干涉与衍射光强分布测量汇.docVIP

PAGE  第  PAGE 21 页 共  NUMPAGES 22 页 前言 随着科技进步，当今先进的光谱实验室已不再使用照相干版法获得光谱图形，先进的光学实验室也不再用测量望远镜或丝杠带动光电池来测量干涉、衍射花样的光强分布，所 使用的都是以CCD器件为核心构成的各种光学测量仪器。 LM99PC单缝衍射仪/多道光强分布测量系统用线阵CCD器件接收光谱图形和光强分布，利用计算机的强大数据处理能力对采集到的数据进行分析处理，通过直观的方式得到我们需要的结果。与其他产品相比，LM99PC具有分辨率高（微米级），实时采集、实时处理和实时观测，观察方式多样，物理现象显著，物理内涵丰富，软件功能强大等明显的优点，是传统单缝衍射仪的升级换代产品。 第1章 硬件组成 LM99PC外观 一套完整的LM99PC由光具座、激光器、组合光栅、LM501/601 CCD光强分布测量仪和计算机数据采集盒（USB接口），外加一套计算机组成。 1．激光器： 小功率的半导体激光器或He-Ne激光器均可在LM99PC上使用； 2．组合光栅： 由光栅片和二维调节架构成，见图1，光栅片上有7组图形，见图2。 光栅片 上部 / 下部 第1组： 单缝（a=0.12mm） / 单丝（0.12mm） 第2组： 单缝（a=0.10mm） / 单丝（0.10mm） 第3组： 单缝（a=0.07mm） / 双缝（a=0.07mm，d=2） 第4组： 单缝（a=0.07mm） / 双缝（a=0.07mm，d=3） 第5组： 单缝（a=0.07mm） / 双缝（a=0.07mm，d=4） 第6组： 双缝（a=0.02mm） / 三缝（a=0.02mm，d=2） 第7组： 四缝（a=0.02mm） / 五缝（a=0.02mm，d=2） d为缝中心的间距与缝宽的比值。几组多缝结构按排是针对母国光等编《光学》P223~P227；P325~P331的教学内容所设计。 光栅片 水平调节手轮 俯仰调节手轮 二维调节架 图1：组合光栅 1 2 3 4 5 6 7 图2：光栅片结构 3．计算机数据采集盒：计算机数据采集盒用USB接口与计算机相连，同时以DB15插座通过电缆线与LM601/501 CCD光强仪后面板各插孔相连。采集盒上有一个12位的A/D转换器，也就是说可以把CCD器件上每一个光敏单元上的光强信号分成4096个灰度等级。空间分辨率与所使用的CCD光强仪的型号有关，在11μm~14μm 之间，详见下文。采集盒对计算机要求不高，586最小配置，有USB接口就可以了。 4．CCD光强分布测量仪：其核心是线阵CCD器件。CCD器件是一种可以电扫描的光电 二极管列阵，有面阵（二维）和线阵（一维）之分。LM601/501 CCD光强仪所用的是 线阵CCD器件，性能参数如下表。LM601/501 CCD光强仪机壳尺寸为150mm×100mm ×50mm，CCD器件的光敏面至光强仪前面板距离为4.5mm。 型号光敏元数光敏元尺寸光敏元中心距光谱响应范围光谱响应峰值LM6012592个11×11μm11μm0.3~0.9μm0.56μmLM5012048个14×14μm14μm0.2~0.9μm0.56μm LM601/501 /501 CCD光强仪后面板各插孔标记含义如下，波形见图3： “示波器/微机”：当光强仪配接的是CCD数显示波器或通用示波器时，将此开关打在“示波器”位置，“同步”脉冲频率为50Hz；当配接的是按装有计算机数据采集盒的微机系统时，把开关打在“微机”位置，“同步”脉冲频率为1~5Hz，“采样”脉冲频率为10~15KHz左右。 “同步”：启动CCD器件扫描的触发脉冲，主要供示波器X轴外同步触发和计算机数据采集盒同步用。“同步”的含意是“同步扫描”。接红色插头电缆线。 “采样”：每一个脉冲对应于一个光电二极管，脉冲的前沿时刻表示外接设备可以读取光电管的光电压值，“采样”信号供计算机数据采集盒“采样”同步。此脉冲也可作为几何形状测量时的计数脉冲。接黄色插头电缆线。 “信号”：CCD器件接受的空间光强分布信号的模拟电压输出端。接蓝色插头电缆线。 “同步”