长曲率半径的测量

　　1.引言

　　在照相镜头、显微物镜、投影物镜等光学元件中，一般都具有短的曲率半径，因此，它们的曲率半径必须用高精度的方法测量。这种短的曲率半径用显微镜法〔”和干涉法来测量是适宜的。而单色仪、摄谱仪、分光计的反射镜通常都是大孔径的，其曲率半径范围大约是。.25米到5米。为了测量这些曲率半径，可用象朗奇(Ronohi)检验和刀口检验这样的直接法。在CO:激光器和CO激光器中所用的反射镜却是小孔径长曲率半径的，其孔径范围大约是25毫米到50毫米，而曲率半径范围约是5米到40米。对于这类元件，已经发现朗奇检验法是不合适的。虽然在长曲率半径测量中并不要求多么高的精度，但在实验室中仍然需要精确地测量它们。为此，本文综述并总结了几种有用的方法，所介绍的某些方法在不凤的实验室中可能还在沿用。

　　2.直接法

　　直接法是基于位于凹球面曲率中心的物体的象仍在原位置这样一个简单的原理。图l表示了测量曲率半径装置的原理图，标有十字线的毛玻璃屏位于被测反射镜的曲率中心附近，用一个约10。瓦的灯泡照明十字线，其反射象又投到该屏上，调整反射镜和屏之间的相对位置，直到在屏上观察到十字线的清晰象为止。这时，屏到反射镜间的距离就是该反射镜的曲率半径。测量精度取决于用什么方式调焦可以在屏上呈清晰的象，由瑞利(Ra川e飞h)判据得出的离焦误差，可由下列关系给出:

　　式中:人是所用光之波长，R’是反射镜的R数(R，=半径/孔径)

　　用上述方法测量一反射镜的曲率半径(直径38毫米)，并反复进行了几次，测得的结果是:10260士95毫米。此法简单明了，但它工作时需要较大的空间，且不能用于测量凸面反射镜。

　　3.通过测反射镜的象散来测曲率半径

　　当准直光束离轴入射到反射镜上时，经反射镜反射的光束受到如象散这样的象差的破坏，通过测量象散，就可以得出反射镜的曲率半径。测量的实验装置如图2所示。来自He一Ne激光器的光束可用一个显微物镜和一个准直物镜进行准直，并把空间滤波器放在显微物镜的焦点上。准直光束以入射角I入射到位于光路中的被测反射镜上，从反射镜反射回来的光由一透镜聚焦到屏上，而该屏又与一可以移动的显微镜相连。该聚焦透镜应处于轴上点工作状态，且透镜距反射镜的距离为f(f为透镜焦距)。首先，子午象(垂直线)被反射镜聚焦，记下屏的位置;然后为了使弧矢象(水平线)聚焦清晰，屏应向后移，并再次记下屏的位置，这两个位置之差就反映了由反射镜引入的象散，以Z记之。通过下列关系计算曲率半径: