近代光学测试技术
近代测试技术及方法
吸收光谱法
吸收光谱法是利用光通过燃烧介质时，介质对光的吸收效应来测量温度和浓度的方法。
激光诱导荧光法
激光诱导荧光法是一种高灵敏度的检测浓度和温度的方法。其原理是当激光波长调谐到分子的某两个特定能级时，分子就发生共振并吸收光子能量而激发到高能态，在从高能态返回基态过程中，分子就会发出荧光;荧光用光电倍增管接收，
随着激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅里叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现与发展，光学测试技术无论从测试方法、原理、准确度、效率，还是适用的领域范围都得到了巨大的发展，是现在科学技术与社会生产快速发展的重要技术支撑和高新技术之一。
其中运用先进的实验手段和方法来开展内燃机缸内燃烧过程的研究，获得缸内燃咦产焰的有关信息(例如温度场·浓度场·速度场)，具有十分重要的学术价值和广阔的应用前景。内燃机缸内燃烧的光学测试方法是目前最有效的研究手段之一，在国内外得到越来越广泛的运用。采用这种方法来研究内燃机的燃烧过程，能够进一步加深对燃烧过程的理解，为燃烧系统的评价和改进提供依据，对于指导内燃机燃烧系统的设计，提高内燃机工业整体水平具有重要的现实意义。
【正文】：
光在传播中，波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制，以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射，衍射和散射的光能的空间（角度）分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关。用激光做光源，光为波长一定的单色光后，衍射和散射的光能的空间（角度）分布就只与粒径有关。对颗粒群的衍射，各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小，各特定角光能量在总光能量中的比例，应反映着各颗粒级的分布丰度。按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型，进而研制仪器，测量光能，由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量。激光粒度分析仪就是利用这种原理来测试粉末的粒度的。
现代光学测试技术
从测量镜返回光束的光频发生变化，其频移为
，该
光与返回光会合，形成“拍”，其拍频信号可表示为：
计算机先将拍频信号
与参考信号
理后，就得到所需的测量信息 .
进行相减处
设在动镜移动的时间 t 内，由 为 N ，则有：
引起的条纹亮暗变化次数
上式中
为在时间ｔ内动镜移动的距离L，于是有：
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第三章 散斑技术 散斑的形成及其性质 当一束激光射到物体的粗糙表面（例如铝板）上时，在铝板前面的空间将布满明暗相间的亮斑与暗斑；
一、双频激光外差干涉仪图
1 -141 示出双频激光外差干涉仪的光学系统。干涉仪的 光源为一双频 He-Ne 激光器，这种激光器是在全内腔单频 He－Ne 激光器上加上约 300 特拉斯的轴向磁场，由于塞曼 效应和频率牵引效应，使该激光器输出一束有两个不同频率的 左旋和右旋圆偏振光，它们频率
差 Δν约为 1.5MHz 。这两束光
1 -5 长度（间隔、高度、振幅）的激光干涉测量
一．
激光干涉测长的工作原理及特点
干涉测长仪器是用光波波长为基准来测量各种长度（如属测量干涉场上指定点上位相随时间而变化的干涉仪。
激光干涉测长仪与用其它准单色光源的干涉测长仪相比，具有下列的显著优点：
激光干涉测 长的工作原 理如图 1101 所示。
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1 -6 激光外差干涉测长与测振 激光光波干涉比长仪以光波波长为基准来测量各种长度，具有很高的测量精度。这种仪器中， 由于动镜在测量时一般是从静止状态开始移动到一定的速度，因此干涉条纹的移动也是从静止 开始逐渐加速，为了对干涉条纹的移动数进行正确的计数，光电接收器后的前置放大器一般只 能用直流放大器，而不能用交流放大器，因此在测量时，一般对测量环境有较高的要求，一般 的干涉比长仪不能 用于车间现场进行精密测量。为了适应在车间现场实现干涉计量的需要，必 须使干涉仪不仅具有高的测量精度，而且还要具有克服车间现场中气流及灰雾引起的光电信号 直流漂移的性能，光外差干涉 技术是为解决车间现场测量问题而发展起来的。 这种技术的一个共同点是在干涉仪的参考光路中引入具有一定频率的副载波，干涉后被测信号 是通过这一副载波来传递，并被光电接收器接收，从而使光电接收器后面的前置放大器可以用 一交流放大器代替常规的直流放大器，以隔绝由于外界环境干扰引起的直流电平漂移，使仪器 能在车间现场环境下稳定工作。
近代自动化光学检测技术发展趋势
AOI模具工業應用範例
三維影像量測
米老鼠三維影像量測
2004 國科會自動化學門研究發展規劃書
Automation Division National Science Council
範例(三) 逆向工程
2004 國科會自動化學門研究發展規劃書
Automation Division National Science Council
製造者：需要高進入技術門檻，產品少量多樣，光-機-電-資 訊技術整合，人才取得不易，附加價值高。
研究單位：具有設備研發人力與技術。
學術單位：具有影像處理研發能力。
2004 國科會自動化學門研究發展規劃書
Automation Division National Science Council
AOI定義(廣義)
1,000
0 2003
2004
2005
2006
2007
