天津大学工程光学实验——压电陶瓷特性测量

Lmax 10.76 m
反射后，在接受屏 P 处产生干涉，通过测出条纹的变化数可计算出位移量， 这就是激光测长仪的基本原理。 三、 实验仪器
光学平台、He-Ne 激光器（波长 0.6328μm） 、可调反射镜、分光镜、接收屏、 一维导轨、可调高压电源（调节范围 0-300V） 、被测压电陶瓷。 四、 实验要求与内容
在测量开始和结束这段时间里，光程的变化量
d 2 1 2nL
光程差没变化一个波长干涉条纹就明暗变化一次，则测量过程中 d 相对 应的干涉条纹变化次数为
实验内容 1. 推导出位移 L 和条纹变化数 N 的关系式。 2. 测量位移 L 与电压 U 的关系，并表述 U-L 曲线。 3. 计算出最大位移量 Lmax。 实验要求 1. 调整激光器使光束与平台平行，并进行扩束。
天津大学本科生实验报告
课程名称：压电陶瓷特性测量 实验二
一、 实验目的
姓名：
学号：
学院：精仪学院
专业：测控技术与仪器
年级：
成绩：
干涉法测量压电陶瓷特性
2. 用自准法在光路中调整扩束镜和分光镜，使透镜轴与光束同轴、分光镜与光 束垂直。 3. 给压电陶瓷加电，要求干涉条纹每变化一次记录相应的电压值。 注意事项 1. 调整光路时不能用眼睛正对激光光束，以免伤害眼睛。要用白纸接收光。 2. 连接电源时注意不要短路，电压最高加至 300V。 位移 L 和条纹变化数 N 的推导 设在测量开始时，一束激光经分光器 G 分成两束，它们经参考反射镜 M1 和目标反射镜 M2 后沿原路返回，并在分光电处重新相遇，两束光的光程差为
1. 通过实验掌握激光测长仪的基本工作原理； 2. 掌握搭设激光光路的基本方法与技巧； 3. 学会用干涉方法测量微小位移。 二、 实验原理 测量位移是迈克尔逊干涉仪的典型应用，测量原理如图-1 所示。 由 He-Ne 激光器发出的光 经分光镜 G 后，光束被分成两 路，反射光射向参考镜 M1（固 定） ， 透射光射向测量镜 M2 （可 移动） ，两路光Байду номын сангаас别经 M1、M2
N
式中 0 为激光光波中心波长。
d 2nL 0 0
天津大学本科生实验报告
课程名称：压电陶瓷特性测量 姓名： 学号： 学院：精仪学院
五、 思考题 实验原理光路中未加补偿镜，为什么？请说明原因。 答：由于实验中使用单色光，光程损失可以通过调节参考反射镜的位置进行 补偿，这样就可以免去补偿镜。
P He—Ne激光器 G 压电陶瓷 M2 M1
1 2n Lm Lc
式中， n 为空气的折射率， Lm 为目标反射镜 M2 到分光点的距离， Lc 为参考镜 M1 到分光点的距离。 在测量结束时，目标反射镜 M2 移过被测长度 L 后，处于 M2 的位置。此 时两光束的光程差为
2 2n Lm L Lc 2nL 1
专业：测控技术与仪器
年级：
成绩：
在实际测量中，采用干涉条纹计数法，可将上式改写为
L N

2
式中 0 / n 是激光光波在空中的波长。 位移 L 与电压 U 的关系 实验的时，调节电压时，LabVIEW 可观测到光强周期性变化，即明暗条 纹周期性变化。数据如下（起始为暗条纹） 124V 133V 139V 147V 153V 162V 168V 173V 178V 183V 189V 195V 199V 205V 210V 214V 218V 223V 227V 231V 237V 241V 246V 250V 254V 260V 265V 269V 273V 277V 283V 286V 293V 296V 300V 利用 MATLAB 绘制曲线如下