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光學(xué)檢測(cè)儀和激光干涉儀

星點(diǎn)檢驗(yàn)法

一、前言


星點(diǎn)檢驗(yàn)是依據(jù)點(diǎn)光源經(jīng)被檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)形成的星點(diǎn)衍射像的形狀及亮度分布來(lái)定性地判斷被檢驗(yàn)物鏡質(zhì)量。通常,一個(gè)點(diǎn)光源(即星點(diǎn))經(jīng)被檢驗(yàn)物鏡所成的像是由具有一定尺寸的衍射圓斑(艾里斑)和衍射圓環(huán)所構(gòu)成。但實(shí)際上由于設(shè)計(jì)、材料、加工等個(gè)方面的缺陷,實(shí)際衍射圖相對(duì)于理想衍射圖形有不同程度的改變,可以依據(jù)變化定性的判斷被檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣。


二、技術(shù)要點(diǎn)


1)、星點(diǎn)直徑的選定

星點(diǎn)直徑過(guò)大,將不產(chǎn)生衍射現(xiàn)象;星點(diǎn)過(guò)小,衍射光斑亮度太弱或太小以至于無(wú)法觀測(cè)。選定的原則是:星點(diǎn)直徑d應(yīng)不大于星點(diǎn)有效光束孔徑所對(duì)應(yīng)的衍射像的中心亮斑直徑r,即:


式中,λ為星點(diǎn)發(fā)出的光波長(zhǎng);為像空間介質(zhì)的折射率,空氣;為被檢驗(yàn)物鏡像方半孔徑角;為平行光管的焦距;為被檢驗(yàn)物鏡的孔徑。


2)、觀測(cè)顯微物鏡的選擇

保證經(jīng)被測(cè)物鏡的光線全部進(jìn)入觀測(cè)顯微鏡是顯微物鏡選則的原則,即物方孔徑角大于等于被檢物鏡像方孔徑角:



3)、顯微鏡總放大倍率的選定

原則應(yīng)以人眼能分辨第一和第二衍射亮環(huán)為準(zhǔn),經(jīng)顯微物鏡放大后,兩衍射亮圓環(huán)間距對(duì)于人眼的張角按計(jì)算,則顯微鏡總放大率為:



三、星點(diǎn)像的判讀


(1)     無(wú)像差時(shí),焦點(diǎn)上中心圓斑最亮,還能看到既圓且完整的第一亮衍射環(huán),在焦前、焦后對(duì)稱截面上,衍射圖形相同,如圖1所示;


1 無(wú)像差時(shí)星點(diǎn)像

(2)     星點(diǎn)像有球差時(shí),衍射圖形為同心圓環(huán),但中心亮斑變暗些,第一衍射環(huán)亮度增強(qiáng),在焦前、焦后對(duì)稱截面上,衍射圖形不相同。

(3)     星點(diǎn)像有彗差時(shí),若彗差較小,則星點(diǎn)像中心亮斑相對(duì)衍射環(huán)顯現(xiàn)偏心,衍射環(huán)亮度、粗細(xì)都不均勻;若彗差較大,星點(diǎn)像呈現(xiàn)彗星狀,即有明顯的頭部和延伸的拖尾,在焦前、焦后對(duì)稱截面上觀測(cè),衍射圖形相同,只是變大目彌散,如圖2所示。


2 慧差星點(diǎn)像

(4)     星點(diǎn)像有像散差時(shí),視像散的程度在焦點(diǎn)處呈粗細(xì)不同的十字形,像散大,十字線細(xì)而長(zhǎng),像散小,十字線細(xì)粗而短,在焦前、焦后觀看,出現(xiàn)相互垂直的橢圓圖形,這是元件面形變形、面形較差或透鏡偏心造成的,如圖3所示。


3 像散星點(diǎn)像

(5)     星點(diǎn)像出現(xiàn)雜亂無(wú)章的不規(guī)則形狀時(shí),說(shuō)明其元件材料中存在條紋、結(jié)石和嚴(yán)重的非均勻性等缺陷。


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