•自准直显微镜法测量球面曲率半径的原理、简图;
凹面镜
要求显微物镜工作距离足够人!
自准直显微镜法测量透镜顶焦距的原理、简图
自准直显微镜法一般不用于测负透镜的焦距、顶焦距
ffl
补充：
测量焦距简图和原理见课件或书上
第五章、测角技术
・精密测角仪的主要部件关键部件及其作用；
精密测角仪是实现角度高精度测量的重要仪器：
（主要仪器）
圆分度器件是精密测角仪的角度基准部件；（关键部件）
角度测量就是使被测的角度屋和圆分度进行比较。
（测量原理、本质）
>自准直前置镜（瞄准、定位）
>平行光管（产生无限远的瞄准标记：
狭缝、分划线等）
>精密轴系（围绕旋转中心平稳旋转，圆锥轴系、圆柱轴系、空气静压轴系）
>圆分度器件（角度基准）
>显微读数系统（将被测角与度盘进行比较，得到角度值）
・常见的圆分度器件；
度盘
IHT皿4m
衍射光栅：
栅距较小，一般约为0.5um~2um,利用光栅的衍射效应，主要应用于光谱仪等；
计量光栅：
栅距稍人，一般约为0.01mm~0.05mm,利用两块光栅叠合在一起时产生的莫尔条纹现彖进行长度或角度计量，主要用于计量仪器。
计量光栅又可分为长光栅和圆光栅，分别用于长度计量和角度计量，圆光扯还可分为径向光栅和切向光栅。
光学轴角编码器（光电读取）
・符合成像系统与对径读数法的用途；
为消除度盘分度圆中心与旋转轴中心不能完全重合带来的偏心误差，可利用在度盘直径两端取得读数后取平均值的方法，称为对径读数法。
所采用的光学读数系统为符合成像系统。
自准直法、清晰度法
用Fl准直望远镜观察平行光管出射的平行光，调整分划板位置，直至看到清晰的分划板刻线。
掌握至少一种基于测角仪的棱镜角度测量方法;
其中之一:
A=18O'-0
•V棱镜法折射率测量原理及精度水平；
n=（对±sin心_sin：
0取十精度可达（1〜2）xl（r‘
・V棱镜折光仪的主要构造；
平行光管
V棱镜
对准塑远镜
度盘
读数显微镜
・折射液的作用；
1.消除空隙，防止光线全反射；
2.降低对被测样品的要求（直角偏差、AE及ED面）
•光学玻璃折射率测量的其它方法及精度水平；
•镜头焦距测量的其它方法;
精密测角法测量物镜焦距
1/^=y0/tan^i
・偏振分析与测量的分类、应用情况；
应用：
1.珠宝玉石/矿物成份检定；
2.生物医学检验；
3.光学薄膜测量：
4.葡萄糖浓度测量：
5.偏振干涉、偏振外差
两类：
1、测量光波偏振态
2、测量物质偏振特性（偏振参数、偏振传递矩阵）
补充：
1、当看到分划线的自准直像和分划线本身重合时（即形成自准直状态），表示自准直望远镜光轴与被测表面垂直，此过程称为自准直望远镜对被测平面的照准定位。
2、测角仪测量前的状态调整
测角仪主轴应处于铅垂状态；（水准器水泡）
自准直塑远镜和平行光管应当消视差；（自准直法、清晰度法）
自准直塑远镜光轴应当和测角仪主轴垂直：
（高质量平行玻璃板）
平行光管光轴应当和自准直望远镜光轴相平行。
（瞄准中心）
2、V棱镜测量步骤
♦调节仪器零位；（零位校正专用标准玻璃块）
♦装入被测样品（折射液、排除气泡）；
♦望远镜瞄准分划像；
♦读数显微镜读数，并进行零位修正；
♦计算被测样品折射率
第七章、干涉
干涉测量的用途、特点；
用途：
光学面形检验：
平面、球面、二次曲面
角度偏差检验：
楔镜、棱镜、角锥
玻璃材料均匀性（折射率）
球面曲率半径测量
光学系统波像差：
有限共轨，无限共轨
特点：
精度高
・时间相干性、空间相干性；
