干涉-遜干涉儀

1一、等厚(劈形膜）§4.5

分振幅法—薄膜等厚二、 環(huán)(等厚 特例)光程差分析條紋特征應用2例1：

為檢測某一工件的表面光潔度，在它表面上放一塊標準平面玻璃，一端墊一小片錫箔，使平板玻璃與待測物之間形成空氣劈尖，用通過綠色濾片的波長為550nm的光垂直照射，觀測到一般 條紋間距

l=2.34mm，但某處條紋彎曲如圖所示，其彎曲最大畸變量a=1.86mm。問：該處工件表面有怎樣的缺陷，其深度（或高度）如何？解：工件表面是凹陷，其深度為h:4

2.19

10

mm2lh

a

a2nl

,

n

1

/

2la例2：在半導體元件生產(chǎn)中，為測定硅(Si)片上SiO2薄膜的厚度，將該膜一端削成劈尖狀，已知SiO2

折射率n=1.46

，用波長為546.1nm的綠光垂直照射，觀測到SiO2劈尖薄膜上出現(xiàn)7條暗紋圖，問SiO2薄膜厚度是多少（Si的折射率為3.42）？456.1

109

m2n2

1.46D

6.5

6.5

1

10

6

m

1m其中：k

7SiSiO22nD

(2k

1)

2解：3L

環(huán)nTGLSo用平凸透鏡凸球面所反射的光和平晶上表面所反射的光發(fā)生

；不同厚度的等厚點的軌跡是以O

為圓心的一組同心圓。1、裝置及光程分析nn52k

1,

2,

3明環(huán)光程差：

2e

k暗環(huán)光程差：

2e

(2k

1)2

2k

0,1,

2,

3nne1、裝置及光程分析6在實際觀察中常測r與e和凸球面的半徑R的關系：環(huán)的半徑rr

2

R2

(R

e)2

2Re

e2e

r

2

/

2RR

r

CMN

eO2(2k

1)Rk亮條紋半徑：rk

1,

2,

3暗條紋半徑：rk

kRk

0,1,

2,

32、條紋特征2e

2

k

；暗紋2e

亮紋

(2k

1)22.7R

r

CMN

eO2(2k

1)Rk亮條紋半徑：rk

1,

2,

3暗條紋半徑：rka)級次：

kRk

0,1,

2,

3?

由內(nèi)向外，級次升高。b)條紋間距：?

內(nèi)疏外密。c)透射光:，明暗條紋與反射光?

透射光也有互補。8n23n31

2n

n

nn1nn?

是否有半波損失需具體問題具體分析。d)

是明紋還是暗紋？明紋暗紋e)白光入射：r同：

k

?

相同級次，紅光環(huán)半徑大，藍光環(huán)半徑小。93、環(huán)的應用2rk2rk

mr

2

r

2R

k

m

k

mRrk

r2

2k

mλ

測透鏡球面的半徑R：已知,測m、rk+m、rkmλ測波長λ：已知R，測出m

、rk+m、rkr

2k

m

k

r

2

mR10檢測透鏡球表面質(zhì)量標準驗規(guī)缺陷透鏡暗紋不規(guī)則表面缺陷透鏡標準驗規(guī)11檢測透鏡球面曲率標準驗規(guī)待測透鏡標準驗規(guī)待測透鏡12eR平晶平凸透鏡暗環(huán)BAr例3：

用氦氖激光器發(fā)出的波長為633nm的單色光做

環(huán)實驗，測得第k個暗環(huán)的半徑為5.63mm

,

第k+5

暗環(huán)的半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑R.·

or

2

R

10mm

r

2R

k

m

kr2k

mk

r2

mR13例4

已知:用紫光照射，借助于低倍測量顯微鏡測得由中心往外數(shù)第k級明環(huán)的半徑

,k級往上數(shù)第16

個明環(huán)半徑k3r

3.010

mk

16r

5.0103，m平凸透鏡的曲率半徑

R=2.50m。

求：紫光的波長？解：根據(jù)明環(huán)半徑公式：[2

(k

rk

16

(2k

1)R2kr

2r

2

r

16Rk

16

k(5.01014作業(yè):P102：

4.11，4.14,4.15，4.16，4.1716nnDd等傾

與等厚克服了分振幅的縫寬限制與光源強度的，但因入射光與反射光的光路，這將不利于實際測量與應用。問題：能否使入射光路與反射光路分開？如何實現(xiàn)？17§4.6

邁儀（

）儀結構和光路一、邁二、工作原理三、邁克耳孫儀在科學技術的地位1819激光器分光板補償板擴束鏡反射鏡M2反射鏡M1觀察屏G2稱為補償板。反射鏡M2G2補償板分光板G1反射鏡M1完全分開，便于特點：光源、兩個反射鏡、在光路中安插其它器件。G1和G2是兩塊材料相同

厚薄均勻、幾何形狀完全相同的光學平晶，平行放置，與水平方向成45o角；G1一側(cè)鍍有半透半反的薄銀層；20補償板G2分光板G1光路：G1

//G2與成角。反射鏡M1反射鏡M2M

,

M1

2045單色光源實際上就是光路分開?

