物理光學(xué)第十二章第四節(jié)平板的雙光束干涉(楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉、斐索干涉儀和邁克爾遜干涉儀)

1、1三三、楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉 （1 1）定域面的位置及深度）定域面的位置及深度 定域面定域面-擴(kuò)展光源下，由擴(kuò)展光源下，由 作圖法來確定的。如圖所示。當(dāng)光源作圖法來確定的。如圖所示。當(dāng)光源在楔形板的正上方時(shí)，定域面在楔板內(nèi)圖（在楔形板的正上方時(shí)，定域面在楔板內(nèi)圖（c）。）。圖（圖（a)定域面在板的上方；圖定域面在板的上方；圖(b)定域面在板下方。定域面在板下方。0SPc)2定域深度：定域面前后一定范圍內(nèi)可觀測(cè)到條紋的范圍的線度。定域深度：定域面前后一定范圍內(nèi)可觀測(cè)到條紋的范圍的線度。定域中心（面）：由定域中心（面）：由 作圖法來確定的。作圖法來確定的。定域深度的大?。河?/p>

2、定域深度的大?。河?決定，決定，b小，定于深度大，小，定于深度大，非定域條紋。非定域條紋。0b，時(shí)，0b3（2 2）楔板產(chǎn)生的等厚條紋）楔板產(chǎn)生的等厚條紋 PS0ABChn2n1n112楔形平板的干涉楔形平板的干涉經(jīng)楔形平板上下表面反射的兩支光線經(jīng)楔形平板上下表面反射的兩支光線交于定域面上某點(diǎn)交于定域面上某點(diǎn)P時(shí)的光程差為時(shí)的光程差為2cos2:2212hnCPAPnBCABn記及半波損失上式中假設(shè)板的厚度很小，楔角也小。上式中假設(shè)板的厚度很小，楔角也小。則亮條紋的條件為則亮條紋的條件為212cos222jhn暗條紋的條件為暗條紋的條件為jhn22cos24亮條紋出現(xiàn)的條件為亮條紋出現(xiàn)的條件為

3、暗條紋出現(xiàn)的條件為暗條紋出現(xiàn)的條件為) 2 1 0( 21222、jjhn觀察板上等厚條紋的一種實(shí)用系統(tǒng)觀察板上等厚條紋的一種實(shí)用系統(tǒng)如圖所示是觀察如圖所示是觀察 楔板上干涉條紋的一種實(shí)用系統(tǒng)。楔板上干涉條紋的一種實(shí)用系統(tǒng)。此時(shí)此時(shí)平行光垂直入射楔板平行光垂直入射楔板， 則上表面的第則上表面的第1 、第第2列反射波將重合，進(jìn)行相干疊加。在上表面列反射波將重合，進(jìn)行相干疊加。在上表面觀察時(shí)，這兩列波間的光程差觀察時(shí)，這兩列波間的光程差考慮半波損失，則在觀測(cè)點(diǎn)考慮半波損失，則在觀測(cè)點(diǎn)P處處的光程差的光程差02) 2 1 0( 22、jjhnhn22222hn由于同一級(jí)亮紋出現(xiàn)在楔板厚度相等的地方，

4、所以稱為等厚干涉。由于同一級(jí)亮紋出現(xiàn)在楔板厚度相等的地方，所以稱為等厚干涉。5j1jjh1jhhl如圖所示，相鄰亮條紋間的厚度差為如圖所示，相鄰亮條紋間的厚度差為22nh如果楔角為如果楔角為 ，在表面上，亮條紋，在表面上，亮條紋的間距為的間距為2sin2sinhen6四、斐索干涉儀和邁克爾孫干涉儀四、斐索干涉儀和邁克爾孫干涉儀根據(jù)光的干涉原理組成的一個(gè)儀器，通過對(duì)這個(gè)儀器所產(chǎn)生的干涉條紋的測(cè)量而達(dá)到某種測(cè)量目的，這樣的光學(xué)儀器就是干涉儀。干涉儀的種類很多，在科學(xué)研究、生產(chǎn)和計(jì)量部門都有廣泛的應(yīng)用，但各種干涉儀在光路結(jié)構(gòu)上都存在某些相似之處，這里了解幾種典型的雙光束干涉儀。（一）、斐索干涉儀（二

