,提出一种基于电控双棱镜的矩形顶管机头姿态自动测量系统,利用双棱镜测量数据分别求解不同安装环境下的矩形顶管机头中心的平面、高程坐标,以及机头滚动角,并分别阐述了自动引导测量系统的顶进里程、轴线偏差、机头侧向翻转及俯仰偏差的解析原理,从而获取最为接近真值的机构姿态变化数据;并利用某地铁车站地下通道项目对该系统的可靠性进行分析验证。结果表明:自动引导测量系统与人工校核成果最大偏差为平面0.84 cm、高程1.22 cm,基本一致,满足顶管施工轴线控制及纠偏要求;顶管工程贯通误差为平面2.25 cm、高程4.38 cm,满足顶管工程贯通限差要求。因此,基于电控双棱镜的矩形顶管自动引导测量系统能够较为准确地获取机头姿态及轴线偏差数据,具有较强的可靠性和适用性,为矩形顶管机头姿态信息的自动化测量提供了新的方向。

基于菲涅尔双棱镜的在轨小角度测量方法

利用菲涅尔双棱镜反射测量三维小角度的方法是一种利用成一定夹角的两面反射镜代替单块平面反射镜的改进型自准直测量方法,通过建立反射光斑位移与反射镜旋转角度的数学关系,求解获得空间三维角度变化。但是在传统菲涅尔双棱镜测角方法的建模中,物体的空间角偏转状态由一个固定顺序的动态转角过程给定,其建模方式求解结果不唯一,且转角表达不直接。针对用于在轨三维小角度测量的菲涅尔双棱镜测角法,提出了一种新的建模方式,构建了初始状态与最终状态的空间角度变化的数学关系,该模型不受转角顺序的影响,其求解结果具有唯一性,且对于三维角度偏转表达更为直接、客观,同时使得菲涅尔双棱镜三维测角法适用于更大的测角范围。最后,通过仿真计算验证了这种建模方式的正确性。

基于虚拟双目的条纹结构光三维重建

为解决传统双目条纹结构光三维重建存在的同步性和成本高等问题,提出了基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法。采用单相机和两块双棱镜及投影仪设计了具有双目视觉功能的虚拟双目条纹结构光三维重建系统。通过双棱镜折射和分光改变被测对象表面反射光的路径,使用一个相机同时完成多视角的图像采集。通过多频外差法和立体匹配、双目标定得到被测对象的深度信息并重建点云。实验表明,文中提出的方法和真实双目结构光方法测量标准球的均方根误差分别为0.0379 mm和0.0305 mm。文中提出的方法可促进双目条纹结构光技术在快速、低成本、小型化等方面发展,同时该方法可推广到彩色相机条纹结构光三维重建及投影散斑结构光三维重建。

昆虫自由飞行参数的双棱镜虚拟双目测量

通过像机前加一个双棱镜实现单像机的虚拟双目拍摄,根据立体视觉原理可以获取空间点三维信息,该装置被用于测量昆虫自由飞行运动参数。如果双棱镜和像机摆放得当,可以简化立体视觉测量中对应点匹配这一最难步骤。实验获得了蜻蜓直飞过程中的一系列运动参数,将这些参数结合起来考察对于研究昆虫飞行机理非常有意义。特别地,我们对昆虫飞行中翅膀的柔性效应进行了初步讨论。

用双棱镜测激光波长的简单方法

对传统的双棱镜测激光波长实验进行改进,用He-Ne激光器代替钠灯,去掉狭缝,用屏或墙代替移测显微镜,并采用一次成像法测两虚光源间的距离.改进后的装置简便易行,现象明显.

利用菲涅耳双棱镜研究光的干涉现象

简要地给出了菲涅耳双棱镜干涉实验的基本光学原理和实验过程;重点对在实际教学中常见的观察不到干涉条纹、测量误差较大、凸透镜的选择、干涉条纹不均匀等情况进行了详细地讨论,并给出了解决问题的方法.

双棱镜干涉4种实验方法的研究与探讨

从理论和实验两方面对双棱镜干涉实验常用的4种实验方法进行了分析和比较,指出了各自的优缺点和不同之处,得出了双棱镜干涉测波长的最佳实验方案,并提出了2条提高测量精度的改进意见.

