采用光电图像测量技术改进的单缝衍射实验

发布时间：2021-01-09 01:28

　　针对目前单缝衍射实验教学中存在的学生实验测量耗时、实验精度不高的现状,提出了采用普通摄像头构建光电图像测量系统以改进激光单缝衍射实验的方法;该光电图像测量系统利用带USB接口的摄像头作为测量工具,使用C#实现图像的采集、处理,并完成一种新的衍射光强极小值搜索算法和图像像素尺寸定标算法,从而实现单缝衍射±1级衍射光强极小值间距的自动测量;实验结果表明:应用该改进方法能使传统单缝衍射实验实现数字化、可视化和现代化;与传统的测量方法相比,该改进方法能迅速、有效且高精度地实现测量,为实验中的学生进行理论分析留出了充足的时间,因而能有效提高学生在实验中的学习效率。 

【文章来源】：重庆工商大学学报(自然科学版). 2019,36(04)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

衍射光强图像水平投影的数据可视化Fig.2Datavisualizationforhorizontalprojectionof

耐枷窠?行边缘检测，生成包含有刻度线边缘直线的图像(如图5(b));Step3依据定位标线所在的图像位置对边缘直线进行统计(如图5(c))，从左至右标记序数为奇数的边缘直线的像素水平坐标位置;Step4计算出相邻奇数边缘的像素间距Δn，并依据定位标线所处的刻度线位置(中央水平线下方第一条短的水平标线)的相邻刻度线间距l(本次测量中l=20mm)可计算得到所检测到的每相邻两个刻度线之间的像素尺寸。Step5对所有根据相邻刻度线计算出的像素尺寸进行平均，即可得到定标的像素尺寸。图4刻度尺定位模块Fig．4Locationmoduleofthegraduationruler(a)刻度尺图像二值化(b)边缘检测(c)定位标线处边缘的统计图5像素尺寸标定过程Fig．5Processofpixelsizecalibration2衍射光强的光电图像测量系统本文提出的实现单缝衍射图样的光强分布测量的光电图像测量系统如图6所示。He－Ne激光器S发射激光经过宽度为a的狭缝Slit在成像屏P上形成衍射图像，狭缝附带一个螺旋测微器(0.01mm精度)，其宽度可由螺旋测微器进行调节，并能由螺旋测微器直接测量出狭缝的宽度，狭缝的方向可以调节;成像屏P采用厚1mm的白色PMMA材料制成，屏上形成的衍射图像可以透过部分衍射光，由于成像屏采用干板夹进行夹持，因而在成像屏的相同位置也可换作夹持刻度尺。用于采集透过成像屏P上的衍射光所形成图像的通用摄像头被持在二维倾角调节架(俯仰角和水平角)上，此二维倾角调节架支撑在一个三维调节(水平二维调节和竖直调节)的底座上。P1、P2为偏振片，用于调节入射到狭缝的激光光强，以使成像屏上形成的衍射图像的光强适合摄像头采集图像的强度;


本文编号：2965701