衍射现象

1.引言 干涉测量中的误差包含随机误差与系统误差。通过多次测量取平均值可以减少随机误差，但是系统误差无法平均。衍射效应引起的误差，如几何误差，是系统性的，不能通过取平均的方式来减少。如果未校准，他们将留在测量中。衍射效应包括相位平滑和边缘衍射。相位平滑意味着高空间频率分量的衰减，边缘衍射是指测试表面边缘附近的衍射“纹波”[1]。 使用Talbot成像理论可以研究衍射引起的误差。 Talbot成像是任何具有周期性结构的波阵面都会出现的衍射现象。如果周期为p的相位纹波被准直光照射，那么相同的相位纹波通过以整数倍的自由空间衍射形成 Talbot效应将相位对象分解为正弦波纹。相位对象也可以使用Zernike分解来描述，这在光学测试中很常见。在第4节中，使用Zernike多项式的数值模拟研究了衍射引起的误差。 L Ll W '= W 2 p ÷ = W cos 2 p ÷ . z T 2 è è p 相位纹波的衰减取决于物体的传播距离和空间频率。更小的p（高空间频率）导致幅度更大的衰减，我们称这种现象为相位平滑。 对准直照明评估Talbot距离zT。对于球形照明，周期性物体的复制将被放大，而不会在Talbot距离的整数倍处出现。将球形照明转换成等效准直照明是很方便的，然后使用公式（1）计算一定空间频率的相位平滑。除了在有效传播距离Le处出现衍射图案之外

一. 光学现象 物体表面受光呈现七彩色，且会随着光照方向或观察视角的不同而改变，这是一种光学现象，比如说常见的彩虹。 彩虹是由于水滴中光的反射、折射和 色散 引起的。因为空气中存在的小水珠对各种频率的光具有不同的折射率，使各种色光的传播方向在进入和离开小水珠时各发生一次不同程度的偏折，使复色光分解为单色光，从而形成光谱产生的。 再比如混合了油的水和肥皂泡也有"彩虹"现象，这是由于 薄膜干涉 引起的。薄膜干涉是由两个或者多个半透明表面对光线进行多次反射，使光线之间产生光程差并且发生 干涉 ，通过放大或者削弱某些光频率而产生的。 除了干涉， 衍射 同样也能产生该现象。比如CD，DVD光盘。光盘用于存储数据，因此表面被用激光刻上了很多不同间距的凹槽和刻线，这样光盘的表面就类似于光栅表面，当光线照射到光盘表面时，光线发生衍射，不同波长的光波衍射的角度不同，形成了衍射光谱。 一些动植物的表面也会有这种现象，比如光与昆虫表面的微结构形成的 衍射光栅 发生作用。 二. 光波 光具有波粒二象性，人们常常将光建模为其中一种。大多数的阴影模型将光看做均匀粒子粒子的合集，它们的表现就像打台球一样沿直线传播，当光线射向表面时，它会以相同的入射角反射。这些表面就像理想的镜子完美地反射光线。我们称之为"镜面反射"。 在现实中，大多数物体表现出另一种类型的反射。当一束光照射到表面时，它会分散在各个方向