双棱镜改变写入Bragg波长的相位掩模技术(英文)

将一种可旋转的双棱镜引入到相位掩模技术中以改变光栅的写入Bragg波长.在该系统中,光纤光栅是由来自可旋转双棱镜所形成的波长为248nm的紫外干涉条纹写入的,其中,相位掩模被用作1级衍射光的分束器,通过双棱镜的旋转可改变两写入光束的交叉角.为了初始化Bragg波长的参考值,双光栅的顶角由相位掩模的1级衍射角和双棱镜的折射率确定.因为在～100nm范围内两光束的非对称旋转对光栅周期的改变是5×10-4nm,双棱镜引入的光栅的闪耀可忽略.当Bragg波长的移位为1nm时,棱镜最大的旋转角为～1degree,最小的旋转角是～2.4min.与Talbot干涉仪中平面镜的旋转角～23s/nm相比,该相位干涉仪中棱镜的旋转精度降低了2～3个数量级.

菲涅尔双棱镜参数的综合测定

通过综合"菲涅尔双棱镜测量钠黄光波长"、"分光计"、"等厚干涉"等实验中的几何光学和干涉光学的方法实现了对菲涅尔双棱镜折射率n,楔角α的测量,并提出了一种非接触测量厚度的方法,即用统计方法间接测量了双棱镜的厚度h.另外此种方法指出了"菲涅尔双棱镜测量钠黄光波长"实验虚光源与狭缝位置的不同,对实验系统误差的修正有一定参考意义.

数字成像技术在光学实验中的应用

以双棱镜干涉实验为例,针对光学实验中传统观测手段存在的弊端,进行实验改进。通过引入数字成像技术,并结合传统方法,增强了实验直观性,且便于测量。

在分光计上做双棱镜干涉实验

提出在分光计上做双棱镜干涉实验的实验方法,并论述了该方法的实验原理,给出了测量光波波长的公式.该方法克服了在光具座上进行实验时的调节难度大、不易测量和测量误差大等问题.

大学物理实验中研究性实验的开设探讨

基于通过对现有实验项目的改造,在大学物理实验中开出研究性实验.本文选用菲涅耳双棱镜干涉实验,选择提高测量精度的思路,对影响实验测量精度的因素进行深入地分析,学生借助已学知识研究改善实验精度的措施.结果表明:光源线度、光束光强比和光源和棱镜间距必须恰当调整才能准确测量光波波长.

双棱镜实验中等大成像法测光波波长

针对双棱镜干涉实验中二次成像法存在的缺陷,提出一种新的测量光波波长方法:等大成像法.通过对等大成像法原理阐述、误差理论分析,并与二次成像法作比较,得出该方法的优点:原理简单、操作简便、测量精度较高.该方法也是对二次成像法的进一步完善和补充.

物像等大法测量双棱镜干涉中虚光源间距

对菲涅耳双棱镜干涉测钠光波长实验中应用二次成像法测量双虚光源间距的相对误差进行分析,指出小像的测量误差是影响测量双虚光源间距的主要因素,提出改用当虚光源位于透镜前2倍焦距时物像等大的测量方法,可较为准确的测量双虚光源间距和双虚光源到测微目镜的分划板的距离.

双棱镜干涉实验中调节方法的改进

分析了双棱镜干涉实验中传统调节方法存在的缺陷,改进了调节方法,使调节方法、步骤清晰,消除了传统调节方法中存在的某些盲目性,使学生能很快调节出干涉条纹,提高了实验效率。

双棱镜干涉测量的改进

多年来有关双棱镜干涉的工程测量和实验教学,必须在D>4f条件下进行测量,文中经过理论论证和多次的实验研究,对原有的测量方法进行改进,在不降低测量精度的情况下使得测量的可靠操作性大大增强。

双棱镜测钠黄光波长实验中的不确定度和准确度的研究

使用一次成像法和二次成像法对双棱镜测钠黄光波长实验的实验数据进行处理,指出虚光源所成实像的测量对波长测量的不确定度贡献最大;之后进行了误差分析,并将一次成像法和二次成像法相结合,用二次成像的共轭性对源像距离进行修正,可以提高实验的准确度,实验结果得到了较好的改进.

正交双棱镜实现多光束干涉

利用2个相互平行正交放置的菲涅耳双棱镜,实现空间分波阵面的四光束干涉.用Mathlab软件对实验进行仿真模拟,计算机模拟的光强分布图与实验所得的光强分布图照片符合较好.

光脉冲测量系统中菲涅尔双棱镜参数设计

基于单发频率分辨光学开关法的飞秒脉冲测量系统,理论推导光束经菲涅尔双棱镜分光与聚合产生的时间延迟,得到菲涅尔双棱镜底角、折射率和脉冲光斑半径的关系.时间延迟在x方向成线性关系,有利于进行时间延迟标定.根据所测飞秒脉冲的半高全宽,可估算所需光斑大小和菲涅尔双棱镜底角,为菲涅尔双棱镜的选择提供了理论依据.