第四章_云纹干涉法.
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1、1第四章：云纹干涉法第四章：云纹干涉法一、云纹干涉法原理一、云纹干涉法原理1. 1. 相交平行光的干涉相交平行光的干涉满足干涉条件下，两相交平行光满足干涉条件下，两相交平行光干涉形成等间距干涉条纹干涉形成等间距干涉条纹sin2vf空间频率空间频率2位相型光栅的衍射位相型光栅的衍射fmmsinsin如果：如果： 令令 1 = 0. fsin如果如果 =632.8 nm (He-Ne laser) 且且 f =1200 l/mm则有则有 = 49.4 .2. 2. 光栅衍射方程光栅衍射方程33.3.波前波前(wavefront(wavefront) )及波前干涉及波前干涉mqim,qSpecime
2、nSpecimenCameraCamera 平行光的波前为平面平行光的波前为平面 如果衍射光栅没有畸变如果衍射光栅没有畸变或均匀畸变，平行光的各或均匀畸变，平行光的各级衍射光的波前为平面级衍射光的波前为平面 如果衍射光栅有如果衍射光栅有非非均匀均匀畸变，平行光的各级衍射畸变，平行光的各级衍射光的波前为曲面，并且可光的波前为曲面，并且可以看成多个不同衍射方向以看成多个不同衍射方向的平面波前的组合的平面波前的组合Fourier 波前模型波前模型iimfmq sinsin,44 4、对称入射光的、对称入射光的 1 1级衍射光的干涉级衍射光的干涉 两束光以特定角对称入射在无畸变的光栅上，使其两束光以特
3、定角对称入射在无畸变的光栅上，使其 1 1级衍射光沿光栅法向方向。级衍射光沿光栅法向方向。两衍射光不产生干涉，记录不到条纹两衍射光不产生干涉，记录不到条纹 (Null 场）场）5两衍射光发生干涉，产生均匀的、等间距平行条纹两衍射光发生干涉，产生均匀的、等间距平行条纹 光栅发生均匀变形光栅发生均匀变形6 光栅发生非均匀变形光栅发生非均匀变形 N (x, y)=S (x, y)/ 两衍射光发生干涉，产生非均匀、非等间距的条纹，条两衍射光发生干涉，产生非均匀、非等间距的条纹，条纹级数与分布形式与两个翘曲的波前间距直接相关：纹级数与分布形式与两个翘曲的波前间距直接相关： 75 5、 1 1级衍射光干涉
4、条纹的力学意义级衍射光干涉条纹的力学意义云纹干涉法的测量原理云纹干涉法的测量原理8)(2cos1taA)/(2cos2ktaA变形前变形前P点处的两根出射衍点处的两根出射衍射光线射光线1、2可以表示为：可以表示为：k是两入射光线在是两入射光线在p点的光程差，点的光程差， OPL1 =A1PB A1* P = CP + PB = (FB + BE) + PB= (U sin + W cos )+W = W (1+cos )+U sin P P移至移至PP后，光线后，光线1 1的光程改变量的光程改变量P P移至移至PP后，光线后，光线2 2的光程改变量的光程改变量 OPL2 = A2PB A2*P
5、 = A2P A2*P + PB = (CP)+PB = (EP BF) + PB = (U sin W cos ) +W = W (1 + cos ) U sin 9 OPL1 =A1PB A1* P = CP + PB = (FB + BE) + PB= (U sin + W cos )+W = W (1+cos )+U sin OPL2 = A2PB A2*P = A2P A2*P + PB = (CP)+PB = (EP BF) + PB = (U sin W cos ) +W = W (1 + cos ) U sin ),(2cos ),(2cos 2211yxOPLktaAyxOP
6、LtaA S (x, y) = OPL1 OPL2 k = 2U(x, y) sin k = f U (x, y) k 变形后变形后P点处的两根出射衍点处的两根出射衍射光线射光线1、2可以表示为：可以表示为：两入射光线在两入射光线在P点的光程差点的光程差这里的这里的f 2sin / ,是两入射光干涉形成的干涉条纹的空间频率是两入射光干涉形成的干涉条纹的空间频率是物理光栅空间频率的是物理光栅空间频率的2倍！倍！10Nx = S (x, y) / =fU (x, y)-k / xz平面内双光束对称入射条件下，平面内双光束对称入射条件下，条纹图的含义：条纹图的含义： 与离面位移信息无关与离面位移信息
7、无关, 反映了试件在反映了试件在x方向的面内位移信息方向的面内位移信息; 每一条纹代表了每一条纹代表了x方向的等位移线方向的等位移线 习惯上，这样的干涉条纹图称为习惯上，这样的干涉条纹图称为U场条纹场条纹同样可以理解同样可以理解V V场条纹图的含义场条纹图的含义kNfyxUx1),(在干涉条纹图上，在干涉条纹图上，P点所对应点所对应的条纹级数的条纹级数Nx S (x, y) = f U (x, y) k 11测量面内变形的云纹干涉法光路测量面内变形的云纹干涉法光路云纹干涉法的技术特征：云纹干涉法的技术特征： 分辨率分辨率受制于以光栅的空间频受制于以光栅的空间频率，以率，以1200 l/mm为例
