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光學(xué)加工----光圈的基本知識(shí)
光學(xué)加工----光圈的基本知識(shí)
在光學(xué)零件拋光過(guò)程中，它的面形偏差一般是通過(guò)光學(xué)樣板（基于光波等厚干涉原理）來(lái)檢驗(yàn)的，根據(jù)對(duì)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(lái)確定面形偏差的性質(zhì)與大小。對(duì)光圈的識(shí)別、度量與修改，其具體方法簡(jiǎn)述如下：
（一）高低光圈的識(shí)別及其度量
當(dāng)樣板與零件接觸時(shí)，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(shí)別方法有：
1、樣板四周加壓法
低光圈：當(dāng)空氣隙縮小時(shí)，條紋從邊緣向中心移動(dòng)，光圈減小且變粗。
高光圈：當(dāng)空氣隙縮小時(shí)，條紋從中心向邊緣移動(dòng)，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(shí)，條紋彎曲方向背向加力點(diǎn)，條紋移動(dòng)方向如圖4-2所示。
高光圈：當(dāng)空氣隙縮小時(shí)，條紋彎曲方向朝向加力點(diǎn)，條紋移動(dòng)方向如圖4-2所示。
3、色序判斷法
在白光中，各色光的波長(zhǎng)是從紅光向紫光逐次減短，因此，在同一個(gè)干涉級(jí)中，波長(zhǎng)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(lán)、紅、黃時(shí)為低光圈；當(dāng)從中心到邊緣的顏色序列為黃、紅、藍(lán)時(shí)，則為高光圈，參見(jiàn)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(duì)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(shí)），以有效檢驗(yàn)范圍內(nèi)直徑方向上多條紋數(shù)的一半來(lái)度量。在白光照明下，通常以紅色為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)色，表面上出現(xiàn)幾個(gè)紅色光圈即為幾道圈。
（2）當(dāng)光圈數(shù)少的情況下（N<1時(shí)），光圈數(shù)N是以通過(guò)直徑方向上干涉條紋的彎曲量（h）相對(duì)于條紋的間距（H）的比值來(lái)度量。如圖4-4所示。光圈數(shù)N可通過(guò)下式計(jì)算：
N=h/H （4-1）
對(duì)于較小曲率半徑的球面，當(dāng)(N<1)時(shí)，通常是根據(jù)整個(gè)表面上邊緣和中間光斑顏色和差異來(lái)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(shí)，則可根據(jù)中間顏色來(lái)確定其光圈數(shù)，也可根據(jù)與空氣隙厚度相對(duì)應(yīng)的顏色和光圈數(shù)的關(guān)系來(lái)計(jì)算與顏色對(duì)應(yīng)的空氣隙厚度差或光圈數(shù)。
（二）局部光圈的識(shí)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(duì)應(yīng)的光圈數(shù)用d2N表示。常見(jiàn)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(duì)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(lái)度量的。其關(guān)系式為
d2N=e/H （4-2）
（三）象散光圈的識(shí)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(gè)相互垂直方向上產(chǎn)生的光圈數(shù)不等所對(duì)應(yīng)的偏差，此偏差所對(duì)應(yīng)的光圈數(shù)用d1N表示。常見(jiàn)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(gè)相互垂直方向上光圈數(shù)N的大代數(shù)差的值來(lái)度量的其關(guān)系式為
d1N=|Nx-Ny| （4-3）
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