怎么测光学仪器平整度

『壹』 利用光的干涉来检测物体表面的平整度的方案

利用光的干涉来检测物体表面的平整度可以用一个标准平板在上方，待测平板在下方，组成空气劈尖。如果待测平板表面不平整，产生的等厚干涉条纹就会发生弯曲。

根据薄膜干涉的道理，可以测定平面的平直度．测定的精度很高，甚至几分之一波长那么小的隆起或下陷都可以从条纹的弯曲上检测出来．若使两个很平的玻璃板间有一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可用来测很小的长度．

『贰』 怎样判定干涉法测平整度中平面的凹凸情况.暗条纹向左

上面一块光洁度高的板的下表面与待测面之间的空气层形成薄膜干涉。

若待测面光洁度也高，在上板观测到的亮线与暗线平行。

待测面有突起，此处对应的光程差小于此点未突起时的光程差，所以这点的光程差与靠近劈尖的尖部某点的光程差相同，所以这点未突起时对应条痕若是亮的，现在就变暗(若原是暗的,现在就变亮)，所以这点对应的条痕弯向劈尖厚部，同样分析，可知这点凹陷时，条痕弯向劈尖尖部。

(2)怎么测光学仪器平整度扩展阅读：

光波是以正弦波的形式在介质中传播的，由于光波传播的独立性和线性叠加性，两束或两束以上同频光波相遇时，会根据相位的不同出现光强增强或减弱的现象。

以相干光（周期及振动方向相同且相位差恒定的光）为例，简要解释一下干涉条纹的产生原理。如图所示，间隔为d的两条狭缝S1和S2产生的两束波长为相干光发生干涉，并在距离为D的屏幕上产生干涉条纹，现判断距离中点O为x的P点的光强。

干涉现象及干涉条纹的出现对于光学测量微小变形具有重要意义，牛顿环、劈尖干涉等都可以经过简单改造制成测量微小变形的仪器。由于其方式是将距离转化为条纹数与光波长的函数，故精度很高，可以达到光波长量级。如图为牛顿环的干涉条纹。

同时也广泛应用于生活中。如车窗玻璃的反射膜，是利用膜两侧反射光波叠加削弱来达到减少透射光的效果，摄像机镜头精彩呈现出彩色，是因为其上贴了增透膜，来增加拍摄亮度。

『叁』 如何利用光的干涉原理检测一块反光表面的平整度

把金属丝圆环在肥皂液里蘸一下，环上就形成一层肥皂液薄膜．用单色光照射薄膜，薄膜上就产生明暗相间的干涉条纹（图6-4）．产生这种现象是由于照射到膜上的光会从膜的前表面和后表面分别反射回来，形成两列波（分别如图中的实线和虚线所示），这两列波是由同一入射波产生的，因此频率相同，相差恒定，能够产生干涉．竖立的肥皂薄膜在重力作用下成为上薄下厚的楔形，在薄膜的某些地方，反射回来的两列波恰好波峰和波峰（或者波谷和波谷）叠加，光振动加强，产生亮条纹；在另外一些地方，恰好波峰和波谷叠加，光振动削弱，产生暗条纹．这就是薄膜干涉的原因．肥皂泡在太阳光照耀下会出现彩色的条纹，也是由薄膜干涉产生的．白光中每种色光的波长不同，所以在薄膜某一厚度的地方，某一波长的反射光互相加强，就出现这种色光的亮纹；在另一厚度的地方，另一波长的反射光互相加强，就出现另一色光的亮纹．这样，在薄膜上就出现了不同颜色的条纹．检查精密零件的表面质量各种精密零件，例如光学元件，对表面加工的质量要求很高，一般精度要求在几分之一光波波长之内．这样的表面需要用干涉法来检验．如果被检查的表面是一个平面，可以在它的上面放一个透明的标准样板，并在一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查的平面间形成一个劈形的空气薄层，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光波，于是从反射光中就会看到干涉条纹．如果被测表面是平的，产生的干涉条纹就是一组平行的直线；如果被测表面某些地方不平，产生的干涉条纹就要发生弯曲。从干涉条纹弯曲的方向和程度还可以了解被测表面的不平情况．这种测量的精度可达10-6厘米．
首先这个检测方法是应用的薄膜（劈尖）发生等厚干涉原理，你懂的吧？首先物理原理你先懂了我才能用数学方法给你讲啊！
由于这个劈尖的顶角很小，因此可认为平行光线垂直射向上面和下面。
发生干涉的光线是在上表面反射的光和在上表面经折射后在下表面反射回的光线
由于顶角很小，折射几乎不改变方向，可认为光直线射下
于是光程差等于入射点处的劈尖厚度的两倍（高考不考虑半波损失，竞赛要考虑，但这会时得出的结论相反，就是该暗的的地方亮，该亮的地方暗，不改变条纹形状）
就是光程差δ＝2d，δ为介质中半波长的偶数倍处为亮纹，奇数倍处为暗纹。
可见，这里的干涉特点是：干涉条纹分布只与介质厚度有关，同一个厚度对应同一级条纹，因此称为等厚干涉。
就是干涉条纹应该是介质厚度相等的点的轨迹，当平面平整时，厚度均匀变化，条纹为直线。当下面被测面有一凹的话，条纹是等厚的点的轨迹，凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处（厚度为0的地方）的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来，总体情况就是：条纹向劈棱方向偏。
若有一凸也就知道了吧，向远离劈棱的方向偏。
重点抓住：等厚干涉，同一个厚度对应同一级条纹

