1、分振幅干涉的基本內容回顧分振幅干涉的基本內容回顧兩類分振幅干涉裝置：平行平板、楔形平板其共同的作用是產生兩束相干光。在使用擴展光源時，該裝置產生的干涉在整個干涉場內是有兩種干涉條紋同時存在的。一種是楊氏非定域條紋，其對比度隨光源尺寸的擴展而下降。另一種是定域條紋，在一定區域內其對比度隨光源尺寸的擴展下降不明顯或不降。分振幅干涉的基本內容回顧兩類分振幅干涉裝置產生的定域干涉圖（條紋）分別對應于：平行平板等傾條紋楔形平板等厚條紋其共同特點在于：光程相差=2nhcos2(+/2)的兩束相干光分別由同一入射光在平板的上下兩表面產生。其不同點在于：分振幅干涉的基本內容回顧一、平行平板等傾條紋由于光程差=

2、2nhcos2(+/2)=m 故：若nh是均勻的，則條紋是2的函數；即， 2相同，則相同、 m相同；此時在觀察屏上將形成環形條紋；條紋是入射光對平行平板傾角相同的點的軌跡，且其定域面在無窮遠處，須用望遠系統或在透鏡焦平面上來觀察其干涉圖。分振幅干涉的基本內容回顧干涉圖中央干涉級大于邊沿干涉級；圓形等傾條紋（海定格條紋）的規律：條紋的角半徑：條紋的角間距：厚平板產生的圓條紋比薄平板產生的同級圓條紋半徑小，靠近中心的條紋較疏，邊沿條紋較密，當然平板愈厚，條紋也愈密。分振幅干涉的基本內容回顧二、楔形平板等厚條紋由于光程差=2nhcos2(+/2)=m 在2較小時,是h（x）的函數。干涉圖中等強度點的

3、軌跡與nh（x）相同，即干涉條紋是等厚度條紋。條紋形狀為平行于楔棱的直線，其定域面為上下兩表面反射的同一入射光的交點的軌跡，在有限遠處。分振幅干涉的基本內容回顧由于兩相干光束會聚角為2，楔形板的楔角。則，等厚條紋的間距為 由 =2nhcos2(+/2)=m 可知隨著2的增大，條紋將會發生彎曲，其規律是朝向楔棱方向凸出。薄膜的干涉與此原理相同，也是等厚條紋。38用牛頓環測量透鏡的曲率半徑 38用牛頓環測量透鏡的曲率半徑此為應用等厚條紋進行測量的實例，可測量透鏡的曲率半徑 ，是目前光學零件加工現場對零件進行檢驗的最常用方法。如圖344所示，當以單色光垂直照明時，在空氣層形成一組以接觸點o為中心的中

4、央疏、邊沿密的圓環條紋，此即為牛頓環： rRhCO38用牛頓環測量透鏡的曲率半徑若測出由中心向外計算第N 個暗環的半徑為r，則，由幾何關系一般R較h大的多，即 Rh 則h=r2/2R此第N個暗環的干涉級為 N+1/2 ，則對應光程差為2h+/2=(N+1/2) h=N/2R=r2/N38用牛頓環測量透鏡的曲率半徑由此可知，若以讀數顯微鏡準確測出第N個暗環的半徑r，已知所用波長，即可算出透鏡的曲率半徑。牛頓環條紋除了被用來測量透鏡的曲率半徑外，在光學車間離還廣泛的用來檢驗光學零件的表面質量，即為玻璃樣板法。如果在零件的直徑D內包含N個光圈，則零件和樣板表面的曲率差C滿足下面關系式：39 平面干涉

5、儀 39 平面干涉儀是利用兩個表面（一個是標準平面，一個是被檢平面）之間的楔形空氣層產生的等厚干涉條紋檢驗平面零件的儀器。一、 原理：如圖：標準平板G1；通常有很小的楔角，目的是使上表面和下表面的反射光束分開一定角度，使上表面反射光束移出視場之外。被檢測平板和標準平板之間的楔角和方向可以通過它所在的調節盤進行調節，因而條紋間距和方向可以隨之變化。MSOLG1G239 平面干涉儀二用途測定平板表面的平面度及局部誤差，如圖3.47所示 被測平板的平面度P以H和e之比表示： P=H/e對應的平面偏差，即凹或凸的厚度為h=H/e*/2局部誤差 P以下式計算P=H/e通常平面干涉儀測定平面缺陷精度為1/

6、20 波長eHHe39 平面干涉儀二、測量平行平板的平行度及小角度光楔的楔角調節儀器使標準面上的反射光移出視場之外。 同時在視場中觀察到平行平板上下面表面產生的等厚干涉條紋。條紋的形狀和間距與三個因素有關， 平板上下表面的加工質量； 兩表面的幾何平行度； 玻璃的光學均勻性。嚴格來講，所測的是光學平行度在平板不太厚時，近似可看作幾何平行度。 e39 平面干涉儀如圖348所示 在直徑為D的平行平板上觀察到條紋的數目為N，則最大厚度差為 h=N/2nN=D/e 故 h=D/2ne平板楔角為= h/D=/2ne測量小角度光楔時，可用上式計算（三） 測量透鏡的曲率半徑 類似牛頓環，測量范圍擴大。eDh3