預計2005年兩兆產業之檢測設備市場達56.6億美元， 2007年將成長至68.2億美元
在2005年IC之檢測設備佔整體市場之87.1%
2004 國科會自動化學門研究發展規劃書
資料來源：工研院IEK
Automation Division National Science Council
left profile Automation Division National Science Council
AOI定義 (狹義)
狹義的AOI設備為目前急需於工業上使用的，如:
IC及一般電子業：PCB、BGA、LCD螢幕、被動元件形狀腳位及定位、生產插件 、晶元(Wafer)鏡面研磨、生產組裝、被動元件辨識
範例(四) 白光干涉儀
2004 國科會自動化學門研究發展規劃書
光学测量技术发展历史
光学测量技术发展历史光学测量技术是一种利用光学原理进行测量的技术，它在工程、科学和医学等领域起着重要的作用。
下面将从光学测量技术的起源、发展和应用三个方面，来探讨光学测量技术的发展历史。
一、光学测量技术的起源光学测量技术的起源可以追溯到古代。
早在公元前3000年左右，古埃及人就开始使用太阳光进行影子测量，以确定时间和方位。
随后，古希腊的毕达哥拉斯和阿基米德等人也进行了一些与光学测量相关的研究。
他们发现了光的反射和折射规律，并提出了一些测量方法和仪器。
二、光学测量技术的发展1. 光学测距仪的发展光学测距仪是光学测量技术的重要应用之一。
在17世纪，荷兰科学家斯内利发明了望远镜，为测量远距离提供了有利条件。
18世纪，法国科学家卡西尼设计了一种基于三角测量原理的测距仪，被广泛应用于地理测量和航海导航等领域。
19世纪末，德国科学家卡尔·海尔斯和美国科学家爱德华·麦克斯韦分别提出了基于激光和雷达的测距原理。
随着激光技术和雷达技术的发展，光学测距仪的测量精度和范围得到了极大的提高。
2. 光学成像技术的发展光学成像技术是光学测量技术中的重要分支，它通过光学系统将物体的信息转换成图像。
19世纪末，德国科学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹发明了眼底摄影术，开启了医学成像技术的先河。
20世纪初，美国科学家爱德华·阿德尔曼和德国科学家卡尔·策曼相继发明了用于地质勘探的透射电子显微镜和扫描电子显微镜，实现了对微观结构的高分辨率成像。
随后，光学成像技术得到了进一步的发展。
20世纪60年代，美国科学家戴维·贝尔发明了激光共聚焦显微镜，将荧光探针应用于生物成像，使得细胞和分子水平的观测成为可能。
3. 光学测量仪器的发展随着光学测量技术的发展，各种高精度的光学测量仪器相继问世。
20世纪初，法国科学家欧仁·法布里·佩罗设计了干涉仪，实现了对光波的相位测量。
近代光学测试技术
近代光学测试技术随着激光技术、光波导技术、光电子技术、光纤技术、计算机技术的发展，以及傅里叶光学、现代光学、二元光学和微光学的出现与发展，光学测试技术无论从测试方法、原理、准确度、效率，还是适用的领域范围都得到了巨大的发展，是现在科学技术与社会生产快速发展的重要技术支撑和高新技术之一。
光学测试技术的复杂性随着科学的发展而日渐增加，大量需要处理的数据更加远离使用者的直观感觉。
因此必须发展面向科学实践的、能对现代光学测试技术产生深入的了解其中运用先进的实验手段和方法来开展内燃机缸内燃烧过程的研究，获得缸内燃咦产焰的有关信息(例如温度场·浓度场·速度场)，具有十分重要的学术价值和广阔的应用前景。
内燃机缸内燃烧的光学测试方法是目前最有效的研究手段之一，在国内外得到越来越广泛的运用。
采用这种方法来研究内燃机的燃烧过程，能够进一步加深对燃烧过程的理解，为燃烧系统的评价和改进提供依据，对于指导内燃机燃烧系统的设计，提高内燃机工业整体水平具有重要的现实意义。
在内燃机燃烧的各种光学测试方法中，主要有双色法(Two一ColorMethod)、全息法(Holo脚phMeth-od)、吸收光谱法(Abso甲tionSpeetroseopyMeth-od)、激光诱导荧光法(肠ser一IndueedFluores-cenceSpectroscopy，简称LIF法)、喇曼散射光谱法(RamanSeatteringSpeetroseopy)和相干反斯托克斯光谱法(CoherentAnti一StokesRamanscattering，简称CARS法)等。
这些光学测试方法的应用，使内燃机缸内燃烧的研究向微观化、定量化和可视化方向发展[z]。
双色法双色法是一种传统的测高温的方法。
热辐射是自然界中普遍存在的现象，一切物体，只要其温度高于绝对零度，都要不同程度地产生辐射。
双色法的基本原理在于，通过测量两个波长的发光强度拟合黑体辐射曲线，从而可以推断物体的温度。
光学测量与检测技术的发展与应用
光学测量与检测技术的发展与应用光学测量与检测技术是光与物质相互作用的领域，涉及光的产生、传播、散射、反射、折射、干涉、衍射等现象。
随着科技的进步和社会的发展，光学测量与检测技术在众多领域中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨光学测量与检测技术的发展历程、现状及应用前景。
光学测量与检测技术的发展早期光学测量技术早期光学测量技术主要包括干涉测量、光度测量、光谱测量等。
这些技术主要应用于科学研究和天文学领域。
例如，牛顿在17世纪利用光谱测量研究了光的色散现象。
近代光学测量技术随着光学仪器和光电子技术的进步，光学测量技术得到了快速发展。
近代光学测量技术主要包括激光测量、光学三角测量、光学成像测量等。
这些技术在精密制造、航空航天、生物医学等领域得到了广泛应用。
现代光学测量技术随着光学、光电子、光子技术的飞速发展，现代光学测量技术逐渐走向集成化和智能化。
例如，基于光学干涉原理的干涉光学测量技术，基于光学成像原理的成像光学测量技术，以及基于光子集成电路的光学测量技术等。
这些技术具有高精度、高速度、高可靠性等特点，在众多领域具有广泛的应用前景。
