針對目前單縫衍射實驗教學(xué)中存在的學(xué)生實驗測量耗時、實驗精度不高的現(xiàn)狀,提出了采用普通攝像頭構(gòu)建光電圖像測量系統(tǒng)以改進(jìn)激光單縫衍射實驗的方法;該光電圖像測量系統(tǒng)利用帶USB接口的攝像頭作為測量工具,使用C#實現(xiàn)圖像的采集、處理,并完成一種新的衍射光強(qiáng)極小值搜索算法和圖像像素尺寸定標(biāo)算法,從而實現(xiàn)單縫衍射±1級衍射光強(qiáng)極小值間距的自動測量;實驗結(jié)果表明:應(yīng)用該改進(jìn)方法能使傳統(tǒng)單縫衍射實驗實現(xiàn)數(shù)字化、可視化和現(xiàn)代化;與傳統(tǒng)的測量方法相比,該改進(jìn)方法能迅速、有效且高精度地實現(xiàn)測量,為實驗中的學(xué)生進(jìn)行理論分析留出了充足的時間,因而能有效提高學(xué)生在實驗中的學(xué)習(xí)效率。 

【文章來源】：重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019,36(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

衍射光強(qiáng)圖像水平投影的數(shù)據(jù)可視化Fig.2Datavisualizationforhorizontalprojectionof

耐枷窠?行邊緣檢測，生成包含有刻度線邊緣直線的圖像(如圖5(b));Step3依據(jù)定位標(biāo)線所在的圖像位置對邊緣直線進(jìn)行統(tǒng)計(如圖5(c))，從左至右標(biāo)記序數(shù)為奇數(shù)的邊緣直線的像素水平坐標(biāo)位置;Step4計算出相鄰奇數(shù)邊緣的像素間距Δn，并依據(jù)定位標(biāo)線所處的刻度線位置(中央水平線下方第一條短的水平標(biāo)線)的相鄰刻度線間距l(xiāng)(本次測量中l(wèi)=20mm)可計算得到所檢測到的每相鄰兩個刻度線之間的像素尺寸。Step5對所有根據(jù)相鄰刻度線計算出的像素尺寸進(jìn)行平均，即可得到定標(biāo)的像素尺寸。圖4刻度尺定位模塊Fig．4Locationmoduleofthegraduationruler(a)刻度尺圖像二值化(b)邊緣檢測(c)定位標(biāo)線處邊緣的統(tǒng)計圖5像素尺寸標(biāo)定過程Fig．5Processofpixelsizecalibration2衍射光強(qiáng)的光電圖像測量系統(tǒng)本文提出的實現(xiàn)單縫衍射圖樣的光強(qiáng)分布測量的光電圖像測量系統(tǒng)如圖6所示。He－Ne激光器S發(fā)射激光經(jīng)過寬度為a的狹縫Slit在成像屏P上形成衍射圖像，狹縫附帶一個螺旋測微器(0.01mm精度)，其寬度可由螺旋測微器進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能由螺旋測微器直接測量出狹縫的寬度，狹縫的方向可以調(diào)節(jié);成像屏P采用厚1mm的白色PMMA材料制成，屏上形成的衍射圖像可以透過部分衍射光，由于成像屏采用干板夾進(jìn)行夾持，因而在成像屏的相同位置也可換作夾持刻度尺。用于采集透過成像屏P上的衍射光所形成圖像的通用攝像頭被持在二維傾角調(diào)節(jié)架(俯仰角和水平角)上，此二維傾角調(diào)節(jié)架支撐在一個三維調(diào)節(jié)(水平二維調(diào)節(jié)和豎直調(diào)節(jié))的底座上。P1、P2為偏振片，用于調(diào)節(jié)入射到狹縫的激光光強(qiáng)，以使成像屏上形成的衍射圖像的光強(qiáng)適合攝像頭采集圖像的強(qiáng)度;


本文編號：2965701