夫琅禾费单缝衍射射现象可以用来进行什么实际测量

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单缝衍射的实验观测和研究
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测定单缝衍射的光强分布
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你可能喜欢利用CCD测量单缝衍射的光强分布_潘华锦_百度文库
利用CCD测量单缝衍射的光强分布_潘华锦
潘华锦等:利用CCD测量单缝衍射的光强分布
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利用CCD测量单缝衍射的光强分布
ResearchonMeasuringtheDiffractionLightIntensity
DistributionUsingtheLinearCCD
潘华锦 张 丽 马春庭
(军械工程学院,河北石家庄050003)
摘 要:本文介绍了线阵CCD测量系统的组成,利用线阵CCD对衍射光强分布进行了测量。本文中采用数据处理软件Origin对测量结果中的噪声进行了处理,同时拣出极大值和极小值位置。与用螺旋测微器测量的数据结果相比相对误差为4%。文中分析了影响测量结果的三个主要因素,结果表明,在没有外界光线干扰的环境下,CCD所得到数据结果能够达到很高的测量精度。关键词:线阵CCD;衍射光强;平滑;Origin
在现代工业生产和科学实验中,小尺度物体几何尺寸的精确测量是十分常见的问题。测量中经常采用的方法,除直接用游标卡尺、千分尺等机械式测量器具以外,还广泛采用了基于光学原理的精密测量仪器。光学的测量方法测量精度高,但是通常光学仪器必须用人眼来判定结果,容易引入人为的误差。如果将光学信号转化为电信号,实现对光线强弱的定量判断,测量的精度将会大大提高,CCD的使用使之成为可能。
CCD(ChargeCoupledDevice,电荷耦合器件)是一种光电转换器件,它是在大规模集成电路工艺基础上研制的模拟集成电路芯片。包括日本、美国、加拿大等国在内的十几个主要CCD开发公司推出了上千种型号的产品,极大地促进了CCD在国防、宇航、工业、医学等各个领域的应用。CCD分为面阵CCD和线阵CCD,而线阵CCD因为灵敏度高、光谱响应宽、测量范围大、线性好等优点使得其在一维尺度测量领域显示出独特的优越性能[1]。
在测量中广泛使用的是线阵单色CCD,目前像元通常的尺寸为,有些甚至可以达到4.7μm×4.7μm×4.7μm,像元个数可以达到12000,这样极大地拓展了CCD在测量领域的应用。实际运用中,在保证测量范围的前提下,都力争提高测量精度。当选定CCD的型号后,影响测量精度的主要因素包括:①光源的选择;②测试过程中外界环境的影响;③后期的数据处理。其中前两个因素是决定CCD能否实现高精度测量的前提,而后期的数据处理也是能否得到精确数据的关键之一。2 衍射光强的CCD测量系统
衍射光强的CCD测量系统组成主要由两部分组成,如图1所示。光衍射部分由He-Ne激光器、偏振片、狭缝组成。所用He-Ne激光器带有布儒斯特窗,波长
主要的作用是用它来调整出射光的强度。狭缝为带有螺
旋测微器的可调狭缝,测量精度为0.01mm。第二部分是CCD测量系统,包括CCD组件、预处理电路、A/D转换模块和计算机处理系统等。CCD组件主要由CCD传感器和驱动电路等组成,用来将激光光斑的位置转换为电信号。预处理主要完成对干扰信号的滤波。A/D模块将每个像元的电信号转换为数字信号。计算机处理系统对信号进行有效的信息提取,利用CCD信号采集软件完成CCD光强曲线的即时显示和采集。使用TOSHIBA的TCD1500C作为CCD传感器,TCD1500C为5340像元,每个像元尺寸为7μm×7μm×7μm。
图1 CCD测量衍射光强分布结构图
测量前系统的调整非常重要,调整的好坏对测量结果的影响很大。需要仔细调整的内容有:狭缝的缝宽;狭缝距CCD的距离;衍射光斑的清晰度和对称性;衍射光斑和线阵CCD的平行度。这些因素均会对接受的衍射光强有直接影响。另外在测量过程中还有两个问题需要注意,第一个是光源的亮度,因为CCD的感光范围比较小,容易出现中央亮斑过亮而出现饱和,从而测不出峰值的情况,解决这个问题的方法就是利用偏振片来调整出射光的亮度。第二个需要注意的问题是测量时的环境亮度,环境亮度过高会使测量结果的数值整体偏高,在保证得到最大峰值点的条件下,整个曲线就必须压缩,不利于拣出较小的峰值点,同时环境亮度的瞬时变化会造成信
贡献者:wangkylin
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