光学测量与检测技术的应用在制造业中的应用光学测量与检测技术在制造业中的应用十分广泛，如在汽车、电子、精密机械等领域。
通过光学测量技术，可以实现对产品尺寸、形状、表面质量等参数的精确测量，从而保证产品的质量和性能。
在生物医学领域的应用光学测量与检测技术在生物医学领域具有重要作用，如荧光显微镜、共聚焦显微镜、光学相干断层扫描等技术在生物医学研究中发挥着关键作用。
此外，光学测量技术还可以应用于临床诊断，如光学相干断层扫描成像技术在心血管病诊断中的应用。
在环境监测领域的应用光学测量与检测技术在环境监测领域也具有重要意义。
例如，利用激光雷达技术可以实现对大气污染物的实时监测；利用光谱技术可以对土壤、水质等进行分析，为环境保护提供科学依据。
光学测量与检测技术的发展和应用展示了光学的巨大潜力和魅力。
绪论近代光学测试技术
广泛应用于结构健康监测、石油化工、航空航天等领域。
光谱分析测量技术
光谱分析测量原理
利用物质对光的吸收、发射或散射作用，通过测量光谱信息来分析物质的成分、结构或状 态。
光谱分析测量系统组成
包括光源、光谱仪、样品室、光电探测器、信号处理器等部分。
光谱分析测量技术应用
广泛应用于化学分析、生物医学、环境监测等领域。例如，通过红外光谱分析可以鉴定有 机化合物的结构和官能团；通过拉曼光谱分析可以研究物质的振动和转动能级；通过荧光 光谱分析可以检测生物样品中的荧光物质等。
在环境监测中的应用
大气污染监测
运用差分吸收光谱、激光雷达等技术，实时监测大气中的污染物浓 度、分布及传输过程。
水质监测
采用光谱分析、荧光分析等方法，对水体的化学需氧量、重金属离 子等污染物进行快速、准确的检测。
生态环境评估
利用遥感技术、地理信息系统等手段，对生态环境进行大范围、长 期的监测和评估，为环境保护和治理提供科学依据。
在生物医学中的应用
生物组织成像
运用光学显微镜、共聚焦显微镜等技术，对生物组织进行高分辨率 成像，观察细胞、组织等微观结构。
生物分子检测
利用荧光光谱、拉曼光谱等方法，对生物分子进行特异性检测，实 现疾病诊断、药物筛选等应用。
生物医学光学治疗
通过激光、光动力等手段，对病变组织进行局部治疗，具有非侵入性、 副作用小等优点。
测试成本的降低
随着市场竞争的加剧，降低光学测试技术的成本对于推广其应用具有重要意义。如何在保证测试性能的 前提下降低成本是当前需要关注的重要问题。
未来发展方向预测
01超精密光学测试技术随着光学器件性能的不断提升，对超精密光学测试技术的需求将不断增
01 近代光学测试技术绪论
非球面干涉图
10.6um泰曼型红外干涉仪
68
600mm近红外平面移相干涉仪
目前国内最大口径的近红外干涉仪
69
600mm可见光平面移相干涉仪
大口径矩形镜面形检测
730mm镜面检测
SiC镜面工序检测
干涉仪系列产品
各种口径数字移相干涉仪
2014.11.12
干涉成像光谱仪
复原的高光谱图像
自适应光学系统工作原理
像差波前
分光镜 控 制 系 统
变 形 镜
哈 特 曼 波前传感器
校正后波前
目标像探测
实现仪器化的人眼视网膜 高分辨力成像仪（2004年）
对人眼校正前后波前误差测量实例
校正前：PV =2.796 RMS=0.654
校正后： P V = 0.454
RMS= 0.09
黄斑区视觉细胞成像及其特性
/opticalmetrolog y.html
大口径光学镜面的检测
College of Optical Sciences，University of Arizona
Figure 1. LAMOST telescope, showing corrector plate (inside dome), primary (in nearer tower) and prime focus
修复哈勃
HST主镜：2.4m 补偿镜的偏差 主镜边缘与理论 值相差2微米
哈勃望远镜修复前后
JWST的模型检测实验系统
Phase Retrieval for JWST
2012年10月，8.4m镜面磨 制完成，表面精度低于19nm。 将构成25m超级望远镜（大 麦哲伦望远镜GMT）。 如何检测？
近代光学实验讲义
实验8基于线扩散函数测量光学系统MTF值8.1 引言光学传递函数理论是在傅里叶分析理论的基础上发展起来的。
最早在1938年，德国人弗里塞对鉴别率法进行了改进，提出用亮度呈正弦分布的分划板来检验光学系统，并且证实了这种鉴别率板经照相系统成像后像的亮度分布仍然是同频率的正弦分布，只是振幅受到了削弱。
1946年法国科学家P.M.Duffheux正式出版了一本阐述傅立叶方法在光学中的应用的书，并首次提出传递函数的概念，从此开拓了像质评价的新领域。
8.2 实验目的1.学习了解光学传递函数理论；2.光学调制传递函数（MTF）测量。
8.3 实验原理调制传递函数（Modular Transfer Function，简称MTF）是信息光学领域引入的概念。
光学成像系统作为最基本的光学信息处理系统，可以用来传递二维的图像信息。
对于一个给定的光学系统而言，输入图像信息经过光学系统后，输出的图像信息取决于光学系统的传递特性。
由于光学系统是线性系统，而且在一定条件下还是线性空间不变系统，因此可以沿用通信理论中的线性系统理论来研究光学成像系统性能。
对于相干与非相干照明下的衍射受限系统，可以分别给出它们的本征函数，把输入信息分解为由这些本征函数构成的频率分量，并考察每个空间频率分量经过系统后的振幅衰减和相位移动情况，可以得出系统的空间频率特性，即传递函数。
这是一种全面评价光学系统传递光学信息能力的方法，当然也可以用来评价光学系统的成像质量。
与传统的光学系统像质评价方法(如星点法和分辨率法)相比，用光学传递函数方法来评价光学系统成像能力更加全面，且不依赖于观察个体的区别，评价结果更加客观，有着明显优越性。
随着近年来微型计算机及高精度光电测试工具的发展，测量光学传递函数的方法日趋完善，已成为光学成像系统的频谱分析理论的一种重要应用。