山于光源的非单色性（频谱展宽），干涉条纹对比度会下降，降低程度与两相干光波的传播时间差有关。
把这种因频谱展宽引起的相干性问题称为时间相干性。
相干长度：
最大干涉级：
『，相干时间LA2
L=—L入r=—=
AZ"=丁=忑°cA/
通常扩展光源上不同的点发出的光是不相干的，不同点源产生的于涉条纹的非相于叠加会导致条纹对比度下降，降低程度与扩展光源的空间大小有关。
把这种因光源的空间扩展引起的相干性问题称为空间相干性，
・泰曼干涉仪、菲索干涉仪的特点；
泰曼:
分振幅、分光路牛顿干涉仪，分光路容易受环境影响
菲索：
分振幅、共光路牛顿干涉仪，可实现平面干涉、球面干涉等。
共光路：
可减小环境干扰。
本质上为牛顿干涉原理。
・菲索平面干涉仪原理、构造、光路简图；
详见课本92、93页；
・平面面形误差检验的干涉条纹；
消除倾斜，使得条纹（牛顿坏）最为桶疏。
面形误差和不平行度都会产生干涉条纹，如何区分这两种
面形误差的条纹间距较大？
？
・平面面形凸、凹判断，目视半径偏差（光圈数）判读；
用手轻压载物台，使两表面见光程增加，若干涉条纹收缩则为凸，反之为凹。
半径偏差：
以有效检验范闱内，直径方向上最多干涉条纹数的一半来度量光圈数N。
■平行平板平行度的干涉测量方法、条纹特点、棱边方向、厚薄判断及角度计算；光线经上卞表面反射形成等厚干涉，条纹是相互平行的等间隔直条纹、主截面方向垂直于条纹方向。
厚薄判断：
用手指接触玻璃表面稍微加热，玻璃局部受热膨胀厚度增加，这时受热处的干涉条纹往哪边凸，棱边（薄端）就在哪端。
角度计算详见实验教材111页。
・移相干涉术的特点；
有利于消除系统误差、减小随机的人气湍流、振动及漂流的影响，可适当放宽对干涉仪器的制造精度要求。
补充：
1、牛顿环判断曲率
单色光源：
轻轻按压上面的零件。
条纹扩散则凸，条纹收缩则凹。
白光光源：
按压使两者紧密接触，中央暗斑、第一亮纹几乎为白色。
其余亮纹内侧蓝色、外侧红色则为凸，反之为凹。
第八章、星点检验
・什么是星点检验？
根据星点像的人小和光强分布情况来评定光学系统成像质量的方法就是星点检验法。
“点光源“经光学系统所成的像称为星点像：
理想光学系统星点像为艾里斑，光强分布理论可推导（圆孔函数傅立叶变换的模的平方）：
实际光学系统：
设计不完善、加工误筮、装配误差、材料缺陷，球差、色左、像散、畸变……导致星点像变形，能虽分布发生变化……
实质：
比较
♦与理想衍射艾里斑的光强分布进行比较；
♦与已知像左的星点像的光强分布（经验）进行比较。
・三种像质检测法的优缺点；
星点检验
基本、直观简便、灵敏度较高,全面
主观、定性或半定性评价法，对检测人员专业技能要求较高
分辨率法
定量、简单方便
主观性大，信息量少
光学传递函数法
客观、定量
设计原理复杂，测量过程复杂（目前已改善）
・理想衍射受限系统及其星点像特点；
不存在几何像差和其它一些工艺疵病，只需要考虑光学衍射效应的理想光学系统。
一些小像差的光学系统，比如它们的波像差小于A/6,或者满足斯特雷尔容限，也可
以近似认为是理想衍射受限系统。
理想衍射受限系统焦平面光强分布：
2丿2厂
<0
沿光轴方向服从smc分布，焦平面上服从一阶贝塞尔函数。
■星点检验装置；
使用测量显微镜：
星点检验条件；
1、星孔大小要适中
星孔允许的最大角直径必须小于等于艾里斑第一衍射暗环角半径的二分之一。
丄&产0.612/D
dmax=eZmaxfc
2、不能切割光束；
观察显微物镜数值孔径的选择：
显微物镜的物方最大孔径角Umax必须大于等于被检物镜的像方孔径角U‘max.