5、）、邁克耳遜干涉儀7用以檢測(cè)光學(xué)元件的面形、光學(xué)鏡頭的波面像差用以檢測(cè)光學(xué)元件的面形、光學(xué)鏡頭的波面像差以及光學(xué)材料均勻性等的一種精密儀器。其測(cè)量以及光學(xué)材料均勻性等的一種精密儀器。其測(cè)量精度一般為精度一般為/10/10/100, /100, 為檢測(cè)用光源的平均波長(zhǎng)。為檢測(cè)用光源的平均波長(zhǎng)。常用的波面干涉儀為泰曼干涉儀和斐索干涉儀。常用的波面干涉儀為泰曼干涉儀和斐索干涉儀。 斐索干涉儀有平面的和球面的兩種，前者由分束器、斐索干涉儀有平面的和球面的兩種，前者由分束器、準(zhǔn)直物鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面所組成，后者由分束器、有限準(zhǔn)直物鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面所組成，后者由分束器、有限共軛距物鏡和標(biāo)準(zhǔn)球面所組成。單色光束在標(biāo)準(zhǔn)

6、平共軛距物鏡和標(biāo)準(zhǔn)球面所組成。單色光束在標(biāo)準(zhǔn)平面或標(biāo)準(zhǔn)球面上，部分反射為參考光束；部分透射面或標(biāo)準(zhǔn)球面上，部分反射為參考光束；部分透射并通過被測(cè)件的，為檢測(cè)光束。檢測(cè)光束自準(zhǔn)返回，并通過被測(cè)件的，為檢測(cè)光束。檢測(cè)光束自準(zhǔn)返回，與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測(cè)平板或棱鏡的表面面形及其均勻性。干涉儀可以檢測(cè)平板或棱鏡的表面面形及其均勻性。用斐索球面干涉儀可以檢測(cè)球面面形和其曲率半徑，用斐索球面干涉儀可以檢測(cè)球面面形和其曲率半徑，后者的測(cè)量精度約后者的測(cè)量精度約1 1微米；也可以檢測(cè)無限、有限共微米；也可以檢測(cè)無限、有限共軛距鏡頭

7、的波面像差。軛距鏡頭的波面像差。 （一）、斐索干涉儀（一）、斐索干涉儀適用于工廠、適用于工廠、研究所和高校研究所和高校等對(duì)光學(xué)元件等對(duì)光學(xué)元件的高精度檢測(cè)。的高精度檢測(cè)。采用光、機(jī)、采用光、機(jī)、電、算結(jié)合的電、算結(jié)合的系統(tǒng)軟件，可系統(tǒng)軟件，可打印檢測(cè)報(bào)告。打印檢測(cè)報(bào)告?？趶娇趶?30mm. :30mm. 81、激光、激光平面干涉儀平面干涉儀OSI-75TPOSI-75TP激光平面激光平面干涉儀。干涉儀。中、小口中、小口徑平面元徑平面元件面形精件面形精度、光學(xué)度、光學(xué)均勻性檢均勻性檢測(cè)，加工測(cè)，加工車間適車間適用用 XQ15-GXQ15-G激光平面干涉儀激光平面干涉儀可廣泛用于工廠的計(jì)量可廣泛用

8、于工廠的計(jì)量室、光學(xué)車間和科研院室、光學(xué)車間和科研院所的實(shí)驗(yàn)室。光學(xué)平面所的實(shí)驗(yàn)室。光學(xué)平面的平面度測(cè)量、光學(xué)平的平面度測(cè)量、光學(xué)平板的微小楔角測(cè)量、光板的微小楔角測(cè)量、光學(xué)材料均勻性測(cè)量、光學(xué)材料均勻性測(cè)量、光學(xué)薄板波前誤差的測(cè)量學(xué)薄板波前誤差的測(cè)量 9L3GL2PQL1激光平面干涉儀激光平面干涉儀10222212nhmn hmhmnmhhn 即時(shí)，代表相鄰條紋對(duì)應(yīng)的空氣層厚度差此時(shí)有：:2,2heneehemme eehne 若平板鍥角為 時(shí)如果條紋的橫向偏移量為（）則對(duì)應(yīng)的為：此時(shí)高度變化為：11kDNkDRRDh48118222122、激光球面、激光球面干涉儀干涉儀121314動(dòng)動(dòng) 態(tài)