另外，光学成像系统的传递函数分析方法作为光学信息处理技术的理论基础，有得于推动光学信息处理技术在信息科学中得到广泛的应用。
《实验应力分析》--近代光测
I ku u ka kae
2
i ( t 0 )
ae
i ( t 0 )
1、记录过程
设投射到全息底片上的物光光波方程为：
u0 a0e
i ( t 0 )
投射到全息底片上的参考光光波方程为：
u a e
i ( t )
当物光与参考光同时到达全息底片上，合成光波为：
2、冲洗
设曝光时间为t ，则底片上接受的曝光量为： E
It
底片经显影定影处理后，当光线射到底片上时，一部分 光透射，一部分光吸收，设振幅透射率为T，其定义 为：
透射光的振幅 T 入射光的振幅
在一定的曝光量范围内，振幅透射率T与曝光量E成线 性关系，取比例常数为1，
T E It
3、再现
i ( 2 0 )
零级衍射波 —— 通过全息底片后仍沿参考光方向传播， 只是振幅有所变化。
(a a )a e
2 0 2
i
+1级衍射波 —— 通过全息底片后与原物光的传播方向一致， 是物光的再现， 构成物体的虚像
a0a e
2 i0
-1级衍射波 —— 通过全息底片后沿原物光的共轭光波 方向传播。
(2 N 1)
N d 2 cos
测面内位移一般不用全息干涉法，因还有其它较简单的方法测面内位移
2、实时法
随时观察实验结果，即一边做实验一边观察实验结果。 （1）预暴光—— 先将物体未变形时的原始状态作一次暴光， 记录在全息干板上。 （2）冲洗—— 全息干板经显影定影处理后，准确地放回原位。
第四篇
近代光测力学
60年代由于激光的出现为近代光测力学的发展奠定了基础。
全息干涉法 散斑法
哈工大近代光学实验报告
《近代光学创新实验》双曝光全息照相技术介绍院（系）航天学院专业光学工程学生许祯瑜学号1132130123班号213012013年6月双曝光全息照相技术介绍摘要：双曝光全息照相技术是指在拍摄静态全息图曝光过程中，如果拍摄物产生了微小位移（或微小形变），则这张全息图再现时在像的表面上就会产生若干条黑条纹，从而可以根据全息图片再现的物象条纹完成对拍摄物体表面，诸如形变、位移、振动等多种物理量的研究和测量工作。
通过最近几年的发展，全息干涉测量法已经在无损检测、微小位移或振动的监测等领域得到了广泛的应用，成为全息照相技术的一个重要分支。
关键词：激光全息干涉技术；双爆光；测量0 引言双曝光法即在全息光路布局中，用一张全息底片分别对变形前后的物体进行两次全息照相。
这时，物体在变形前后的两个光波波阵面相互重叠，固定在一张全息图中。
如全息图用拍摄时的参考光照明，再现的干涉条纹图即表征物体在两次曝光之间的变形或位移。
双曝光全息干涉法是简单易行的常用方法，可获得高反差的干涉条纹图。
自激光全息术发明以来，激光全息技术的应用领域和范围不断拓展，对相关技术和行业的影响越来越大，尤其是近年来随着激光全息技术与其它学科技术的综合运用，激光全息技术更展现了它的巨大应用前景。
全息干涉测量技术是全息技术应用于实际的最早也是最主要的技术之一，它把普通的干涉测量同全息技术结合起来，有如下特点：(1) 一般干涉测量只可用来测量形状比较简单的高度抛光表面的工件，而全息干涉测量能够对具有任意形状和粗糙表面的三维表面进行测量，精度可达光波波长数量级。
(2) 由于全息图再现的像具有三维性质，故用全息技术就可以通过干涉测量方法从许多不同视角去观察一个形状复杂的物体，一个干涉测量全息图就相当于用一般干涉测量进行的多次观察。
(3) 全息干涉测量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，因而可以探测物体在一段时间内发生的任何改变。
这样，将此一时刻物体与较早时刻的物体本身加以比较，在许多领域的应用中将有很大优点，特别是适用于任意形状和粗糙表面的测量。
莫尔技术
图 4-3 径向圆光栅产生的莫尔条纹
(4-13)
《近代光学测试技术》讲义 x2 + y2 − 2e y − e2 = 0 tg ( Kδ )
(4-14)
可见，莫尔条纹是由一族圆心位于光栅副圆心连线的垂直方 向上的圆组成，横向或纵向莫尔条纹的的方向与偏心方向平 行，且横向莫尔条纹的宽度可由下式表示： 2e w横 = y k − y k +1 = (4-15) k (k + 1)δ 2） 、切向光栅 切向光栅刻线的延长线都相切于半径为 r 的一个小基圆， 该基圆的中心即为圆光栅的中心，如图 4-4 所示。设两反向 相切圆光栅的基圆中心相距 2e， 切向光栅刻线方程可以写为：
三、 扫描莫尔法
无论是阴影莫尔法，还是投影莫尔法，单从莫尔等高线 无法判断被测表面的凸凹。这就增加了测量的不确定性。为 了使莫尔法能进行三维面形的自动测量，必须解决凸凹判断 问题。 方法一：使光栅离开物体，如果条纹向内收缩，且条纹 数减小，表明此处物表面是凸的，反之则是凹的。 方法二：对于阴影莫尔法，可以通过移动光源来判断： 如果光源移离接收器（d 增加） ，条纹向外扩张，且条纹数增 加，则是凸的，反之是凹的。 在投影莫尔法中，让一块基准光栅 G1 或 G2 沿垂直于栅 线方向作微小移动，根据莫尔条纹同步移动的方向，可以确 定表面的凸凹。 如果类似于投影莫尔法，但在成像系统中不是用第二块 基准光栅光栅去观察，而是像电视扫描一样用电子扫描的方 法形成观察的基准光栅，则这种方法就称为扫描莫尔法。 实际上，代替第二块基准光栅的扫描线可以通过计算机图像 处理系统加入。这就意味着只要用图像系统获取一幅变形光 栅像，就可以通过计算机产生光栅的方法产生莫尔条纹。由 于计算机产生光栅的周期和光栅的移动都很容易改变， 所以， 扫描莫尔法可以实现三维表面的自动测量。
近代测试技术
马尔文MS2000激光粒度分析仪测试简介摘要：光在传播中，波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制，以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射[1]，衍射和散射的光能的空间（角度）分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关[2]。