『肆』 如何用牛顿环来检查光学平面的平整度

又称“牛顿圈”。光的一种干涉图样，是一些明暗相间的同心圆环。例如用一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，在日光下或用白光照射时，可以看到接触点为一暗点，其周围为一些明暗相间的彩色圆环；而用单色光照射时，则表现为一些明暗相间的单色圆圈。这些圆圈的距离不等，随离中心点的距离的增加而逐渐变窄。它们是由球面上和平面上反射的光线相互干涉而形成的干涉条纹。在加工光学元件时，广泛采用牛顿环的原理来检查平面或曲面的面型准确度。在牛顿环的示意图上，B为底下的平面玻璃，A为平凸透镜，其与平面玻璃的接触点为O，在O点的四周则是平面玻璃与凸透镜所夹的空气气隙。当平行单色光垂直入射于凸透镜的平表面时。在空气气隙的上下两表面所引起的反射光线形成相干光。光线在气隙上下表面反射（一是在光疏媒质面上反射，一是在光密媒质面上反射）。
一种光的干涉图样．是牛顿在1675年首先观察到的．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相同的同心圆环．圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点O．从反射光看到的牛顿环中心是暗的，从透射光看到的牛顿环中心是明的．若用白光入射．将观察到彩色圆环．牛顿环是典型的等厚薄膜干涉．平凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气簿膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉．同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状．这种由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉．
牛顿在光学中的一项重要发现就是"牛顿环"。这是他在进一步考察胡克研究的肥皂泡薄膜的色彩问题时提出来的。
具体的, 牛顿环实验是这样的：取来两块玻璃体，一块是14英尺望远镜用的平凸镜，另一块是50英尺左右望远镜用的大型双凸透镜。在双凸透镜上放上平凸镜，使其平面向下，当把玻璃体互相压紧时，就会在围绕着接触点的周围出现各种颜色，形成色环。于是这些颜色又在圆环中心相继消失。在压紧玻璃体时，在别的颜色中心最后现出的颜色，初次出现时看起来像是一个从周边到中心几乎均匀的色环，再压紧玻璃体时，这色环会逐渐变宽，直到新的颜色在其中心现出。如此继续下去，第三、第四、第五种以及跟着的别种颜色不断在中心现出，并成为包在最内层颜色外面的一组色环，最后一种颜色是黑点。反之，如果抬起上面的玻璃体，使其离开下面的透镜，色环的直径就会偏小，其周边宽度则增大，直到其颜色陆续到达中心，后来它们的宽度变得相当大，就比以前更容易认出和训别它们的颜色了。
牛顿测量了六个环的半径（在其最亮的部分测量），发现这样一个规律：亮环半径的平方值是一个由奇数所构成的算术级数，即1、3、5、7、9、11，而暗环半径的平方值是由偶数构成的算术级数，即2、4、6、8、10、12。例凸透镜与平板玻璃在接触点附近的横断面，水平轴画出了用整数平方根标的距离：√1＝1√2＝1.41,√3=1.73,√4=2,√5=2.24等等。在这些距离处，牛顿观察到交替出现的光的极大值和极小值。从图中看到，两玻璃之间的垂直距离是按简单的算术级数，1、2、3、4、5、6……增大的。这样，知道了凸透镜的半径后，就很容易算出暗环和亮环处的空气层厚度，牛顿当时测量的情况是这样的：用垂直入射的光线得到的第一个暗环的最暗部分的空气层厚度为1/189000英寸，将这个厚度的一半乘以级数1、3、5、7、9、11，就可以给出所有亮环的最亮部分的空气层厚度，即为1/178000,3/178000,5/178000,7/178000……它们的算术平均值2/178000,4/178000,6/178000……等则是暗环最暗部分的空气层厚度。
牛顿还用水代替空气，从而观察到色环的半径将减小。他不仅观察了白光的干涉条纹，而且还观察了单色光所呈现的明间相间的干涉条纹。
牛顿环装置常用来检验光学元件表面的准确度．如果改变凸透镜和平板玻璃间的压力，能使其间空气薄膜的厚度发生微小变化，条纹就会移动．用此原理可以精密地测定压力或长度的微小变化．
按理说，牛顿环乃是光的波动性的最好证明之一，可牛顿却不从实际出发，而是从他所信奉的微粒说出发来解释牛顿环的形成。他认为光是一束通过窨高速运动的粒子流，因此为了解释牛顿环的出现，他提出了一个“一阵容易反射，一阵容易透射”的复杂理论。根据这一理论，他认为;“每条光线在通过任何折射面时都要进入某种短暂的状态，这种状态在光线得进过程中每隔一定时间又复原，并在每次复原时倾向于使光线容易透过下一个折射面，在两次复原之间，则容易被下一个折射面的反射。”他还把每次返回和下一次返回之间所经过的距离称为“阵发的间隔”。实际上，牛顿在这里所说的“阵发的间隔”就是波动中所说的“波长”。为什么会这样呢？牛顿却含糊地说：“至于这是什么作用或倾向，它就是光线的圆圈运动或振动，还是介质或别的什么东西的圆圈运动或振动，我这里就不去探讨了。”
因此，牛顿虽然发现了牛顿环，并做了精确的定量测定，可以说已经走到了光的波动说的边缘，但由于过分偏爱他的微粒说，始终无法正确解释这个现象。事实一，这个实验倒可以成为光的波动说的有力证据之一。直到19世纪初，英国科学家托马斯·杨才用光的波动说完满地解释了牛顿环实验。