9、態(tài) 演演 示示15名名稱稱用途用途工作原理工作原理干涉條紋性質(zhì)干涉條紋性質(zhì)斐斐索索干干涉涉儀儀1、測(cè)定平板表面、測(cè)定平板表面的平面度和局部的平面度和局部誤差誤差2、測(cè)量平行平板、測(cè)量平行平板的平行度和小角的平行度和小角度光楔的楔角度光楔的楔角3、測(cè)量透鏡的曲、測(cè)量透鏡的曲率半徑率半徑1、使標(biāo)準(zhǔn)平晶的下表面與待檢、使標(biāo)準(zhǔn)平晶的下表面與待檢平面構(gòu)成空氣平板平面構(gòu)成空氣平板2、去掉標(biāo)準(zhǔn)平晶，可直接利用、去掉標(biāo)準(zhǔn)平晶，可直接利用被測(cè)平板上下表面形成雙光束被測(cè)平板上下表面形成雙光束干涉干涉3、將標(biāo)準(zhǔn)平晶換成球面樣板，、將標(biāo)準(zhǔn)平晶換成球面樣板，使球面樣板曲面和待測(cè)曲面間使球面樣板曲面和待測(cè)曲面間構(gòu)成空氣板

10、，進(jìn)行檢測(cè)構(gòu)成空氣板，進(jìn)行檢測(cè)1、形成等厚干涉條紋、形成等厚干涉條紋2、根據(jù)檢測(cè)對(duì)象不同，干、根據(jù)檢測(cè)對(duì)象不同，干涉光束來自不同的標(biāo)準(zhǔn)反射涉光束來自不同的標(biāo)準(zhǔn)反射面和被測(cè)面面和被測(cè)面3、干涉光反射面選擇不同，、干涉光反射面選擇不同，對(duì)應(yīng)定域面位置不同對(duì)應(yīng)定域面位置不同邁邁克克耳耳孫孫干干涉涉儀儀1、確定零光程差、確定零光程差位置位置2、進(jìn)行樣品或長(zhǎng)、進(jìn)行樣品或長(zhǎng)度測(cè)量度測(cè)量3、精確測(cè)量單色、精確測(cè)量單色光波長(zhǎng)光波長(zhǎng)1、白光照明時(shí)，加上補(bǔ)償板能、白光照明時(shí)，加上補(bǔ)償板能夠同時(shí)補(bǔ)償各色光的光程差以夠同時(shí)補(bǔ)償各色光的光程差以獲得零級(jí)白光條紋，用于準(zhǔn)確獲得零級(jí)白光條紋，用于準(zhǔn)確確定零光程差位置，作為精確確定零光程差位置，作為精確測(cè)量基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)2、因?yàn)楦缮鎯x能將參考光和測(cè)、因?yàn)楦缮鎯x能將參考光和測(cè)量光束分開，所以可將樣品放量光束分開，所以可將樣品放置于測(cè)量光路中，觀察干涉條置于測(cè)量光路中，觀察干涉條紋的變化；或?qū)㈤L(zhǎng)度待測(cè)量轉(zhuǎn)紋的變化；或?qū)㈤L(zhǎng)度待測(cè)量轉(zhuǎn)化為動(dòng)鏡的移動(dòng)量，通過測(cè)量化為動(dòng)鏡的移動(dòng)量，通過測(cè)量干涉條紋的變化實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量干涉條紋的變化實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量1、通過調(diào)節(jié)、通過調(diào)節(jié)M1、M2的相對(duì)的相對(duì)位置，改變虛平板的厚度和位置，改變虛平板的