一种用于光波干涉场的数字成像系统的制作方法

本发明涉及光学测量技术领域，具体涉及一种用于光波干涉场的数字成像系统。

背景技术：

光的干涉和衍射现象表明光是一种波动。在大学物理实验教学中，利用干涉现象(条纹)测量其它物理量(如：激光波长、透镜的曲率半径等)的教学内容很普及，是学生需学习掌握的最基本的测量方法，在各大专院校是必不可少的基础物理实验教学内容。

使一波列先分解后再交叠，产生干涉的方法有两种：

1分波前法(division wavefront)：点光源产生的波前在横向分为两部分，使其分别通过两个光学系统，经衍射、反射、折射或散射而实现交叠，产生干涉。杨氏双缝实验是这类分波前干涉装置的典型代表。

2分振幅法(division of amplitude):让一束光投射到由透明板制成的分束器，光能流一部分反射，一部分透射，再通过反射镜等一类光学元件，让这两束光发生交叠，产生干涉。牛顿环产生的干涉、迈克耳孙干涉仪和多光束干涉仪，均系分振幅干涉。

杨氏双缝干涉实验是大学物理基础教学内容之一，要求在教学过程中，测量微观视场中的干涉条纹间距、双棱镜产生的两个虚光源间距d以及狭缝到接收屏的距离D，从而根据公计算光源的波长λ。

原理图见图1：S是宽度可调的单狭缝，B是双棱镜，L是正透镜，各元件在光具座上的位置可通过光具座上的刻度尺读出。

学生在测量前，需使狭缝S对正双棱镜棱脊，再调节棱脊与狭缝平行；之后，用测微目镜取代接受屏。通过测微目镜，边观察，边调节狭缝S宽度，此时可观察到干涉条纹。为了便于测量方便，有时还需改变狭缝S与双棱镜B之间的距离d,使条纹间距适当。完成以上调节后，就可用测微目镜测量干涉条纹的间距了。

但是，现有技术的缺点在于:

1.传统干涉场,干涉条纹的观察和测量,都是通过微小视场实现(如:测微目镜),学生测量非常困难。

2.传统微观视场的观察方法,都是通过显微镜成像系统,无法实现多人同时观摩和演示。

3.传统观测方法,无法对形成的干涉图样实现像质的修改和信息存储。

4.传统的观察和测量方法，人眼无可避免的要长时间面对强光照射,甚至无法避免对人眼造成的损伤。

5.传统的观察和测量方法是通过测微目镜实现的。学生单人在观测时，眼睛必须时刻紧贴测微目镜，无法同时完成对成像系统其它部件的调解。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种用于光波干涉场的数字成像系统，将CCD数字成像系统引入光波干涉场，将微观干涉场实现放大，并使模拟信号转换为数字信号，便于观察、测量以及对干涉图样的存储和修改。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种用于光波干涉场的数字成像系统，包括滑块部分和CCD成像部分：

滑块部分：包括滑块、螺旋测微器和支杆，螺旋测微器安装在滑块上，螺旋测微器的读数鼓轮与支杆底部固定连接，支杆在该读数鼓轮的作用下，相对于光轴方向，左右进行精密移动；

CCD成像部分：包括支柱架、固定圈、缩小镜、转接环和CCD像感器，支柱架的支柱与支杆插接，固定圈固定安装在支柱架上，缩小镜水平插接在固定圈内，缩小镜与CCD像感器通过设有内丝的转接环连接，CCD像感器通过数据线与计算机连接。

进一步的，所述支柱架的支柱与支杆连接处设有紧固螺丝。

进一步的，所述缩小镜为0.5倍缩小镜。

进一步的，所述缩小镜与固定圈通过紧固螺丝固定。

进一步的，所述固定圈内径23.5mm，与之对应的，缩小镜外径为23.2mm，转接环内径23.3mm，CCD像感器镜筒外径为23.2mm。

本发明公开的一种用于光波干涉场的数字成像系统，具有以下有益效果：

1.通过该CCD数字成像系统对干涉场进行放大,并实现计算机显示器展示,可方便对放大图像的观测和测量,提高待测物理量的测量准确度。

2.在教学演示过程中,可实现生动的动态画面展示,培养学生的兴趣,提高教学质量。

3.通过该数字成像系统,不仅可对图像质量(锐度、亮度、色度、对比度等)进行必要的修改；而且可适时对重要的图像进行存储。

4.可使观察者直接观看计算机显示屏显示的图像,进行所需的测量,避免光源的强光直接照射人眼而造成的损伤。

5.可使观测者在观察计算机显示屏的同时,方便的进行其它调节过程。

附图说明

图1是双棱镜干涉原理图；

图2是滑块部分结构示意图；

图3是CCD成像部分结构示意图；

其中：

1-滑块，2-读数鼓轮，3-支杆，4-紧固螺丝，5-螺旋测微器，6-支柱，7-固定圈，8-紧固螺丝，9-缩小镜，10-转接环，11-CCD像感器，12-数据线

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。

一种用于光波干涉场的数字成像系统，包括滑块部分和CCD成像部分：

滑块部分：见图2，包括滑块1、螺旋测微器5和支杆3，螺旋测微器5安装在滑块1上，螺旋测微器5的读数鼓轮2与支杆3底部固定连接，支杆3在该读数鼓轮2的作用下，可相对于光轴(导轨)方向，左右进行精密移动；

CCD成像部分：见图3，包括支柱架、固定圈7、缩小镜9、转接环10和CCD像感器11，支柱架的支柱6与支杆3插接，固定圈7固定安装在支柱架上，缩小镜9水平插接在固定圈7内，缩小镜9与CCD像感器11通过设有内丝的转接环10连接，CCD像感器11通过数据线12与计算机连接。

作为具体实施例，所述支柱架的支柱6与支杆3连接处设有紧固螺丝4，通过紧固螺丝4可将支柱架的支柱6与支杆3紧固连接。

作为具体实施例，所述缩小镜9为0.5倍缩小镜。由于CCD像感器11在放大干涉图像时，会导致图像变形失真。因此，加入一个缩小镜9，可保证在电脑屏幕上显示的图像与用眼睛直接观察到的一致。

作为具体实施例，所述缩小镜9与固定圈7通过紧固螺丝8固定。

作为具体实施例，所述固定圈7内径23.5mm，与之对应的，缩小镜9外径为23.2mm，转接环10内径23.3mm，CCD像感器镜11筒外径为23.2mm。

在测量干涉条纹间距时，转动螺旋测微器5，可使CCD像感器驱动软件中自带的标尺相对于干涉条纹移动。移动的距离通过螺旋测微器的鼓轮读数，从而可测量每个干涉条纹的间距。

本发明在光波干涉场中的应用，一方面，可使细微的干涉条纹放大，便于动态观察和测量干涉场中的条纹间距以及条纹宽度，提高测量的准确度；同时还可将模拟信号产生的图像转换为数字信号，便于对截取图像的存储和修改；另一方面，可避免长时间观测强光干涉场而造成的人眼损伤，且可实现多人同时对微观放大视场的观测和演示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。