用激光做光源，光为波长一定的单色光后，衍射和散射的光能的空间（角度）分布就只与粒径有关。
对颗粒群的衍射，各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小，各特定角光能量在总光能量中的比例，应反映着各颗粒级的分布丰度。
按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型，进而研制仪器，测量光能，由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量[3]。
激光粒度分析仪就是利用这种原理来测试粉末的粒度的。
关键字：光波，衍射，散射，粒度，丰度Abstract：The light propagation, the wave front and wavelength scale by a aperture or grain is restricted to limited wave front place each yuan wave source for the launch of the space interference and produce diffraction and scattering, diffraction and scattering of light space (Angle) distribution and optical wavelength and aperture or particles on scale. Do with laser light source, light wavelength certain monochromatic light, diffraction and scattering of light space (Angle) and particle size distribution is only related to particle group of diffraction, each particle level determines how many corresponding to each particular Angle of light energy obtained the size of each particular Angle, light energy in the total light energy in proportion, should reflect thedistribution of the particle level abundance. According to this approach can establish representation grain size abundance and the particular Angle of light energy obtained the mathematical physics model, then designed instrument, measuring light, by certain Angle measured light energy and total light out the comparison of the grain size of the corresponding level abundance ratio quantity. Laser particle size analyzer is to use this principle to test the particle size of powder.Key Word：light wave，diffraction,scatter，particle size，abundance仪器简介马尔文MS2000型激光粒度分析仪是通过测量颗粒群的散射谱经计算机[5]进行数据处理来分析其颗粒分布的。
近代测试技术——XRD
现代分析测试技术中国人的传统思维并不是这样的，我们一般会认为合理的就是可以被接受的。
因此我们的传统技术，比如中医，在往科学方向发展的时候会遇到很大的问题。
其哲学上的出发点是不同的。
我们并不是说其中哪一个XRDWilhelm Conrad Röntgen(1845-1923)1901 Nobel Prize射线波长为0.001～10nm。
根据能量的高低又可将X射线分为软、硬及超硬波长小于0.1埃的称超硬X射线,在0.1～1埃范围内的称硬X射线,1～10埃范围内的称射线。
在波长方面，实际上伽玛射线与X射线是有重叠的，那么他们的确别在什么地方伽玛射线源于放射性物质的衰变过程。
0.0713590.0709300.0620990.063229Mo 0.0790150.0785930.0689930.070173Zr 0.1544390.1540560.1381090.139222Cu/s/blog_4f183d960100dqd7.htmlMax von Laue (1879-1960)William HenryBragg (1862-1942)William LorentzBragg(1890-1971)2dsinθ= nλᄏஉ৩ǙᏄLJ࢛ᑫ晶态的基本特征是原子或分子在三位空间的周期性排列，或者叫长程有序。
2θ(o)多晶衍射中的不同环代表晶体内不同晶面的晶面间距。
