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光栅的工作原理
光栅的工作原理
如果标尺光栅与指示光栅具有相同的栅距ω,指示光栅相对标尺光栅转过微小角度θ,并且以平行光垂直照射标尺光栅时,则将在与线纹垂直的方向,呈现出明暗交替、间隔相等的粗大条纹,称为莫尔条纹。图3-32表示光栅形成莫尔条纹的原理。由于两光间的微小角度θ造成了线纹交叉,交点近旁的小区域内黑线重叠,减少了遮光面积,以挡光效应消弱,透光累积结果使这个区域出现亮带。相反,距交点远些的区域,光栅透明,黑线的重叠部分减少,遮光面积大,挡光效应增强而出现暗带,这就是光栅莫尔条纹的成因。当光栅移动一个栅距时,莫尔条纹也相应准确地移动一个条纹宽度W;若光栅往相反方向移动时,条纹也往相反方向移动。莫尔条纹间距W为:
θωW

图3-32光栅形成莫尔条纹的原理
W=ω/θ(3.3-11)此式表明:莫尔条纹的间距可以通过改变θ的大小来调整。可以看出,光栅莫尔条纹是一种简单的放大机构,其放大倍率为线纹交角θ的倒数。若
ω=0.01mm,W=10mm
则其放大倍数为1/θ=W/ω=1000倍。即莫尔条纹间距比栅距大到近千倍,这是莫尔条纹的独具特点。莫尔条纹是由若干线纹组成的。例如,对于每毫米100条线纹的光栅,l0mm宽的一根莫尔条纹就由1000根线纹组成的。因此决定光栅测量精度是一组线的平均精度,同时莫尔条纹节距之间所固有的相邻误差就平均化了,因而能在很大程度上消除短周期误差的影响,这是莫尔条纹的平均效应。


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