邁克耳孫的薄膜儀中光的。21兩鏡面平行，形成等厚空氣層，可以產(chǎn)生等傾條紋。22改變空氣層厚度，可以產(chǎn)生各種等傾條紋。23兩鏡面不平行，劈尖空氣層，產(chǎn)生等厚條紋。241、指導：光是什么？2、兩相干光束的光程差（相位差）是多少？3、

條紋具有什么樣的性質(zhì)？形狀、級次、疏密、變化。。。4、應用M1M2e兩鏡面不平行，形成劈尖空氣層，產(chǎn)生等厚條紋。M2S27改變劈尖的厚度，產(chǎn)生各種等厚條紋28EG1M2S邁克耳孫儀的量程--時間相干性0121Max

(

2

L0

)

c測長量程：lG1M2S（1）長度的精密測量，測量精度可達10－10m量級。實物基準：1889年第一屆國際計量大會，鉑銥米尺，稱為米原器自然基準：1960年第十一屆國際計量大會，米的長度等于氪86原子的2p10和5d5能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763.73倍自然基準：光速的定義，1983年第17屆國際計量大會，“米是光在真空中(1/299792458)s時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度”。29（1）長度的精密測量，測量精度可達10－10m量級。測量微小位移λ2Δe

Δk單色光~

4Δe激光測量微小厚度及折射率tn2(n

1)t

Nλ30（2）測量氣體的折射率2tn

Nλ

1測氣流（3）測量光速1881年，Michelson-Morley實驗。證明以太不存在。推動了相對論的誕生。（4）其他：光譜學、天文學、光學加工等。?遜（A.A.Michelson），美籍德國人。因創(chuàng)造精密光學儀器，用以進行光譜學和度量學的研究，并精確測出光速，獲1907年物理獎。邁儀至今仍是許多光學儀器的。重要的物理思想+巧妙的實驗構思+精湛的實驗技術是盛贊：“邁科學中的藝術家?！盇.

Einstein

with

W.

Adams,

A.A.

Michelson,

R.A.

Millikan33例5：在邁 儀的兩臂中分別引入

10

厘米長的玻璃管A、B

，其中一個抽成真空，另一個在充以一個大氣壓空氣的過程中觀察到107.2

條條紋移動，所用波長為546nm。求空氣的折射率？S1M2MAB解：設空氣的折射率為n

2nl

2l

2l(n

1)光程差的改變：l

n

n

107.2

1

1.00029272l便于插放待測樣品。作業(yè):Part1：P103：

4.18，4.19,4.20，4.21Part2：思考并回答：1、補償板的作用是什么？2、如何測微小的位移？對位移量有何限制？3、反射鏡沿著垂直M1反射鏡方向移動和沿著垂直M2反射鏡方向移動，

條紋相同嗎？知識點小結——1、

光是什么？2、兩相干光束的光程差（相位差）是多少？3、

條紋具有什么樣的性質(zhì)？形狀級次疏密變化。。。4、應用★計算兩相干光束的光程差（相位差）

2

由根據(jù)具體情況

半波損失路徑不同所引起的光程差兩相干光形成明、暗紋的一般條件

kλ

(2k

1)λ

/

2——

加強（明紋）——

減弱（暗紋）p·r1r2xDd??o1.光程差2

r明紋、暗紋中心位置2.條紋特點及變化a)相鄰條紋間距：等間距明暗相間條紋。b)xk

，若白光入射，得彩色條紋分布；3.應用由

=(

x)d

D，測光波的波長。D

d

sin

d

x（空氣中）p·r1△r2xDdo一、雙縫1.光程差DxΔ

r2

r1

d

sinθ

d

D明紋中心位置

xk

k

d

λ,

k

0,1,2…相鄰條紋間距4.條紋特點及應用：（1）等間距明暗相間條紋；（2）X

k

若白光入射，得彩色條紋分布；（3）

由

=(

x)

d

D

可測出各種光波的波長。Si１、光程差

i

2e2

221n2

n

sin

i

2

2=2n

e

2

2

、

圖樣特點及變化1）內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)；ir

ftgir次高，周邊級次低；e

外冒，反之內(nèi)縮。3

、應用增透、增反膜。二、等傾Si１、光程差22

222

1n

sin

i

k

0,1i

2e

n

k2

、

圖樣特點：1）內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)；ir

ftgir次高，周邊級次低；動態(tài)反應：e

等傾環(huán)外冒，反之，內(nèi)縮。４）等傾

的應用(1)增透膜n0

n

n基空氣鍍膜基片2ΔL

2ne

(2k

1)

λR4n(2)增反膜ΔLR

2ne

kλemin

2nemin

λ~

105

radθ

1041、光程差單色平行光垂直入射n反射光1Ae反射光2n

n