11. Drifting Speckles

• 指导老师：俞熹

• Shine a laser beam onto a dark surface. A granular pattern can be seen inside the spot. When the pattern is observed by a camera or the eye, that is moving slowly, the pattern seems to drift relative to the surface. Explain the phenomenon and investigate how the drift depends on relevant parameters.

• 并不准确的翻译：
• 将激光照射到暗的表面，光斑中可见颗粒状图案。如果观察用的相机或者观察者的眼睛慢慢移动，图案看起来有相对表面的位移。解释这个现象，并且探究这种位移的相关参量。

— lzk 2019/10/12 15:58

• 娄泽坤
• 辛在舟
• 刘佳豪
• 张家华

• 颗粒状图案：初步解释为，相干度高的激光在表面产生漫反射，反射光进入观察方（如相机）并在感光器上发生干涉，由于相位差和相对位置有关，感光器不同位置的相位差不同，故形成颗粒状图案。之所以图案稳定，猜测其原因可能是因为发生漫反射的反射面较大，以至于观察方较小的位移对干涉叠加的结果影响较小。同时猜测，同一位置观测时，相机焦距对图案光点分布有影响。
• 观察方位移时由于相位差发生变化，同时注意到上述图案稳定的原因，可以观察到稳定的图案相对表面发生位移。猜测假设装有理想透镜组的相机对焦于反射面，且光轴垂直于漫反射表面时，进行平行于漫反射表面的移动，图案和表面无明显位移，但是图案亮度对会有变化。
• 此处指出散斑的几个相关参数：
• • 光强的概率密度分布函数
  • 光强的相干直径
  • 光强的信噪比
  • 光强的相干函数

• 散斑的形成
• 有关设计和组装实验装置方面的技能

• 姚军娜, 杨雪, 黄志成, 王琳, 叶柳 (2017). “动态激光散斑测量透镜焦距.” 大学物理实验(第1期): 10-12, 83
• 叶柳(1996). “动态三班测量凸透镜焦距.” 物理实验(第3期)

• http://stemfellowship.org/iypt-2020-references-2/iypt-2020-reference-problem-11-drifting-speckles
• https://www.bb.ustc.edu.cn/jpkc/guojia/dxwlsy/kj/part2/grade3/LaserSpeckle.html
• 光学中的散斑现象 Speckle phenomena in optics by Goodman, Joseph W.

• 怎么搭建一个足够精确的装置使相机或者光屏与激光器移动
• 使用tracker追踪散斑图案，如何更加准确？