散斑照相法
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不确定度： u = Δx × 故
u12 L2
+
u22 d2
= 2.063 ∗ 10−5 ∗ ( 0.326 )2 + (
0.0005
0.0005 2 ) 0.01
= 1.03 ∗ 10−6 m
Δx = 2.063 ∗ 10−5 ± 1.03 ∗ 10−6 m， P = 68.3%
方法二：将干板与一个凸透镜贴靠在一起，光屏放在后焦面上，在光屏上呈出干涉条纹的像
四、 实验光路图
1、 空间散斑测微小位移
2、 像面散斑测微小位移
3、 观察光路图
五、 实验内容
1、 进行第一部分实验：空间散斑。将实验器材中提到的实验仪器挑出，粗 调高度使光学仪器近似等高共轴，并用拭镜纸朝一个方向擦拭镜面，使 光路不受污点影响； 2、 按照光路图调节光路，除去空间滤波器，每增加一个仪器，通过平面镜 将光线折回，调节仪器使入射光线和反射光线完全重合，使仪器精细的 等高共轴； 3、 加入空间滤波器， 将针孔去掉， 调节光线使其通过小孔并位于小孔中间。 然后安装针孔，调节空间滤波器上凸透镜的位置进行粗调，待屏上的光 线非常明亮并且分布大致均匀停止旋转。最后调节针孔左右的位置旋钮 进行微调。调节成功的现象是光斑光强强度大且明亮分布均匀；
λL 632.8 ∗ 10−9 ∗ 60 = 1.22 ∗ = 1.3234 ∗ 10−5 ������ D 3.5 于是我们可以得到千分尺扭过的距离：2 ∗ 10−5 m 即 2 小格。 ∆x = 1.22
5、 将干板取代白板，曝光时间设为 4 秒钟。关灯、屏息等待，进行第一次 曝光。随后，微小调节毛玻璃的位置（扭动千分尺两小格） ，进行第二次 曝光； 6、 将干板取下放入显影液中，一旦发现有少量变色立即取出，放在凉水下 冲洗片刻，再次投入定影液中定影五分钟，取出冲洗烘干； 7、 按照观察光路图观察现象； 8、 进行第二部分实验：像面散斑。在毛玻璃和白板之间加入凸透镜，并调 节三者之间的位置，使毛玻璃的像清晰地呈在白板之上；
像面散斑实验现象： 在光屏上的条纹宽度和位置都会随干板位置的变化而变化。 当干板沿与条纹平行方向移动时， 宽度会发生变化，向偏离与轴线方向运动，条纹变宽，向轴线运动，条纹变密。当干板沿与 条纹垂直方向移动时，条纹位置发生变化，向左移动干板，条纹右偏，向右移动干板，条纹 左偏。这是像面散斑的性质。图案如下。
9、 重复 5、6、7 三个实验步骤。
六、数据处理：
有两种通过干涉条纹宽度得到微小位移的方法，下面将分别叙述。 方法一：将干板直接放在激光器和屏之间，可在屏之间看到干涉条纹。
干板到屏的距离 L 条纹间距 d
L=32.6cm d=1.0cm
由此组数据得到的位移量大小为：
λL 632.8 ∗ 10−9 ∗ 32.6 Δx = = = 2.063 ∗ 10−5 m d 1.0
散斑照相法
——测量微小位移
李首卿 201311141049 单师轩 201311141092
一、 实验目的
1、 了解激光散斑形成的原因，了解空间散斑和像面散斑； 2、 学习光学实验的基本技能：空间滤波与平行光； 3、 掌握利用散斑照相法测量物体微小位移的原理与方法。
二、 实验器材
氦氖激光器、针孔滤波器、扩束镜、准直镜、凸透镜和干板。
4、 计算两次曝光之间的微小位移。由于位移不能小于散斑的平均直径，不 然很难形成明显的散斑对；也不能过大，否则整个散斑场会发生明显的 变化。我们应根据公式d = 1.22 计算大致的位移
������ ������������
λ =632.8nm 散斑空间传递的距离 L=60cm D=3.5cm 漫射源的空间尺度 氦氖激光器波长
������������ ������ ������������
，而我们这里的狭缝距 d 就是位移量d =
������������ ������
。
6、 特别注意： 位移不能小于散斑的平均直径， 不然很难形成明显的散斑对； 也不能过大，否则整个散斑场会发生明显的变化，上述讨论也就不成立 了。另外我们可以多次曝光以提高条纹的可见度。
八、误差分析
实验误差主要由于测量干涉条纹宽度、各种距离时用的是米尺，精确度较差。
三、 实验原理