3、观察显微镜/前置镜的放大倍率要足够大；
视放大率以人眼观察时能分开星点像第一、二衍射亮环为准
3.1观察显微镜视放大率的选择
观察显微镜
前置镜
I
人眼
前置镜
D，为被测望远镜的出瞳直径以mm为单位，戈人眼极限分辨角，以分为单位。
4、观察显微镜/前置镜的成像质量优良；
5、装调准确。
・星点检验能检什么像差，不能检什么像差？
能检像散、慧差、球差，不能检畸变、场曲
补充：
星点检验优点：
・测量装置简单、操作方便、直观
・能反映大多数像差、工艺疵病等成像质量问题，比较全面
・灵敏度较高
缺点：
・星点像复杂，反映了大量信息：
球差、慧差、像散、离焦、材料缺陷、装配误差、
内应力、杂光
・主观、定性分析
・星点检验对慧差、像散、球差灵敏，不能反映畸变、场曲
第九章、分辨率测量
・三类光学系统的光学分辨率表示形式；
望远系统用望远物镜后焦面上刚能分辨开的两个衍射斑的中心距0对物镜后主点的张
角来表示分辨率b
a=—
fobjective
照相系统用像面上刚能分辨开的两个衍射光斑中心距a的倒数来表示分辨率
N二丄
a
显微系统直接用物面上刚能分辨开的两个物点间的距离来表示分辨率
~p
•空间频率；
T=0.1mm
=10Cycles/mm
理想衍射受限系统的分辨率定义;
理想衍射系统中，两个独立发光点通过光学系统成像得到两个衍射光斑。
分析理想衍射系统能分
辨的最小间距，即为理想系统的理论分辨数值。
•三类光学系统的理论光学分辨率计算八
望远（rad）
丄・22丸
1.O2A
D
0.94"
D
D
照相|
1
1
1
丄・22NF
丄.02丸尸
0.94"尸
显微
O.C51A
O.51A
O.47A
ZA
ZA
ZA
•分辨率测毘装置及分辨率板;
实际测虽：
在平行光管上，采用分辨率板作为分划板，观察被测系统所成的像，判读所能分辨的最细密条纹。
关键器件一一分辨率板
此种分辨率板，总共有7块板，各有板号，分别为A1〜A7,其中条纹的密度逐渐加大。
每块板总共有25个单元，每个单元山四组不同方向的条纹组成。
P=Pq『7Pq=160伽（&号板第1单元线宽）
=0.94387
ii=1,2,3,
85
2p
・照相物镜轴上分辨率测量与计算;
N0为无限远处
N为像面上分辨率补充：
局限性：
灵敏度不如星点检验高、不够全面、不能反映低对比度成像性能。
第十章、光学传递函数
・点扩散函数；
星点像的归一化能量分布（光强分布）即为点扩散函数
・线扩展函数；
对点扩展函数一维方向求积分可得线扩展函数。
或：
物平面上的一线光源，经过光学系统成像后，像的一维光强分布。
・空间频率；
・光学传递函数物理意义、基本定义；
定义：
光学传递函^（OpticalTransferFunction.OTF）足一个关于空间频率的复值函数，它的模称为调制传递函数（ModulationTransferFunction,MTF）,它的相位称为相位传递函数（PhaseTransferFunction.
——X、y方向的空间频率
O7F（£，A）=Mm（£/）exp[iP7F（£,/；J]
PTF）OOTF能在整个空间频域范闱内全面考察光学系统的成像性能。
点扩展函数PSF（x，y）的傅立叶变换，即为OTF。
fx、fy
物理意义：
对比度良好（100%）的黑白条纹图案，经光学系统成像后，黑白条纹像的对比度降低，淸晰度下降。
黑白条纹图案，可以理解为一维方向的方波信号，可山傅里叶级数分解为无数多个不同空间频率的正弦谐波信号，各正弦谐波信号的调制度均为100%：
这些正弦谐波信号通过光学系统后,其调制度衰减，且不同空间频率的正弦信号调制度衰减系数不同：
・调制传递函数与相位传递函数；
定义见上题。
相位传递函数，实际用得较少，因为相位传递函数通常反映了成像中的图像变形，基本上不反映图像的清晰度。
而调制传递函数对图像的清晰度反映很灵敏，最能反映成像质量状况，因此一般都用MTF来评价。
・特征频率；
选一两个能够反映成像质量的空间频率，或使用中最感兴趣、最关键的空间频率，称为特征频率,以该频率下的MTF值作为评价指标。
・光学传递函数评价方法的特点.
光学系统成像性能的客观定量的评价方法；
能够给出比较全面的像质信息；
测量结果能够直接与设计数据进行比较；
已制定国际与国家标准，在国际上被广泛认可；
测量仪器具备数字化、自动化、实时化的特点。
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