但环与环之间，存在着明hkl100*λ2/4a2S=h 2+k 2+l 2100sin2θθ2θLine#X-Ray Diffraction Peaks and Calculations for Nickel-Aluminum, PDF Card#20-0019.最大衍射强度是物相自身衍射能力强弱的衡量指标及在混合物当中百分含量的函Moore and Reynolds,1989）这种方法并不十分准确，所以一般还是采用热分析的方法确定材料结晶度ࢅॊᔇᄏॊᔇᄏFocusing X-rayFocusing X-ray by full reflection on elliptical mirrorElliptical mirrorsource crystalElliptical mirrorOsmic’s Confocal Max-Flux systemᔝᒅᓺĂඇखᅙൢĂڹኪཆିĂຬኪĂThanks。
近代光学
近代光学测量技术第十一章纳光学米测量技术1.纳米材料特点纳米粒子指尺寸在0.1－100nm之间的粒子，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域表面效应体积效应量子尺寸效应宏观量子隧道效应2.最终目标：要使人类能够按照自己的意愿任意操纵单个原子和分子，按照人们的期望，在原子和分子的水平上设计和制造全新的物质。
这些全新的物质将给人类带来全新的变化。
3.显微镜原理a扫描隧道显微镜（STM）的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。
将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
这种现象即是隧道效应。
b原子力显微镜原理AFM的原理较为简单，它是用微小探针“摸索”样品表面来获得信息．如图所示，当针尖接近样品时，针尖受到力的作用使悬臂发生偏转或振幅改变．悬臂的这种变化经检测系统检测后转变成电信号传递给反馈系统和成像系统，记录扫描过程中一系列探针变化就可以获得样品表面信息图像．第九章激光光谱技术1激光光谱学（一门新学科）使用激光后获得复兴的经典光谱学分支，一些新兴的分支，如极高分辨率光谱学，非线性光谱学，时间分辨光谱学等2激光喇曼光谱技术定义：利用喇曼散射所产生的喇曼位移及强度进行物质定性、结构和定量分析的仪器分析方法。
拉曼效应：当光照射到物质上时会发生非弹性散射，散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有比激发光波长长的和短的成分，后一现象统称为喇曼效应。
基本原理：3激光喇曼分光计组成：激发光源前置光路单色仪探测放大系统计算机系统4荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（多为S1→S0跃迁），发射波长为 '2的荧光；10-7～10 -9 s磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级→基态（T1 →S0跃迁）；5原子吸收光谱法的基本原理：元素特定的原子从基态打到激发态，依据基态原子蒸气对特定谱线的吸收进行定量分析。
近代分析测试技术
第一篇数值孔径：数值孔径（NA）是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率（n）和半孔径角（α）的正弦之乘积。
NA= n*sinα弹性散射：如果在散射过程中入射电子只改变方向，但其总动能基本上无变化，则这种散射称为弹性散射。
非弹性散射：如果在散射过程中入射电子的方向和动能都发生改变，则这种散射称为非弹性散射。
SEM的三种主要信号：背散射电子、二次电子和X射线。
扫描电镜的工作原理：扫描电镜的工作原理可以简单地归纳为“光栅扫描，逐点成像”。
STM（扫描隧道显微镜）的特点：a可以在环境气氛下进行如：大气，真空，溶液，反应性气氛等；b可以从低温到高温进行分析；c可以获得原子级别的空间分辨率；d原子操纵工具，组装纳米结构。
隧道效应和隧道电流：根据量子力学理论的计算和科学实验的证明，当具有电位势差的两个导体之间的距离小到一定程度时，电子将存在一定的几率穿透两导体之间的势垒从一端向另一端跃迁。
这种电子跃迁的现象在量子力学中被称为隧道效应，而跃迁形成的电流叫做隧道电流。
衬度（SEM）：试样不同部位对入射电子作用不同，经成像放大后所显示的强度差异。
第二篇物相分析：物相分析是指利用衍射分析的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。
衍射：入射的电磁波（X射线）和物质波（电子波）与周期性的晶体物质发生作用，在空间某些方向上发生相干增强，而在其他方向上发生相干抵消，这种现象称为衍射。
俄歇电子：光子与物质中原子相撞，多余能量不以x-ray形式放出，传递给其它外层电子，使之脱离原子，形成二次电子，即俄歇电子（Auger Electron）。
衬度（TEM）：两个相临部分的电子束强度差。
X射线的性质：使底片感光、荧光板发光、气体电离；具有极强的穿透能力；沿直线传播；杀死（伤）生物细胞。
获得X射线必须具备的基本条件：①产生自由电子②使电子作定向高速运动③突然止住电子。
X射线命名规则：主字母代表终态，下标代表层序差α＝1，β＝2。
现代光学测量技术的应用研究
现代光学测量技术的应用研究光学测量技术是利用光学原理和器材进行测量、检测和分析的一种技术。
经过长时间的发展，现代光学测量技术已经成为工业生产、科学研究、医学诊断、国防安全等领域必不可少的重要手段。
本文将从三个方面介绍现代光学测量技术的应用研究。
一、光学测量技术在工业生产中的应用研究现代工业生产对于产品尺寸、工艺要求越来越高，而传统的机械测量方法已经难以满足需求。
光学测量技术是一种高精度、高速度、无损伤的测量方法，因此在工业生产中得到了广泛应用。
1.三维数字化设计三维数字化设计是将物理实体转化为数字化模型的过程。
利用光学三维扫描技术可以轻松地获取产品的三维模型，进而进行数字化设计、分析和仿真。
相较于传统的手工测量和CAD建模，光学测量技术提高了模型精度和效率，并且降低了成本和时间。
2.光学检测技术光学检测技术是一种高速、高精度的非接触式检测方法，其不仅可以检测产品表面缺陷和尺寸误差，还可以对物体的形态、色度和光学属性进行检测。
