光學(xué)加工----光圈的基本知識

  在光學(xué)零件拋光過程中，它的面形偏差一般是通過光學(xué)樣板（基于光波等厚干涉原理）來檢驗的，根據(jù)對所觀察到的干涉條紋（通稱光圈）的數(shù)目、形狀、變化和顏色來確定面形偏差的性質(zhì)與大小。對光圈的識別、度量與修改，其具體方法簡述如下：

（一）高低光圈的識別及其度量

當(dāng)樣板與零件接觸時，如果兩者在中心接觸，則為高光圈；反之，兩者在邊緣接觸，則為低光圈。常用的識別方法有：

1、樣板四周加壓法

低光圈：當(dāng)空氣隙縮小時，條紋從邊緣向中心移動，光圈減小且變粗。

高光圈：當(dāng)空氣隙縮小時，條紋從中心向邊緣移動，光圈也相應(yīng)減小變粗。如圖4-1所示。

2、一側(cè)加壓法   

低光圈：當(dāng)空氣隙縮小時，條紋彎曲方向背向加力點，條紋移動方向如圖4-2所示。

高光圈：當(dāng)空氣隙縮小時，條紋彎曲方向朝向加力點，條紋移動方向如圖4-2所示。  

3、色序判斷法

在白光中，各色光的波長是從紅光向紫光逐次減短，因此，在同一個干涉級中，波長越大，產(chǎn)生干涉處的間隙也越大，當(dāng)從中心到邊緣的顏色序列為藍、紅、黃時為低光圈；當(dāng)從中心到邊緣的顏色序列為黃、紅、藍時，則為高光圈，參見圖4-3。

4、光圈數(shù)的度量

光圈數(shù)的多少，反映了被檢光學(xué)表面的曲率半徑相對于參考光學(xué)表面曲率半徑偏差的大小。光圈越多，偏差越大。反之則小。

（1）當(dāng)光圈數(shù)多的情況下（N>1時），以有效檢驗范圍內(nèi)直徑方向上多條紋數(shù)的一半來度量。在白光照明下，通常以紅色為計量標準色，表面上出現(xiàn)幾個紅色光圈即為幾道圈。                          

（2）當(dāng)光圈數(shù)少的情況下（N<1時），光圈數(shù)N是以通過直徑方向上干涉條紋的彎曲量（h）相對于條紋的間距（H）的比值來度量。如圖4-4所示。光圈數(shù)N可通過下式計算：

            N=h/H                                               （4-1）

對于較小曲率半徑的球面，當(dāng)(N<1)時，通常是根據(jù)整個表面上邊緣和中間光斑顏色和差異來度量其光圈數(shù)的。如以熒光燈作光源，當(dāng)邊緣顏色為灰白色時，則可根據(jù)中間顏色來確定其光圈數(shù)，也可根據(jù)與空氣隙厚度相對應(yīng)的顏色和光圈數(shù)的關(guān)系來計算與顏色對應(yīng)的空氣隙厚度差或光圈數(shù)。

（二）局部光圈的識別及其度量

局部偏差是指被檢光學(xué)表面與參考光學(xué)表面在任一方向上產(chǎn)生的干涉條紋的局部不規(guī)則程度，它所對應(yīng)的光圈數(shù)用d2N表示。常見的局部光圈有中心高、中心低、塌邊、翹邊等如圖4-5、圖4-6所示。

局部光圈數(shù)d2N是以局部不規(guī)則干涉條紋對理想平滑干涉條紋的偏離量（e）與兩相鄰條紋間距（H）的比值來度量的。其關(guān)系式為

             d2N=e/H                                    （4-2）

（三）象散光圈的識別及其度量

象散偏差是指被檢光學(xué)表面與參考光學(xué)表面在兩個相互垂直方向上產(chǎn)生的光圈數(shù)不等所對應(yīng)的偏差，此偏差所對應(yīng)的光圈數(shù)用d1N表示。常見象散光圈有橢圓形象散光圈、馬鞍形象散光圈、柱形象散光圈等。如圖4-7、圖4-8、圖4-9、圖4-10所示。

象散光圈數(shù)d1N是以兩個相互垂直方向上光圈數(shù)N的大代數(shù)差的值來度量的其關(guān)系式為

                 d1N=|Nx-Ny|                            （4-3）

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