longjiang 发表于 2012-10-15 00:34

关于白光干涉的制作,谁diy过求经验,谢谢(前面发错位置了

本帖最后由 longjiang 于 2012-10-15 00:37 编辑

前面帖子发错为了,版主要不删除或者挪动吧!谢谢

市面上很多白光干涉器,但是感觉都价格贵的离谱,我要做个试验,想获得几张图片(和看水面的油花一样),买一个成本太高了,转悠的了半天,发现成像原理简单,所以想自己做一个,但是真正自己做起来发现,实在是比较困难,先说说我的东西吧1.飞利浦20w 卤素灯灯,W.D =45.2 ,凸透镜 51mm×18mm焦距35mm,2个
2.半反半透镜 60*60mm 3块
3.反光镜 60*60mm 2块
4.摄像机,放大倍数30-100倍
5.正好45度放置分光镜的装置一个
6.被测物(油面大约7um到10um透明)
具体看我下面的设计的图说明:通过光源,经过凸透镜,产生平行光,经过衰减器,降低光亮度,防止白屏,通过45度分光镜,镜头透镜把光线聚焦到被测油层的上表面和下表面,油层的上下表面反光后,直接传递给摄像机,在摄像机上看到干涉条纹
http://www.astronomy.com.cn/bbs/data/attachment/forum/201210/14/225612cbpqc8bbszfczbiz.jpg

问题如下: 折腾半天看到的都是清晰的被测物体的图像,根本看不到干涉条纹,不论是否增加下面的凸透镜,但是基础理论貌似是这样,还有什么问题呢?求解答,或者谁有成型产品,如果价格不贵,看能够买一个也行

为什么不成功??难道不能使用白光,还是必须用激光调整好后,再用白光,普通的激光笔做光源是否可以,就是市面上几十块钱的那种!因为要求精度不高,是为了看干涉图像,不是为了测厚灯精确测量


crazygame12345 发表于 2012-10-15 06:27

白光干涉需要非常精细的距离调整,因为白光的波长展宽非常大,所以相干长度就小得可怜,必须调整至两部分光程差在一个波长的数量级以内(几百个纳米)才可以实现白光的干涉。所以你的调节机构需要至少三速微调,精确度为十万分之一。

作法是先用红色激光,调节两部分的光程差使得干涉条纹向一边片转,然后调节反射镜机构使条纹变直,不断重复这两个过程,最后看到条纹只有三四条的样子,表明光程差已经足够小了,这时候换上白光,转动最精细的微调装置(此过程要足够耐心,转上几百圈也不一定能看到条纹),最后在某一圈之内发现彩色干涉条纹。由于装置的回差问题,绝对不能往回调节仪器,否则绝对是得不偿失。

crazygame12345 发表于 2012-10-15 06:30

光学实验需要极大的耐心才能完成,另外就是diy的仪器存在精度的问题,往往不能进行读数。我们做实验时用的迈克尔逊干涉仪,就是三速调整的,精度是0.00001,即便是这样,调整也很麻烦。

crazygame12345 发表于 2012-10-15 06:40

所以不要看着光学仪器原理简单就觉得可以轻易动手做出来。干涉仪对精度的要求往往是令人恐怖的。

longjiang 发表于 2012-10-15 08:40

crazygame12345 发表于 2012-10-15 06:40 static/image/common/back.gif
所以不要看着光学仪器原理简单就觉得可以轻易动手做出来。干涉仪对精度的要求往往是令人恐怖的。 ...

多谢耐心回复呵,明白了很多,看来这个调试会要命,哈哈,我让人给我加工了一个放45度半反半透镜的东西,公差应该是0.02mm了,保证了光源,接收板之间肯定是90度,估计调节上会稍微好点!继续努力测试吧,在重新计算一遍,看看数别有错的

ZYFASD1 发表于 2012-10-15 11:35

crazygame12345 发表于 2012-10-15 13:11

ZYFASD1 发表于 2012-10-15 11:35 static/image/common/back.gif
白光是复合光,其波长带宽极大,就算某一波段发生干涉现象你也不一定看得出来(尤其是不可见波段},而要全 ...

测量光学厚度必须用白光干涉,不能用单色光。但条件非常苛刻。

longjiang 发表于 2012-10-15 16:46

crazygame12345 发表于 2012-10-15 13:11 static/image/common/back.gif
测量光学厚度必须用白光干涉,不能用单色光。但条件非常苛刻。

我想改变一下设计思路,不知道是否会好点,在光源后加入一个凸透镜,聚焦到分光镜上,分光镜,反射后经过凸透镜形成平行光,平行光经过中间圆孔镜,一部分到达被测物体表面后折射回来,一部分直接让圆孔镜反射后到达 ccd,这样是不是会好点呢?反正我是看图像,不是测候,只要看到被测物体的干涉即可

crazygame12345 发表于 2012-10-15 16:54

longjiang 发表于 2012-10-15 16:46 static/image/common/back.gif
我想改变一下设计思路,不知道是否会好点,在光源后加入一个凸透镜,聚焦到分光镜上,分光镜,反射后经过 ...

