1、实验题目：激光散斑测量实验目的：通过对激光散斑大小的测量，了解激光散斑的统计特性，学习有关散斑光强分布重要的数据处理方法。实验原理：激光散斑是由无规散射体（实验中为毛玻璃）被相干光照射产生的。散斑场按光路分为两种，一种是在自由空间中传播而形成的客观散斑（本实验研究的情况），另一种是由透镜成象形成的主观散斑。散斑的大小、位移及运动变化可以反映光路中物体及传播介质的变化。试验中用的是激光高斯光束，其传播时光场的等振幅线在沿光路方向为双曲线。光斑最细的位置为束腰。激光经过凸透镜时其偏角会变化，会产生新的束腰。毛玻璃离透镜的距离改变时，照在其上的光斑半径也随之改变。实验是通过用计算机测量散斑的变化来算
2、出光路中毛玻璃的移动情况。激光散斑光强分布的规律由相关函数来描述。自相关函数为：G（x1,y1；x2,y2）=(x1,y1) (x2,y2) 归一化后为：其中：互相关函数为：GC（x1,y1；x2,y2）=(x1,y1) (x2,y2) 归一化后为：其中 实验器材：氦氖激光器，双偏振片，全反射镜，透镜 ，毛玻璃，CCD，计算机。数据处理：实验光路图如下：实验装置图 1.氦氖激光器 2.双偏振片 3.全反射镜 4.透镜 5.毛玻璃 6.CCD 7.计算机123456735cm30cm15cm55cm数据记录如下：表一 激光散斑实验测量数据NoSxSyxy18.15278.689724128.69
3、568.762725138.30578.924025149.52448.276626158.96528.084324167.89197.9771241本实验中用到的一些已知量：激光波长l = 0.0006328mm常数p = 3.14159265CCD像素大小=0.014mm激光器内氦氖激光管的长度d=250mm会聚透镜的焦距f=50mm激光出射口到透镜距离d1=650mm透镜到毛玻璃距离=d2+P1=150mm毛玻璃到CCD探测阵列面P2=550mm毛玻璃垂直光路位移量dx 和dh， dx=3小格=0.03mm，dh=0理论值计算：一 照在毛玻璃上激光光斑的平均半径为：则由公式： 得激光管口
4、处腰束半径为：得由公式：得则 p1=150-53.55=96.45mm二Dx和Dy的计算Dx = dx (1 + p2 / r(P1)0.03*(1 + 550 / 96.47)0.2010mmDy= dh (1 + p2 / r(P1)0mm二 数据及数据处理P1 =10CM， P2 =56CM 123456Sx8.15278.15278.15278.15278.15278.1527Sy8.68978.68978.68978.68978.68978.6897(S2x+Sy2)/270.9887016976.19918532574.31121424579.6081514672.86535876
5、562.95810501Sqrt(S2x+Sy2)/2)8.4254798.7292148.6203958.922348.5361217.934614S1（(Sx2Sy2)/2）0.5=（(8.15272+8.68972)/2）0.5=8.4255 (象素)S2= 8.7292 (象素)S3= 8.6204 (象素)S4=8.9223 (象素)S5=8.5361 (象素)S6= 7.9346 (象素)S0.014*(S1+S2+S3+S4+S5+S6)/6=0.014*8.5280mm=0.1194mm2则照在毛玻璃上激光光斑的平均半径为：Dx =0.014*(24+25+25+26+24+2
6、4)/6=0.3453mm毛玻璃的平均实际位移量 误差分析：试验中求得毛玻璃的平均实际位移量为0.052mm，而理论值为0.05mm；照在毛玻璃上的光斑半径理论值为0.0984mm，而实际测得为0.1194mm。来源：1光路调节不佳，调等高时用的是白纸板。2测距离时也有较大误差，不过对实验影响不大。3全反射镜表面的指纹等造成的衍射影响了散斑的质量，散斑明暗分界不是太清楚。4毛玻璃的位移并不是精确的在左右方向上，由数据y等于1也可以看出，所以毛玻璃的位移量不是0.05mm也就不奇怪了。思考题1、 激光散斑测量的光路参数（P1,P2）选择是根据什麽？使散斑对比度较大。边缘较清晰。2、 为什麽在本实验中散斑的大小用CCD象元，而毛玻璃与CCD表面的距离可以用卷尺（最小刻度为1毫米）？，从公式可以看出，P2对结果影响不大。而分母对结果影响较大。要用ccd象元。3、 根据自己的理解说明散斑光强的相关函数的物理意义。互相关系数：当散射体发生一个变化后（如散射体发生一个微小的平移）观察面任意一点上的散斑光强分布。自相关系数：观察面上任一点两点光强的统计平均值。