经典流动显示技术.ppt

单格点明暗边界纹影*Fig.18-Full-ScaleSchlierenImageofT-38AircraftatMach1.12.3经典干涉仪*用光干涉法得到反映光程差变化的干涉图像。通过测量干涉条纹的变化，可以得到光程差值。1相干条件：2频率相同、偏振方向相同、有固定的位相差的两光波3两光波在相遇点振幅相差不大4两光波在相遇点光程差不太大5可以分为两类：*双光束干涉：马赫-曾德干涉仪、雅曼干涉仪01差分干涉：W棱镜差分干涉仪、平晶错位干涉仪021.马赫-曾德干涉仪(1)光路补偿板用于补偿窗口玻璃的光程。反射镜的平面度、分束镜的厚度和折射率均匀性、光学窗口均匀（不产生干涉畸变）(41)图2-7马赫—曾德干涉仪M-Z干涉仪应用举例图2-8是用M-Z干涉仪测量晶体生长过程中晶体周围表面过饱和度?s时的干涉条纹图。实验中，温度基本保持不变，条纹反映了晶体周围表面过饱和度的信息。(43)*(a)无限条纹图(b)有限条纹图图2-8M-Z干涉条纹图(T=49.8℃,σ=19.6%)(a)阴影图(b)无限条纹干涉图(c)有限条纹干涉图绕带锥裙尖头中心体模型的流场(压力100Pa;Ma=2.98)干涉的条纹含义：干涉条纹反映了相干光的光程差△L，当光程差为整数波长时会产生亮条纹。光程差△L等于物、参光光程之差：ΔN是干涉条纹的位移量或干涉级次对于二维问题，用下式求出折射率差：n=△N?/L式中，L是测试段的长度。载波条纹的形成和位置若反射镜、分光镜全45o方向放置，且元件质量理想，则为光场均匀。产生的是无限条纹干涉图若M2‘倾斜小角度?，则像平面E内将形成平行、等间距的直条纹。产生有限条纹干涉图参考光偏转：2?角度载波条纹的间距S为： (48)ε2ε雅曼干涉仪光路：l?结构简单、干涉元件是等厚等折射率的平板玻璃，平板表面M1、M2镀银；l?入射光束约以45o的入射角投射到第一块平板上。l?两束平行光的分开程度取决于平板厚度d；图2-8雅曼干涉仪*45°(50)G1和G2是贮气室；C1和C2是补偿板；若平板之间略有倾角，可产生载波条纹。若G1装有已知空气(n1)；G2装有欲测气体(n2)；气体厚度均为L：在加入被测气体后，两干涉光的光程差的改变量为：ΔL=L(n2-n1)=LΔn若把干涉条纹级数的改变量记为Δm，则：ΔL=LΔn＝Δm?由此：Δn=Δm?/L式中，Δm可以根据干涉条纹的移动量来确定。最后求出：n2=Δm?/L＋n1用途：可测量气体或液体折射率，进而测量温度、浓度分布。双镜干涉仪、迈克逊干涉仪等。(自学！)光路大同小异：通常有物光和参考光，两束光在观察平面干涉形成干涉条纹！原理相同：*干涉条纹是物光与参考光光程差的等值线;进而求出其他信息！由干涉条纹求出物光的折射率分布;231.4差分干涉仪分干涉仪可直接测量密度梯度场或温度梯度场的分布，也就是通常所说的剪切干涉仪、纹影干涉仪。拉斯顿棱镜干涉仪路：2-18a：凹面镜式2-18b：凸透镜式图2-18a:WollasTon棱镜差分干涉仪 激光试件Wollaston棱镜偏振片图像系统CCD毛玻璃反射镜扩束镜反射镜准直镜会聚镜成像镜头图2-18b:Wollaston棱镜差分干涉仪氦气(上层)和氮气(下层)平行流混合的阴影图§2.2纹影法(SchlierenPhotography)Schlieren(fromGerman;singular“Schliere”)by德国物理学家AugustToepler1864图2-4双透镜纹影仪的原理图光路分析1纹影仪系统有几个成像系统？2他们各将什么物体成像到什么剖面？3光线的偏转为什么会引起观察平面内光强的变化？4如图2-4，若经过测试段(x,y)处的入射光线，因受干扰偏转?角；01在经