『伍』 常用的平整度检测方法有哪几种

测量路面平整度的方法有三种:

1、定长度直尺法

即采用规定长度的平直尺搁置在路面表面，直接测量直尺与路面之间的间隙作为平整度指标。

2、断面描绘法

即采用多轮小车式平整度仪沿道路推行而直接描绘出路面表面起伏状况，表征路面平整度。

3、顺簸累积法

即在标准测定车上装置顺簸累积仪，记录汽车沿道路行驶时车厢的累积振动，表征路面平整度。路面不平整会影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适二同时会加剧路面损坏和汽车机件磨损。中国现行规范规定，可用3m直尺、连续式平整度仪或车载式颠簸累积仪测定路面平整度。

(5)怎么测光学仪器平整度扩展阅读

路面平整度的仪器测定主要有两大分类：

第一类为纵断面测定（直接式检测类），即测出路面纵断面剖面曲线，然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。

第二类为车辆对路面的反应测定（响应式检测类），即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标。路面平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到的。

通常第一类和第二类检测方法均可用于路面施工质量的验收与评价及路面周期性评价。第二类检测仪器一般需要借助于第一类检测仪器进行指标标定。直接式和响应式路面平整度仪是路面施工、验收、养护、评价和管理部门必备的仪器。

『陆』 用塞尺和光学仪器测量平面度怎么不一样

因为不同仪器的准确度和精密度不同，测量结果自然有不同。也有可能您的某件仪器存在系统误差，已经不准确了，应立即进行校准。

『柒』 利用光的干涉检测平整度的原理

检测平整度用的是空气劈尖干涉原理，当光垂直入射时，在工件的上表面和玻璃板的下表面反射的光相干涉，当光波的光程差为波长的整数倍时，形成明条纹，为半波长的奇数倍时，形成暗条纹。而光程差取决于空气层的厚度，空气层厚度相同的位置明暗纹情况相同，若工件不平整，则条纹会凸起。向左向右都是可能的，关键是看不平整的是凸起还是凹陷~
手压玻璃板时，空气层厚度改变，故条纹移动~

左凸的原因是工件表面有凹陷（凸起），凹陷（凸起）处空气层厚度和其左边工件平面上的空气厚度相同，故条纹向左凸

『捌』 平整度测试仪的介绍

平整度测试系统，采用光学方法测量晶圆、蓝宝石、Sic、Si、玻璃等材质的表面特征，在无需任何接触的情况下测量厚度、TTV、LTV、弯曲度、平整度等，可在线和离线测量1。

