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即相关条纹),对于高频项,人眼只能感受其平均值,而相关条纹则反映了物体变形引起的物光位相的变化。位相差与光程差的关系为
2


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其中表示激光的波长。当2
时,或者当

为整数)时,处理后的图像上呈现暗条纹,即为光程差变化等于波长整数倍的那些相关点的轨迹。在一般情况下,物体表面的位移是三维的,但在本实验中的光路布置和试样类型使得光程变化只与离面位移有关,如图2所示。入射光线与试样表面的法线夹角为,当试样变形时,表面上任一点P移动到P,产生的离面位移为w,光
2
f程差与离面位移的关系为
w1cos
所以条纹级数与离面位移的对应关系为
w
1cos
7

012)
8
以上推导过程中利用了试样尺寸远小于物距的关系,忽略了高阶微量。
w
光源S

PP
参考光R
相平面
图2光程差与离面位移的关系示意图
仪器用具
1.光学信息处理系统(激光器、扩束镜、准直镜、分光镜、平面镜)2.成像系统及记录系统(CCD、图像采集卡、计算机、打印机)3周边固支中心加载的圆盘试样、直尺
实验内容
1打开激光器的电源,将试样放置在成像透镜前方适当位置,调整物光使其对准试样。2打开数字散斑图象处理系统软件,点击“连续帧显示”,将CCD摄入的图像实时显示。3遮住参考光,调整成像透镜的焦距,使图象显示清晰。4打开物光,点击“固定帧相减”,系统自动采集第一幅图像,作为测量基准,后续采集的图像将与第一幅图像相减后显示。5顺时针旋转试样后部的测微尺稍许,施加离面位移,观察条纹的情况。若无条纹,重新进行步骤14。6测量角,存储和打印图像,以备分析。
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f实验结果及整理
1根据试样变形特点,判定零级条纹的位置,依次标出各个条纹的级数。2计算各级条纹所对应的位移值。3在坐标纸上,画出位移沿水平线变化的曲线(至少有五个点),标出坐标和单位。4对本实验进行必要的讨论,完成实验报告。
思考题
1散斑干涉法的量程受到什么因素的限制?
参考资料
1光测力学教程,赵清澄主编,高等教育出版社,1996年;2现代光测力学,戴福隆等编著,科学出版社,1990年。
注意事项
1.眼睛不可正面直视激光束,以免造成伤害。2.切勿用手触摸光学元件表面。3.遵守纪律,爱护实验设备。
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