1、 空间散斑：激光被散射体的粗糙表面反射或通过一个透明散射体（例如 毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中，可以观察到无数的无规则分 布的亮暗斑。当散射体移动的时候，散斑的分布会发生变化。空间散斑 是全空间分布的，非定域的。 2、 像面散斑：一个粗糙表面经透镜成像，则物面上的每一个点在像面上都 有一个相应的扩展函数。物面上相邻的一些点，在像面上对应的扩展函 数彼此会发生重叠。这些彼此重叠的光之间有一定的相位差，在像面上 会发生干涉。由于这个相位差是随机分布的，因此像面上的干涉图样也 是随机分布的，从而形成散斑图样。像面散斑是定域的。 3、 散斑平均半径： d = 1.22 ������ L 为散斑空间传递的距离，D 为漫射源的空 间尺度。 4、 测量微小位移：被测物体上固定一块照相干板，激光射到粗糙表面后再 照射在干板上，曝光一次，在干板上记录下一个散斑场分布，然后使被 测物体作一个微小平移，再曝光一次，底片上又记录下一个散斑分布。 由于位移很小，可以近似认为粗糙表面各散射单元到干板上的光程不变， 或者说，记录的散斑场分布没有变化。通过计算我们可以得到强度公式 正是杨氏双缝干涉的强度公式，可以预期，我们将得到一组平行等距的 直条纹。 5、 实验观测： 在焦距为 f 的透镜的后焦面上观察杨氏干涉条纹， 我们知道， 条纹间隔为y =
Δx = 2.034 ∗ 10−5 ± 1.67 ∗ 10−6 m，P = 68.3% 七、实验现象：
空间散斑实验现象： 方法一：在屏上观察到比较宽的干涉条纹，只能观察到三条亮条纹，图案如下。并且左右移 动干板条纹宽度与位置不变，这也是空间散斑的特点
方法二：在屏上观察到较方法一窄许多的干涉条纹：并且明显变密，图案如下。左右移动干 板条纹宽度与位置不变。
透镜焦距 条纹间距 由此组数据得到的位移量大小为：
f=22.5cm d=0.7cm
λf 632.8 ∗ 10−9 ∗ 22.5 Δx = = = 2.034 ∗ 10−5 m d 0.7
不确定ห้องสมุดไป่ตู้：
u22 d2
u = Δx ×
故
= 2.034 ∗ 10−5 ∗ (
0.0005 2 ) 0.007
= 1.67 ∗ 10−6 m
u12 L2
+
u22 d2
= 2.063 ∗ 10−5 ∗ ( 0.326 )2 + (
0.0005
0.0005 2 ) 0.01
= 1.03 ∗ 10−6 m
Δx = 2.063 ∗ 10−5 ± 1.03 ∗ 10−6 m， P = 68.3%
方法二：将干板与一个凸透镜贴靠在一起，光屏放在后焦面上，在光屏上呈出干涉条纹的像
四、 实验光路图
1、 空间散斑测微小位移
2、 像面散斑测微小位移
3、 观察光路图
五、 实验内容
1、 进行第一部分实验：空间散斑。将实验器材中提到的实验仪器挑出，粗 调高度使光学仪器近似等高共轴，并用拭镜纸朝一个方向擦拭镜面，使 光路不受污点影响； 2、 按照光路图调节光路，除去空间滤波器，每增加一个仪器，通过平面镜 将光线折回，调节仪器使入射光线和反射光线完全重合，使仪器精细的 等高共轴； 3、 加入空间滤波器， 将针孔去掉， 调节光线使其通过小孔并位于小孔中间。 然后安装针孔，调节空间滤波器上凸透镜的位置进行粗调，待屏上的光 线非常明亮并且分布大致均匀停止旋转。最后调节针孔左右的位置旋钮 进行微调。调节成功的现象是光斑光强强度大且明亮分布均匀；
λL 632.8 ∗ 10−9 ∗ 60 = 1.22 ∗ = 1.3234 ∗ 10−5 ������ D 3.5 于是我们可以得到千分尺扭过的距离：2 ∗ 10−5 m 即 2 小格。 ∆x = 1.22
5、 将干板取代白板，曝光时间设为 4 秒钟。关灯、屏息等待，进行第一次 曝光。随后，微小调节毛玻璃的位置（扭动千分尺两小格） ，进行第二次 曝光； 6、 将干板取下放入显影液中，一旦发现有少量变色立即取出，放在凉水下 冲洗片刻，再次投入定影液中定影五分钟，取出冲洗烘干； 7、 按照观察光路图观察现象； 8、 进行第二部分实验：像面散斑。在毛玻璃和白板之间加入凸透镜，并调 节三者之间的位置，使毛玻璃的像清晰地呈在白板之上；
像面散斑实验现象： 在光屏上的条纹宽度和位置都会随干板位置的变化而变化。 当干板沿与条纹平行方向移动时， 宽度会发生变化，向偏离与轴线方向运动，条纹变宽，向轴线运动，条纹变密。当干板沿与 条纹垂直方向移动时，条纹位置发生变化，向左移动干板，条纹右偏，向右移动干板，条纹 左偏。这是像面散斑的性质。图案如下。