7、10邁克耳遜干涉儀310邁克耳遜干涉儀儀器結構如圖所示，利用此干涉儀可以產生厚的或薄的平行平板楔形平板的光束現象。一、 若調節M2使它的反射像M2 與M1平行，可觀察到一組定域在無窮遠處的 等頃圓條紋。 當M2移到M2時（虛平板厚度減小）條紋向中心收縮，并在中心一一消失，每當移動的距離為/2，在中心消失一個條紋，同時條紋的角間距增大、條紋變得疏松起來。M2SM1M2G1G2LPCEDDA邁克耳孫干涉儀310邁克耳遜干涉儀反之（虛平板厚度增大）條紋不斷從中心冒出、并隨厚度增加密集起來。產生這種現象的原因在于：等傾干涉的條紋中心干涉級：等傾干涉的條紋光程差：等傾干涉的條紋角半徑：等傾干涉的條紋角間

8、距：310邁克耳遜干涉儀二 調節M2使它的反射像M2與M1有一傾角：1. M2與 M1比較接近時條紋定域在楔表面或在其附近，觀察到的干涉圖與37中討論的楔形平板干涉圖樣一樣，是一些平行于楔棱的等距直線（一般不是等厚條紋），在虛平板很薄、且觀察面積很小時，可看成等厚條紋。2. M2 和 M1間距增大： 條紋發生彎曲，彎曲的方向是凸向楔棱一邊，并且條紋對比度下降。原因在于： 干涉條紋 等光程差線310邁克耳遜干涉儀當入射光為非平行光時，對傾角較大的入射光束，其所對應的光程差若與傾角較小的入射光束對應的光程差相等，應以平板厚度的增加來補償。此可由下式看出 靠近楔形板邊緣的點對應的入射角較大，因此 干

9、涉條紋靠近邊緣越偏離到厚度更大的地方。在楔形板很薄的情況下，光束入射角變化引起的光程差變化尚不明顯，故可看到一些直線條紋。在厚板的情況下，條紋的彎曲將顯露出來。310邁克耳遜干涉儀3. 反射鏡M1 每移動/2，條紋就移動一個。三補償板G2的作用:為了消除分光板分出的兩束光I 和 II 的不對稱而設置，對白光干涉為必不可少。原因在于：1. 分光板G1相對于平行平板是傾斜的，所以，如果沒有補償板G2 ，則對于入射角雖然相同，但入射面方位不同的光線，由G1引入的附加光程差并不相同，從而不能得到圓形等傾條紋，只有加上G2后，才能獲得圓形等傾條紋。2.抵消分光板的色散，使觀察白光條紋成為可能310邁克耳

10、遜干涉儀四、白光條紋的作用：可以使我們能夠準確地確定反射鏡 M1 和M2到半反射面A的等光程位置五、邁克耳遜干涉儀的主要優點：兩束相干光完全分開，其光程差可由一個鏡子的平移來改變，如此，可以很方便的在光路中安置被測樣品SM1M2G1G2LPCEDDA邁克耳孫干涉儀M2311 泰曼干涉儀、傅立葉變換光譜儀泰曼干涉儀：是邁克耳遜干涉儀的一種變型，產生的是等厚條紋。泰曼干涉儀泰曼干涉儀光路如圖所示：與原始的邁克耳遜干涉儀的不同點是，用放置在準直透鏡L1前焦點上的準單色點光源代替了邁克耳遜干涉儀中的擴展光源。M1L1PA泰曼干涉儀M2L2SM2由于通過分束板A的是單色平面波，故不一定需要補償板。干涉儀

11、的出射光相當于由M1和M2所構成的空氣楔的反射光，因而泰曼干涉儀實際上等效于平面干涉儀。把透鏡L2調焦到由M1、M2構成的空氣楔上，同樣可以獲得斐索條紋（同平面干涉儀）。因此，條紋形狀可以正確地反映M1和M2兩個鏡面形狀的差別。M1L1PA泰曼干涉儀M2L2SM2設入射光波經M1反射后的波前是W1，經M2反射后的波前是W2 ，引入虛波前W1，它是W1在半反射面A中的虛像。圖中畫出了虛相交于波前W2上P點的兩支光的光路。這兩支光在P點的光程差為=PN=h，即等于W1到P點的法線距離。M1L1PA泰曼干涉儀W1M2W1W2L2SPN泰曼干涉儀 由于點光源產生的是非定域條紋，所以調焦在干涉區內的任何平面上都能夠看到干涉條紋，這種條紋近似地揭示了兩個等位相面（波面）在調焦面附近的面形差別。 利用這個特點泰曼干涉儀還可以用來檢驗光學零件的質量。 312 馬赫澤德干涉儀是邁克耳遜干涉儀的一種變型，產生等厚干涉條紋。光路如圖： 它的最大特點是，光波在兩只光路中傳播時，所有路徑都只經過一次，而不象邁克耳遜或泰曼干涉儀中那樣，往返經過同一路徑兩次。使得在折射率分布比較復雜時，也即通過待測物后的波面形狀比較復雜時，分析干涉圖的工作變得簡單一些。S L1G1G2A1M1W1L