不管怎么改进,你都需要做一件事情:提高整个系统的机械精度

具体地说,需要做一个蜗轮蜗杆系统,使得反光镜能以光波长的量级(几百纳米)为单位移动。如果做不到这一点,一切改进效果都不好

crazygame12345 发表于 2012-10-15 16:56

longjiang 发表于 2012-10-15 16:46 static/image/common/back.gif
我想改变一下设计思路,不知道是否会好点,在光源后加入一个凸透镜,聚焦到分光镜上,分光镜,反射后经过 ...

现在你的关键问题是如何让两束光的光程差达到一个波长的量级。如果你选择用手移动反光镜的话,那么以你手移动的速度,出现干涉条纹的时间非常短以至于感受不出来

longjiang 发表于 2012-10-15 17:03

crazygame12345 发表于 2012-10-15 16:56 static/image/common/back.gif
现在你的关键问题是如何让两束光的光程差达到一个波长的量级。如果你选择用手移动反光镜的话,那么以你手 ...

嗯,不行还是要去机加工个了,手动玩难度太高了,看看淘宝上又没有这样的减速装置可以用吧!!也许会有会的

crazygame12345 发表于 2012-10-15 17:08

longjiang 发表于 2012-10-15 17:03 static/image/common/back.gif
嗯,不行还是要去机加工个了,手动玩难度太高了,看看淘宝上又没有这样的减速装置可以用吧!!也许会有会 ...

这个加工难度就比较高了,我们学校的迈克尔逊干涉仪,是1200齿高精度蜗轮蜗杆,比高级赤道仪还要高。有双速调节装置,大手轮的读数是0.001mm,小手轮的读数精度是0.00001。这样就可以完成一次测量了。你去买个迈克尔逊干涉仪就可以做这个实验了,我记得好像几千块钱搞定

longjiang 发表于 2012-10-15 17:13

另外求问一个,很多光路中都会加入1/4波长片,目的是为啥?比如DVD的光盘读取的光路

hhbb 发表于 2012-10-15 19:03

楼主厉害!

longjiang 发表于 2012-10-15 19:11

crazygame12345 发表于 2012-10-15 17:08 static/image/common/back.gif
这个加工难度就比较高了,我们学校的迈克尔逊干涉仪,是1200齿高精度蜗轮蜗杆,比高级赤道仪还要高。有双 ...

我终于知道为啥这玩意这么贵了,机加工精度太高,哈哈!!加工难度太大!!看这个架势一般加工厂家还搞不定!!悲剧啊,难道我真的要去买个迈克尔逊干涉仪去!!我在琢磨一下吧,看看有啥其他办法解决,为了几张照片,让我花个几千块,还不一定能搞定,我心不干啊!!

crazygame12345 发表于 2012-10-15 19:30

longjiang 发表于 2012-10-15 19:11 static/image/common/back.gif
我终于知道为啥这玩意这么贵了,机加工精度太高,哈哈!!加工难度太大!!看这个架势一般加工厂家还搞不 ...

如果你是在校学生或者从事科研活动的话就好办了,找光学实验室......

crazygame12345 发表于 2012-10-15 19:35

longjiang 发表于 2012-10-15 17:13 static/image/common/back.gif
另外求问一个,很多光路中都会加入1/4波长片,目的是为啥?比如DVD的光盘读取的光路 ...

1/4波长片,这个涉及到晶体光学的内容了。

比较简单的原理,参见钟锡华《现代光学基础》最后一章晶体光学的内容,简单地说就是碳酸钙晶体中存在各向异性,所以不同方向折射率是不一样的,如果晶体的主光轴垂直于表面,光学厚度nd=1/4波长,晶体里的o光(正常光)和e光(反常光)会有1/2Pi的相位差。


longjiang 发表于 2012-10-15 19:51

crazygame12345 发表于 2012-10-15 19:30 static/image/common/back.gif
如果你是在校学生或者从事科研活动的话就好办了,找光学实验室......

悲剧就是不是从事这方面的,我是从事单片机和pc软件开发的!光学这块资源为0

longjiang 发表于 2012-10-15 19:55

crazygame12345 发表于 2012-10-15 19:35 static/image/common/back.gif
1/4波长片,这个涉及到晶体光学的内容了。

比较简单的原理,参见钟锡华《现代光学基础》最后一章晶体光 ...

看着脑袋就大,哎,从零开始,要我命,这个大体意思,如果和主光轴垂直的时候起到增透,如果不是平行光,就直接过滤或者衰减掉?是这个意思吗?

crazygame12345 发表于 2012-10-15 20:21

longjiang 发表于 2012-10-15 19:55 static/image/common/back.gif
看着脑袋就大,哎,从零开始,要我命,这个大体意思,如果和主光轴垂直的时候起到增透,如果不是平行光, ...

先看书吧.....不是增透或者增反.
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