9、 重复 5、6、7 三个实验步骤。
六、数据处理：
有两种通过干涉条纹宽度得到微小位移的方法，下面将分别叙述。 方法一：将干板直接放在激光器和屏之间，可在屏之间看到干涉条纹。
干板到屏的距离 L 条纹间距 d
L=32.6cm d=1.0cm
由此组数据得到的位移量大小为：
λL 632.8 ∗ 10−9 ∗ 32.6 Δx = = = 2.063 ∗ 10−5 m d 1.0
散斑照相法
——测量微小位移
李首卿 201311141049 单师轩 201311141092
一、 实验目的
1、 了解激光散斑形成的原因，了解空间散斑和像面散斑； 2、 学习光学实验的基本技能：空间滤波与平行光； 3、 掌握利用散斑照相法测量物体微小位移的原理与方法。
二、 实验器材
氦氖激光器、针孔滤波器、扩束镜、准直镜、凸透镜和干板。
4、 计算两次曝光之间的微小位移。由于位移不能小于散斑的平均直径，不 然很难形成明显的散斑对；也不能过大，否则整个散斑场会发生明显的 变化。我们应根据公式d = 1.22 计算大致的位移
������ ������������
λ =632.8nm 散斑空间传递的距离 L=60cm D=3.5cm 漫射源的空间尺度 氦氖激光器波长
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，而我们这里的狭缝距 d 就是位移量d =
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。
6、 特别注意： 位移不能小于散斑的平均直径， 不然很难形成明显的散斑对； 也不能过大，否则整个散斑场会发生明显的变化，上述讨论也就不成立 了。另外我们可以多次曝光以提高条纹的可见度。
八、误差分析
实验误差主要由于测量干涉条纹宽度、各种距离时用的是米尺，精确度较差。
三、 实验原理
1、 空间散斑：激光被散射体的粗糙表面反射或通过一个透明散射体（例如 毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中，可以观察到无数的无规则分 布的亮暗斑。当散射体移动的时候，散斑的分布会发生变化。空间散斑 是全空间分布的，非定域的。 2、 像面散斑：一个粗糙表面经透镜成像，则物面上的每一个点在像面上都 有一个相应的扩展函数。物面上相邻的一些点，在像面上对应的扩展函 数彼此会发生重叠。这些彼此重叠的光之间有一定的相位差，在像面上 会发生干涉。由于这个相位差是随机分布的，因此像面上的干涉图样也 是随机分布的，从而形成散斑图样。像面散斑是定域的。 3、 散斑平均半径： d = 1.22 ������ L 为散斑空间传递的距离，D 为漫射源的空 间尺度。 4、 测量微小位移：被测物体上固定一块照相干板，激光射到粗糙表面后再 照射在干板上，曝光一次，在干板上记录下一个散斑场分布，然后使被 测物体作一个微小平移，再曝光一次，底片上又记录下一个散斑分布。 由于位移很小，可以近似认为粗糙表面各散射单元到干板上的光程不变， 或者说，记录的散斑场分布没有变化。通过计算我们可以得到强度公式 正是杨氏双缝干涉的强度公式，可以预期，我们将得到一组平行等距的 直条纹。 5、 实验观测： 在焦距为 f 的透镜的后焦面上观察杨氏干涉条纹， 我们知道， 条纹间隔为y =
Δx = 2.034 ∗ 10−5 ± 1.67 ∗ 10−6 m，P = 68.3% 七、实验现象：
空间散斑实验现象： 方法一：在屏上观察到比较宽的干涉条纹，只能观察到三条亮条纹，图案如下。并且左右移 动干板条纹宽度与位置不变，这也是空间散斑的特点
方法二：在屏上观察到较方法一窄许多的干涉条纹：并且明显变密，图案如下。左右移动干 板条纹宽度与位置不变。
透镜焦距 条纹间距 由此组数据得到的位移量大小为：
f=22.5cm d=0.7cm
λf 632.8 ∗ 10−9 ∗ 22.5 Δx = = = 2.034 ∗ 10−5 m d 0.7
不确定ห้องสมุดไป่ตู้：
u22 d2
u = Δx ×
故
= 2.034 ∗ 10−5 ∗ (
0.0005 2 ) 0.007
= 1.67 ∗ 10−6 m