物理光学第十二章第四节平板的双光束干涉(楔形平板产生的等厚干涉、斐索干涉仪和迈克尔逊干涉仪)

1、1三三、楔形平板产生的等厚干涉楔形平板产生的等厚干涉 （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-扩展光源下，由扩展光源下，由 作图法来确定的。如图所示。当光源作图法来确定的。如图所示。当光源在楔形板的正上方时，定域面在楔板内图（在楔形板的正上方时，定域面在楔板内图（c）。）。图（图（a)定域面在板的上方；图定域面在板的上方；图(b)定域面在板下方。定域面在板下方。0SPc)2定域深度：定域面前后一定范围内可观测到条纹的范围的线度。定域深度：定域面前后一定范围内可观测到条纹的范围的线度。定域中心（面）：由定域中心（面）：由 作图法来确定的。作图法来确定的。定域深度的大小：由

2、定域深度的大小：由 决定，决定，b小，定于深度大，小，定于深度大，非定域条纹。非定域条纹。0b，时，0b3（2 2）楔板产生的等厚条纹）楔板产生的等厚条纹 PS0ABChn2n1n112楔形平板的干涉楔形平板的干涉经楔形平板上下表面反射的两支光线经楔形平板上下表面反射的两支光线交于定域面上某点交于定域面上某点P时的光程差为时的光程差为2cos2:2212hnCPAPnBCABn记及半波损失上式中假设板的厚度很小，楔角也小。上式中假设板的厚度很小，楔角也小。则亮条纹的条件为则亮条纹的条件为212cos222jhn暗条纹的条件为暗条纹的条件为jhn22cos24亮条纹出现的条件为亮条纹出现的条件为

3、暗条纹出现的条件为暗条纹出现的条件为) 2 1 0( 21222、jjhn观察板上等厚条纹的一种实用系统观察板上等厚条纹的一种实用系统如图所示是观察如图所示是观察 楔板上干涉条纹的一种实用系统。楔板上干涉条纹的一种实用系统。此时此时平行光垂直入射楔板平行光垂直入射楔板， 则上表面的第则上表面的第1 、第第2列反射波将重合，进行相干叠加。在上表面列反射波将重合，进行相干叠加。在上表面观察时，这两列波间的光程差观察时，这两列波间的光程差考虑半波损失，则在观测点考虑半波损失，则在观测点P处处的光程差的光程差02) 2 1 0( 22、jjhnhn22222hn由于同一级亮纹出现在楔板厚度相等的地方，

4、所以称为等厚干涉。由于同一级亮纹出现在楔板厚度相等的地方，所以称为等厚干涉。5j1jjh1jhhl如图所示，相邻亮条纹间的厚度差为如图所示，相邻亮条纹间的厚度差为22nh如果楔角为如果楔角为 ，在表面上，亮条纹，在表面上，亮条纹的间距为的间距为2sin2sinhen6四、斐索干涉仪和迈克尔孙干涉仪四、斐索干涉仪和迈克尔孙干涉仪根据光的干涉原理组成的一个仪器，通过对这个仪器所产生的干涉条纹的测量而达到某种测量目的，这样的光学仪器就是干涉仪。干涉仪的种类很多，在科学研究、生产和计量部门都有广泛的应用，但各种干涉仪在光路结构上都存在某些相似之处，这里了解几种典型的双光束干涉仪。（一）、斐索干涉仪（二

5、）、迈克耳逊干涉仪7用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的一种精密仪器。其测量以及光学材料均匀性等的一种精密仪器。其测量精度一般为精度一般为/10/10/100, /100, 为检测用光源的平均波长。为检测用光源的平均波长。常用的波面干涉仪为泰曼干涉仪和斐索干涉仪。常用的波面干涉仪为泰曼干涉仪和斐索干涉仪。 斐索干涉仪有平面的和球面的两种，前者由分束器、斐索干涉仪有平面的和球面的两种，前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成，后者由分束器、有限准直物镜和标准平面所组成，后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成。单色光束在标准

