透镜曲率半径测量精度低?OAS 软件牛顿环案例解难题

牛顿环案例分析

简介

牛顿环作为经典的等厚干涉现象,其物理本质是当平行单色光垂直入射到由平凸透镜与平玻璃板组成的空气薄膜时,薄膜上下表面反射的两束光因光程差产生相位突变,最终在观测平面形成以接触点为中心的明暗交替同心圆环条纹。

案例设置与操作

参数设置及系统构建

本案例借助 OAS 光学软件搭建牛顿环模拟系统,核心参数与系统结构设计如下:光源选择单色高斯光束,设定束腰半径为 0.7mm,确保光束能量集中且满足干涉现象所需的相干性要求。

光学系统核心为平凸透镜与平玻璃板组合,其中平凸透镜凸面与平玻璃板上表面形成厚度从中心向外逐渐增加的空气薄膜;检测模块采用高分辨率探测器,用于捕捉干涉后的牛顿环条纹图像,同时软件支持实时调整光源波长、透镜曲率等参数,实现多条件下的模拟对比。

仿真过程

启动 OAS 软件后,系统自动完成光束追迹:首先单色光束垂直入射至平凸透镜上表面,部分光线经凸面反射,另一部分光线透过凸面进入空气薄膜,在平玻璃板上表面发生反射;两束反射光携带空气薄膜厚度信息,在探测器平面相遇并产生干涉。

仿真结果

模拟结果显示,探测器成功捕捉到清晰的牛顿环条纹,条纹以平凸透镜与平玻璃板的接触点为圆心,呈现明暗交替的同心圆分布,且从中心向外,条纹间距逐渐减小,与理论推导结果完全一致。通过软件数据读取功能,可精确测量条纹半径,代入公式计算得出的透镜曲率半径,与预设参数误差小于 0.5%,验证了模拟的准确性。

图片

牛顿环的三维追迹图

图片

牛顿环的干涉条纹图

总结

该案例充分体现了 OAS 光学软件在光学现象模拟中的优势,基于 OAS 软件的牛顿环模拟方案,还可拓展至非球面元件检测、薄膜厚度测量等领域,为光学工程应用提供可靠的技术支撑。

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