在工业品质控制、精密加工、无损检测等领域应用广泛。
3.激光全息术激光全息术是光学测量技术中的一种新兴技术，其可以将物体的全息图像记录在光敏材料上，并能进行3D影像的重建。
在军事兵器、汽车、航天、医学等领域的应用前景十分广阔。
二、光学测量技术在科学研究中的应用研究科学研究是光学测量技术的主要应用领域之一，因此在物理学、化学、生物学、地质学和天文学等研究领域，光学测量技术也被广泛应用。
1.超光分辨显微镜超光分辨显微镜是另一种新兴的光学测量技术，其可以实现像素级别以下的分辨率。
这项技术在生命科学领域的主要应用方向是细胞形态的研究和细胞膜输运。
2.光学相干断层扫描（OCT）光学相干断层扫描是一种高分辨率、无创伤的成像方法，主要用于人体或动物组织和器官等的非侵入性检测。
这项技术在医学领域的应用主要是眼科疾病的治疗和药物的研究。
三、光学测量技术在文物保护中的应用研究文物保护是一项重要的文化遗产保护工作，而光学测量技术在文物保护中也发挥着重要的作用。
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方法及应用： ○光扫描技术的其他应用；三维扫描技术；无定向激光扫描； 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定 9．激光多普勒技术 基础原理： ●激光多普勒技术；激光多普勒测速技术原理及特点； 激光多普勒信号处理系统 ○流速方向判别和多维测量）； 方法及应用： ●激光多普勒技术的应用；管道内水流的测量；激光测量二相流；血液流动的研究 ○丙烷气火焰流速的测量；大气风速测量；固体表面速度的测量；振动的测量 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定 10．光学纳米技术 基础原理： ●纳米传感技术；扫描测试系统；扫描隧道显微镜；原子力显微镜； 方法及应用： ●纳米测量技术的应用； ○纳米测量的几个问题 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定 11．拓展知识 基础原理：： ●同步辐射光技术原理； 方法及应用： ●同步辐射光的应用 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定
大连海事大学 《近代光学测试技术》课程教学大纲
Syllabus for INTRODUCTION OF MODERN OPTICAL MEASURING & TESTING TECHNIQUE
课程编号 新 000000000
原
开课单位 物理系
适用专业 应用物理学
编写日期 2008 年 3 月
学时/学分 考核方式 执笔者
六、本课程教材及参考书
理论课程教材：《近代光学测试技术》，杨国光主编，浙江大学出版社 参考书目：1．《光学教程》第三版 姚启钧原著，华东师大光学教材编写组改编，高教出版社
2．《光电测试技术》 浦昭邦主编，机械工业出版社
3．《光纤通信系统》李履信、沈建华主编，机械工业出版社 4．《信息光学》苏显渝、李继陶主编，科学出版社 5．《测量技术基础》韩云占主编，国防工业出版社
必开/选开 必开 必开 必开 必开 必开
五、实验考核标准
实验课内考核为分） 实验预习报告（阅读实验指导书中的实验须知）完整，理论数据计算符合要求；能正确回答指
导教师提出的相关问题（随机进行）。没有做实验预习报告的学生，缺席实验课，该次考核成绩为 0 分计。 2. 实验操作（4 分）
七、任课教师资格
1. 理论课任课教师资格：具有讲师及讲师以上职称的教师。 2. 实验课任课教师资格：具有讲师及讲师以上职称的教师。
八、为达到本课程的教学目的应采取的措施
本课程是高等学校本科应用物理专业的一门限选课，为完成本课程的教学及提高教学质量，应 采取以下措施：
1．教研室认真考核任课教师的资格，聘用高素质的主讲教师； 2．加强教学法研究和教学经验的交流，重视教学改革，积极采用现代化教学手段，不断提高课 堂教学效率和教学质量； 3．注重学生自学能力的培养，引导学生独立完成课外作业； 4．实验教学要与课堂教学密切配合，并注意在实验过程培养学生独立动手操作能力及独立解决 问题的能力，使学生通过实验进一步掌握、加深测量技术的主要原理和测量方法； 5．尽量将授课内容与实际结合，介绍现代光学测试技术的前沿研究成果及技术难题或壁垒，提 高学生的感性认识，扩展并丰富知识结构。
三、课程知识体系架构及教学要求
（一）理论授课
1．光干涉技术 基础原理：
●相干光场的性质；两个相干波的叠加； ◎部分相干理论；干涉常用的光源及激光光源；干涉条纹的间隔和形状； 方法及应用： ●近代干涉测试技术；多通道干涉仪测试；波面位相的实时检测技术；长度（间隔、高度、振幅）
的激光干涉； ○激光外差干涉测长与测振（选讲） 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定； 2．光全息技术 基础原理： ●全息原理；全息图的类型；全息图的特性；全息干涉技术； ◎全息等高线技术；全息相关技术； 方法及应用： ●全息技术的应用；全息实用技术； ◎计算全息技术；
二、课程简介
《近代光学测试技术》是高等学校应用物理专业本科三年级的一门限选课，其先修课程为《光 学》、《近代光学》。近代光学测试技术是以近代光学为基础来实现精密计量与测试的。本课程主 要内容含括激光干涉技术、光全息技术、散斑技术、莫尔条纹技术、光衍射技术、光扫描技术、光 纤传感技术、光谱技术、激光多普勒技术、光学纳米技术十部分。
总 学 时 数 72 实验 实践
上机
2. 实验（实践）教学时数分配表
序号 1 2 3 4 5
合计
实验内容 马赫曾德干涉仪的应用
莫尔条纹的测试 全息扫描技术的研究 全息透镜的消色差技术 光斑保持技术的研究
学时 6 6 6 6 6 30
适用专业 应用物理 应用物理 应用物理 应用物理 应用物理
