基于APD的干涉条纹抖动量测量研究(2)
时间:2018-08-20 14:45 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.1 研究背景 在使用迈克尔逊干涉仪作为主要实验仪器的物理光学实验中，一般要求在观看完干涉图像之后，读取视场内干涉条纹的条纹移动数量，之后以此为基准来计算光源的波长。但这并不像听起来的那么简单，实验者将实验仪器调整好之后，要一边缓慢转动微动手轮，一边计算干涉条纹中心部位“缩进”或“冒出”的条纹数。 在大学物理实验中，这个实验更显得尤为重要，实验着需要时刻保持注意力高度集中，稍有疏忽，便会导致漏读或错读条纹数目，直接影响最终实验结果。 由于人眼以及设备的不确定性，同一个人多次读取一组数据或者不同人读取同一组数据都会存在误差，为了使实验数据足够准确，这就需要多次重复实验步骤。在这一漫长枯燥的过程中，很容易产生视觉疲劳和心情浮躁，错误发生的几率更是成倍增长。 在智能自动已经普遍的年代，这种重复的机械步骤所消耗的时间和精力相比于收益实在不能划上等号。因此，一种智能条纹计数设备的研发开始被人们所重视。 1.2 发展现状 2 实验基础原理 2.1 干涉原理 当两列光波在同一介质中传播并发生重叠时，在重叠范围内的介质中的每个点都处于这两个波的同时作用下。若波的振幅不大，则此范围内的介质质点所产生的振动位移量是各个波动所造成位移的矢量之和，这就是波的叠加原理。若两波的波峰（或波谷）在同一时间传播到同一点，可以认为这两个波在这个点具有相同的相位，那么干涉波在这一点会具有最大的振幅，称为相长干涉（或建设性干涉）；如果其中一个波的波峰在某一点遇到另一个波的波谷，那么在这一点两波反向，干涉波的振幅在这一点为最小，我们称之为相消干涉（或摧毁性干涉）。 2.2 干涉条纹的光强 两束光产生干涉现象后，所得到的干涉条纹的每一点的光强与这两束光线的光程差（相位差）有关：当相位差δ=0、2π、4π或为2π的其他整数倍时光强最大；当相位差δ=π、3π、5π或其他π的奇数倍时光强最小。干涉条纹的清晰度可以由光强最大值与最小值所产生的和差值所定义。 光波作为一种电磁波，它的强度I的定义定义为在单位时间内，与传播方向垂直的方向上单位面积内能量对时间的平均值，即玻,印,亭,矢,量,对时间的平均值，它可以用数学表达式表示为： (2-1) 从而可以用<E2>这个量来表示光强。对于单色的光波场，电矢量E可以写为 (2-2) 这里复振幅矢量用A(r)代表，在笛卡尔直角坐标系下可以写成分量的形式 ，i=1,2,3 (2-3) 这里ai(r)是在三个分量上的实振幅，对于平面波来说有ai(r)=ai，即振幅在各个方向上均为常数。Φi（r）是在三个分量上的相位，Φ（r）=k•r—δi，δi是常数，用来表示偏振。 (责任编辑：qin) |