横向剪切干涉实验.docx

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横向剪切干涉实验

横向剪切干涉实验

实验目的

利用一个焦距为190毫米的单薄透镜的剪切干涉条纹的分布求出该透镜的轴向离焦量及初级球差比例系数。

实验元件

HeNe激光、反射镜、小焦距透镜、薄透镜（190mm）、平行玻璃扳、白屏、带变焦镜头的CCD、处理软件

实验原理

剪切干涉是利用待测波面自身干涉的一种干涉方法，在横向剪切干涉测量中，从相互垂直方向上剪切干涉图获得的差分波前可以恢复待测的二维波前。

本次实验是利用平行平板来产生横向剪切干涉的装置，由于平行平板有一定厚度和对入射光束的倾角，因此通过被检测透镜后的光波被玻璃平板前后表面反射后形成的两个波面发生横向剪切干涉，剪切量为s，

，其中d为平行平板的厚度，n为平行平板的折射率，

为光线在平行平板内的折射角。

S一般为1到3毫米左右。

当使用光源为氦氖激光时，由于光源的良好的时间和空间相干性，就可以看到很清晰的干涉条纹。

条纹的形状反映波面的象差。

（一）扩束镜焦点A与被测准直透镜焦点F不重合（即物点与F不重合），但只有轴向离焦（z不为零,y0=0）：

（7）

由于剪切方向在方向，所以：

（8）

所以干涉条纹方程为：

（m=0,1,2,…）（为平行于轴，间隔为

的直条纹，剪切条纹的零级条纹在

）。

（二）扩束镜焦点A与被测准直透镜焦点F不重合，只有轴向离焦（z不为零,y0=0），透镜具有初级球差（b3不为零），.剪切方向在方向：

（9）

所以波象差方程为

（10）

此时亮条纹方程为：

（m=0,1,2,…）

（c）

（a）

（b）

图4只有轴向离焦和初级球差，剪切量为2.5mm，焦距为190mm的凸透镜，发光点分别在焦点前6mm（a）、焦点前0.8mm（b）和焦点后2mm（c）时的计算模拟的剪切干涉图，透镜的通光口径为34mm，透镜的初级几何球差比例系数A=-250/mm3。

实验装置如图2所示，剪切量取2.5毫米,凸薄透镜焦距为f＝190mm。