实验性质 综合性 综合性 综合性 综合性 综合性
实验操作方法正确（包括光路连接，激光器的使用等），能独立排除实验中出现的一般故障，实 验结果正确，计 4 分（有问题酌情扣分）。实验过程中如果没有按照实验要求而损坏设备、仪器，按 学校设备管理的有关规定进行赔偿。 3. 实验总结报告（4 分）
内容全面，字迹清晰工整，数据记录、处理、计算及绘图正确。对实验中出现的故障分析正确， 计 4 分（有问题酌情扣分）。如果实验总结报告有雷同均以 0 分计。
案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定； 3．莫尔条纹技术 基础原理： ●条纹形成原理；莫尔条纹信号的特点；光栅读数头组成；分光读数头；镜像式读数头；光栅系统
参数选择； 方法及应用： ●莫尔条纹的位置检测；莫尔条纹的形状检测；变形光栅莫尔轮廓法； 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定； 4．散斑技术 基础原理： ●散斑的形成、散斑的大小、散斑的光强分布； ◎平移、转动及应变对散斑的影响； 方法及应用： ●散斑计量技术；用散斑测量震动；测量透明物质的一些性质；电子散斑干涉计量（ESPI） ◎其他方面的应用；实用方面的一些考虑； 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定； 5．光衍射技术 基础原理： ●激光衍射计量原理；激光衍射计量技术；间隙计量法；反射衍射法；分离间隙法；互补测定法； ◎爱里圆测定法； 方法及应用： ●间隙或间隙变化的测量；位移与间隙的远距测量；表面缺陷的自动检测；角度的精密测量； ◎全场测量； ○波前测量； 案例： ●◎○符合教学要求的诸多例题，不限定。 6．光纤传感技术 基础原理： ●光纤传光原理及传输特性；光纤的结构和种类；光纤的传输模式；光纤的传输损耗；光纤传感器
72/4 试内 牟晓兰
一、本课程的性质与任务
《近代光学测试技术》是高等学校应用物理专业的一门限选课程，本课程的主要目的在于使学 生了解近代光学测试技术涉及的基础理论和相应的应用技术，掌握在今后工作中可能用到的基本的 光学测试技术，培养应用这些技术于科研和生产实践的基本技能，使学生了解现代科技多学科交叉 渗透的特点，开阔思路，激发学生探索和创新的精神，增强适用性，培养具有创新精神、适应能力 强的高素质人才。
四、教学时数分配表 1. 理论教学时数分配表
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
知识体系
光干涉技术 光全息技术 莫尔条纹技术 散斑技术 光衍射技术 光纤传感技术 光谱技术 光扫描技术 激光多普勒技术 光学纳米技术 拓展知识 考试
合计
讲课 6 4 2 2 6 4 6 4 2 2 2 2 42
(二) 实验授课
1. 马赫曾德干涉仪的应用 实验内容：双平行光束的调整与干涉，相干长度的初步了解 实验要求：根据实验讲义给定的光路图布置光路，观察干涉条纹的变化。 2. 莫尔条纹的测试 实验内容：根据实验讲义给定的光路图布置光路，调出莫尔条纹后，测量莫尔条纹的周期。 实验要求：复习有关理论知识，了解什么是莫尔条纹，应用莫尔条纹技术测量微小长度及角度，学
会使用激光器。 3. 全息扫描技术的研究 实验内容：根据实验讲义给定的光路图布置光路，制作全息扫描器，做两张全息扫描图。 实验要求：了解利用多个点源全息图构成环形,通过全息图的旋转使全息像点在空间扫描的全息扫描 技术，学会暗室操作技术。 4. 全息透镜的消色差技术 实验内容：根据实验讲义给定的光路图布置光路，制作全息透镜，利用双全息透镜消除一种颜色的 色差。 实验要求：学会制作全息透镜，练习使用激光器。 5. 光斑保持技术的研究 实验内容：根据实验讲义给定的光路图布置光路，测光束 1 的光腰位置，主镜和副镜之间的最大距 离。 实验要求：复习有关理论知识，了解激光传播过程中光斑大小不变的技术原理，学会使用激光器。
INTRODUCTION OF MORDERN OPTICAL MEASURING & TESTING TECHNIQUE is a technical foundational and simplified course for the third-year undergraduates whose specialties are applied physics. The prerequisite courses are Optics and Modern Optics. Modern optical measuring and testing technique is based on modern optics to achieve precision measurement and testing. The course covers a wide range of the basic theories and foundational knowledge including optical interference technique, optical holographic technique, laser speckle technique, optical Moire fringe technique, optical diffraction technique, optical scanning technique, optical fiber technique, optical spectrum technique, laser Doppler technique and optical nanotechnology which contribute greatly to modern optical measuring and testing technique ten parts.