『玖』 常用平整度检测方法有哪四种

1、塞尺测量法

只需一套可随身携带的塞尺就可随时随地进行平面度的粗测。目前很多工厂仍使用该方法进行检测。由于其精度不高，常规最薄塞尺为10um，检测效率较低，结果不够全面，只能检测零件边缘。

2、液平面法

基于连通器工作原理，适合测量连续或不连续的大平面的平面度，但测量时间长，且对温度敏感，仅适用于测量精度较低的平面。

3、激光平面干涉仪测量法

最典型的用法是平晶干涉法。但主要于测量光洁的小平面的测量，如千分头测量面，量规的工作面，光学透镜。

4、水平仪测量法

广泛用于工件表面的直线度和平面度测量。测量精度高、稳定性好、体积小、携带方便。但是用该方法测量时需要反复挪动仪器位置，记录各测点的数据，费时、费力，调整时间长，数据处理程序繁琐。

5、打表测量法

典型应用为平板测微仪及三坐标仪，其中优以三坐标仪为应用最广泛。测量时指示器在待测样品上移动，按选定的布点测取各测量点相对于测量基准的数据，再经过数据处理评定出平面度误差。但其效率较低，通常一个样品需要几分钟，离15ppm的期望相差甚远。

(9)怎么测光学仪器平整度扩展阅读：

影响路面平整度因素可涉及到设计，施工，自然条件等方方面面，优良的路面平整度，要依靠优良的施工装备，精细的施工工艺，严格的施工质量控制以及经常和及时的养护来保证.影响沥青混凝土路面平整度的因素主要有：不均匀沉降，摊铺工艺，碾压工艺，横接缝处理，配合比设计，下承层病害等.

平整度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的检测能为决策者提供重要的信息，使决策者能为路面的维修、养护及翻修等作出优化决策。另一方面，路面平整度的检测能准确地提供路面施工质量的信息，为路面施工提供一个质量评定的客观指标。

『拾』 平整度测量的先进方法或仪器，并指出不同仪器测出的指标如何进行统一

路面现场平整度试验仪连续式平整度仪法
1．试验目的与适用范围
用于测定路表面的平整度，评定路面的施工质量和使用质量，但不适用于在己有较多坑
槽、破损严重的路面上测定。
2．仪器设备
(1)连续式平整度仪：
除特殊情况外，连续式平整度仪的标准长度为3m，其质量应符合仪器标准的要求。中间为一个3m长的机架，机架可缩短或折叠，前后各有4个行走轮，前后两组轮的轴间距离为3m。机架中间有一个能起落的测定轮。机架上装有蓄电源及可拆卸的检测箱，检测箱可采用显示。记录、打印或绘图等方式输出测试结果。测定轮上装有位移传感器，自动采集位移数据时，测定间距为10cm，每一计算区间的长度为1oom，ioom输出一次结果。当为人工检测，无自动采集数据及计算功能时，应能记录测试曲线。机架头装有一牵引钩及手拉柄，可用人力或汽车牵引。
(2)牵引车：小面包车或其他小型牵引汽车。
(3)皮尺或测绳。
3，试验要点
(1)选择测试路段路面测试地点，同3m直尺法。
(2)将连续式平整度测定仪置于测试路段路面起点上。
(3)在牵引汽车的后部，将平整度的挂钩挂上后，放下测定轮，启动检测器及记录仪，随即启动汽车，沿道路纵向行驶、横向位置保拧稳定，并检查平整度检测仪表上测定数字显示、打印、记录的情况。如检测设备中某项仪表发生故障，即停车检测，牵引平整度仪的速度应均匀，速度宜为5km/h,最大不得超过12km／h。
在测试路段较短时，亦可用人力拖拉平整度仪测定路面的平整度。但拖拉时应保持匀速前进。
4．计算
(1)连续式平整度测定仪测定后，可按每10cm间距采集的位移值启动计算：100m计算区问的平整度标准差，还可记录测试长度、曲线振幅大于某一定值(3mm、5mm、8mm、10mm等)的
次数、曲线振幅的单向(凸起或凹下)累计值及以3m机架为基准的中点路面偏差曲线图，并打印输出。当为人工计算时，在记录曲线上任意设一基准线，每隔一定距离(宜为1.5m)读取曲线偏离基准线的偏离位移值di
。
(2)每一计算区间的路面平整度以该区间测定结果的标准差表示。
(3)计算一个评定路段内各区间平整度标准差的平均值、标准差、变异系数。
5．报告
试验应列表报告每一个评定路段内各测定区间的平整度标准差。各评定路段平整度的平均值、标准差、变异系数以及不合格区问数。
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