6、平共轭距物镜和标准球面所组成。单色光束在标准平面或标准球面上，部分反射为参考光束；部分透射面或标准球面上，部分反射为参考光束；部分透射并通过被测件的，为检测光束。检测光束自准返回，并通过被测件的，为检测光束。检测光束自准返回，与参考光束重合，形成等厚干涉条纹。用斐索平面与参考光束重合，形成等厚干涉条纹。用斐索平面干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径，用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径，后者的测量精度约后者的测量精度约1 1微米；也可以检测无限、有限共微米；也可以检测无限、有限共轭距镜头

7、的波面像差。轭距镜头的波面像差。 （一）、斐索干涉仪（一）、斐索干涉仪适用于工厂、适用于工厂、研究所和高校研究所和高校等对光学元件等对光学元件的高精度检测。的高精度检测。采用光、机、采用光、机、电、算结合的电、算结合的系统软件，可系统软件，可打印检测报告。打印检测报告。口径口径:30mm. :30mm. 81、激光、激光平面干涉仪平面干涉仪OSI-75TPOSI-75TP激光平面激光平面干涉仪。干涉仪。中、小口中、小口径平面元径平面元件面形精件面形精度、光学度、光学均匀性检均匀性检测，加工测，加工车间适车间适用用 XQ15-GXQ15-G激光平面干涉仪激光平面干涉仪可广泛用于工厂的计量可广泛用

8、于工厂的计量室、光学车间和科研院室、光学车间和科研院所的实验室。光学平面所的实验室。光学平面的平面度测量、光学平的平面度测量、光学平板的微小楔角测量、光板的微小楔角测量、光学材料均匀性测量、光学材料均匀性测量、光学薄板波前误差的测量学薄板波前误差的测量 9L3GL2PQL1激光平面干涉仪激光平面干涉仪10222212nhmn hmhmnmhhn 即时，代表相邻条纹对应的空气层厚度差此时有：:2,2heneehemme eehne 若平板锲角为 时如果条纹的横向偏移量为（）则对应的为：此时高度变化为：11kDNkDRRDh48118222122、激光球面、激光球面干涉仪干涉仪121314动动 态

9、态 演演 示示15名名称称用途用途工作原理工作原理干涉条纹性质干涉条纹性质斐斐索索干干涉涉仪仪1、测定平板表面、测定平板表面的平面度和局部的平面度和局部误差误差2、测量平行平板、测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、测量透镜的曲、测量透镜的曲率半径率半径1、使标准平晶的下表面与待检、使标准平晶的下表面与待检平面构成空气平板平面构成空气平板2、去掉标准平晶，可直接利用、去掉标准平晶，可直接利用被测平板上下表面形成双光束被测平板上下表面形成双光束干涉干涉3、将标准平晶换成球面样板，、将标准平晶换成球面样板，使球面样板曲面和待测曲面间使球面样板曲面和待测曲面间构成空气板

10、，进行检测构成空气板，进行检测1、形成等厚干涉条纹、形成等厚干涉条纹2、根据检测对象不同，干、根据检测对象不同，干涉光束来自不同的标准反射涉光束来自不同的标准反射面和被测面面和被测面3、干涉光反射面选择不同，、干涉光反射面选择不同，对应定域面位置不同对应定域面位置不同迈迈克克耳耳孙孙干干涉涉仪仪1、确定零光程差、确定零光程差位置位置2、进行样品或长、进行样品或长度测量度测量3、精确测量单色、精确测量单色光波长光波长1、白光照明时，加上补偿板能、白光照明时，加上补偿板能够同时补偿各色光的光程差以够同时补偿各色光的光程差以获得零级白光条纹，用于准确获得零级白光条纹，用于准确确定零光程差位置，作为精确确定零光程差位置，作为精确测量基准测量基准2、因为干涉仪能将参考光和测、因为干涉仪能将参考光和测量光束分开，所以可将样品放量光束分开，所以可将样品放置于测量光路中，观察干涉条置于测量光路中，观察干涉条纹的变化；或将长度待测量转纹的变化；或将长度待测量转化为动镜的移动量，通过测量化为动镜的移动量，通过测量干涉条纹的变化实现长度测量干涉条纹的变化实现长度测量1、通过调节、通过调节M1、M2的相对的相对位置，改变虚平板的厚度和位置，改变虚平板的