董鸿博：开题报告.docVIP

毕业论文 开 题 报 告 课题名称 干涉测微小物体长度的方法研究 院 系 理学院 专业班级 应用物理1001班 姓　 名　 董鸿博 评 分 指导教师 祝威 2014年3月21日 天津商业大学 干涉测微小物体长度的方法研究 班级 应用物理1001班 姓名 董鸿博 学号1 综述 1.1 选题背景 物理学中，干涉是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新波形的现象。例如采用光学分束器将一束来自单色点光源的光分成两束后，再让它们在空间中的某个区域内重叠，将会发现在重叠区域内的光强并不是均匀分布的：其明暗程度随其在空间中位置的不同而变化，最亮的地方超过了原先两束光的光强之和，而最暗的地方光强有可能为零，这种光强的重新分布被称作“干涉条纹”。 在历史上，干涉现象及其相关实验是证明光的波动性的重要依据，但光的这种干涉性质直到十九世纪初才逐渐被人们发现，主要原因是相干光源的不易获得。为了获得可以观测到可见光干涉的相干光源，人们发明制造了各种产生相干光的光学器件以及干涉仪，这些干涉仪在当时都具有非常高的测量精度：阿尔伯特·迈克耳孙就借助迈克耳孙干涉仪完成了著名的迈克耳孙－莫雷实验，得到了以太风观测的零结果。而在二十世纪六十年代之后，激光这一高强度相干光源的发明使光学干涉测量技术得到了前所未有的广泛应用，在各种精密测量中都能见到激光干涉仪的身影。现在人们知道，两束电磁波的干涉是彼此振动的电场强度矢量叠加的结果，而由于光的波粒二象性，光的干涉也是光子自身的几率幅叠加的结果。 而干涉测量技术则是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。与一般光学成像测量技术相比，干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。随着激光技术的出现及其在干涉测量领域中应用，使干涉测量技术在量程、分辨率、抗干涉能力、测量精度等方面有了显著的进步。从光学零件的质量控制到光学系统的象质评价，从经典的光学技术到自适应光学工程，现代干涉测量技术的应用领域不断扩展。另一方面，现代数字图像处理技术、传感器技术和计算机技术使干涉图像判读技术实现了计算机实时自动判读，大大提高了干涉测量的精度和灵敏度。 干涉条纹是干涉场中光程差相同点的轨迹。根据干涉条纹的形状、方向、疏密以及条纹移动等情况，可获取被测量的有关信息。按光波分光的方法，干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。按相干光束传播路径，干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。按用途又可将干涉仪分为两类，一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量，进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等，即所谓静态干涉；另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量，进而求得试样的尺寸大小、位移量等，即所谓动态干涉。 分波面是从同一光源等位相面上分两光束产生干涉(如：杨氏双缝干涉)；分振幅是利用分束镜的反射和透射分出两光束产生干涉(等倾干涉和等厚干涉)。 1.2 论文选题的目的及意义 近年来随着微机械技术的迅速发展及大量应用对机械部分的微小位移进行精确测量就越来越重要。利用干涉现象可以检测加工过程中工件表面的几何形状与设计要求之间的微小差异。光学干涉测量技术作为一种非接触式测量技术具有精度高、稳定性好及结构简单等优点 绝大多数光学干涉测量都是利用两相干光的光程差或是相位差来进行长度测量 式中，为两束光到达某点的光程差；、分别为两束光的光强；为光波长。干涉条纹是光程差相同点的轨迹，以下两式分别为亮纹和暗纹方程： 式中，为干涉条纹的干涉级 干涉仪中两支光路的光程差可表示为 式中，、分别为干涉仪两支光路的介质折射率；、分别为干涉仪两支光路的几何路程。 当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化，干涉条纹也随之变化。通过测量干涉条纹的变化量，可以获得与介质折射率和几何路程有关的各种物理量和几何量。 2 论文主体结构 2.1 文章的总体结构 论文大致分为以下几个部分： 第一部分为绪论，介绍论文研究的背景与意义，提出要探讨的内容。 第二部分为相关测量类别，对干涉法测量微小物体长度的方法种类进行概述。 第三部分为适用方向探讨，通过实际做实验研究，通过翻阅书籍，或在网上查找论文文献学习研究，比较常用测量方法之间的区别和适用优缺点。 第四部分为研究发展趋势，现阶段以及未来干涉测量的发展方向。 最后一部分为总结，简要概括论文所做的工作、不足之处及设想，并提出有价值的建议。 2.2 实际运用的相关知识