干涉-逊干涉仪

1一、等厚(劈形膜）§4.5

分振幅法—薄膜等厚二、 环(等厚 特例)光程差分析条纹特征应用2例1：

为检测某一工件的表面光洁度，在它表面上放一块标准平面玻璃，一端垫一小片锡箔，使平板玻璃与待测物之间形成空气劈尖，用通过绿色滤片的波长为550nm的光垂直照射，观测到一般 条纹间距

l=2.34mm，但某处条纹弯曲如图所示，其弯曲最大畸变量a=1.86mm。问：该处工件表面有怎样的缺陷，其深度（或高度）如何？解：工件表面是凹陷，其深度为h:4

2.19

10

mm2lh

a

a2nl

,

n

1

/

2la例2：在半导体元件生产中，为测定硅(Si)片上SiO2薄膜的厚度，将该膜一端削成劈尖状，已知SiO2

折射率n=1.46

，用波长为546.1nm的绿光垂直照射，观测到SiO2劈尖薄膜上出现7条暗纹图，问SiO2薄膜厚度是多少（Si的折射率为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

环nTGLSo用平凸透镜凸球面所反射的光和平晶上表面所反射的光发生

；不同厚度的等厚点的轨迹是以O

为圆心的一组同心圆。1、装置及光程分析nn52k

1,

2,

3明环光程差：

2e

k暗环光程差：

2e

(2k

1)2

2k

0,1,

2,

3nne1、装置及光程分析6在实际观察中常测r与e和凸球面的半径R的关系：环的半径rr

2

R2

(R

e)2

2Re

e2e

r

2

/

2RR

r

CMN

eO2(2k

1)Rk亮条纹半径：rk

1,

2,

3暗条纹半径：rk

kRk

0,1,

2,

32、条纹特征2e

2

k

；暗纹2e

亮纹

(2k

1)22.7R

r

CMN

eO2(2k

1)Rk亮条纹半径：rk

1,

2,

3暗条纹半径：rka)级次：

kRk

0,1,

2,

3♣

由内向外，级次升高。b)条纹间距：♣

内疏外密。c)透射光:，明暗条纹与反射光♣

透射光也有互补。8n23n31

2n

n

nn1nn♣

是否有半波损失需具体问题具体分析。d)

是明纹还是暗纹？明纹暗纹e)白光入射：r同：

k

♣

相同级次，红光环半径大，蓝光环半径小。93、环的应用2rk2rk

mr

2

r

2R

k

m

k

mRrk

r2

2k

mλ

测透镜球面的半径R：已知,测m、rk+m、rkmλ测波长λ：已知R，测出m

、rk+m、rkr

2k

m

k

r

2

mR10检测透镜球表面质量标准验规缺陷透镜暗纹不规则表面缺陷透镜标准验规11检测透镜球面曲率标准验规待测透镜标准验规待测透镜12eR平晶平凸透镜暗环BAr例3：

用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做

环实验，测得第k个暗环的半径为5.63mm

,

第k+5

暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.·

or

2

R

10mm

r

2R

k

m

kr2k

mk

r2

mR13例4

已知:用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级明环的半径

,k级往上数第16

个明环半径k3r

3.010

mk

16r

5.0103，m平凸透镜的曲率半径

R=2.50m。

求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：[2

(k

rk

16

(2k

1)R2kr

2r

2

r

16Rk

16

k(5.01014作业:P102：

4.11，4.14,4.15，4.16，4.1716nnDd等倾

与等厚克服了分振幅的缝宽限制与光源强度的，但因入射光与反射光的光路，这将不利于实际测量与应用。问题：能否使入射光路与反射光路分开？如何实现？17§4.6

迈仪（

）仪结构和光路一、迈二、工作原理三、迈克耳孙仪在科学技术的地位1819激光器分光板补偿板扩束镜反射镜M2反射镜M1观察屏G2称为补偿板。反射镜M2G2补偿板分光板G1反射镜M1完全分开，便于特点：光源、两个反射镜、在光路中安插其它器件。G1和G2是两块材料相同

厚薄均匀、几何形状完全相同的光学平晶，平行放置，与水平方向成45o角；G1一侧镀有半透半反的薄银层；20补偿板G2分光板G1光路：G1

//G2与成角。反射镜M1反射镜M2M

,

M1

2045单色光源实际上就是光路分开♣

迈克耳孙的薄膜仪中光的。21两镜面平行，形成等厚空气层，可以产生等倾条纹。22改变空气层厚度，可以产生各种等倾条纹。23两镜面不平行，劈尖空气层，产生等厚条纹。241、指导：光是什么？2、两相干光束的光程差（相位差）是多少？3、

条纹具有什么样的性质？形状、级次、疏密、变化。。。4、应用M1M2e两镜面不平行，形成劈尖空气层，产生等厚条纹。M2S27改变劈尖的厚度，产生各种等厚条纹28EG1M2S迈克耳孙仪的量程--时间相干性0121Max

(

2

L0

)

c测长量程：lG1M2S（1）长度的精密测量，测量精度可达10－10m量级。实物基准：1889年第一届国际计量大会，铂铱米尺，称为米原器自然基准：1960年第十一届国际计量大会，米的长度等于氪86原子的2p10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍自然基准：光速的定义，1983年第17届国际计量大会，“米是光在真空中(1/299792458)s时间间隔内所经路径的长度”。29（1）长度的精密测量，测量精度可达10－10m量级。测量微小位移λ2Δe

Δk单色光~

4Δe激光测量微小厚度及折射率tn2(n

1)t

Nλ30（2）测量气体的折射率2tn

Nλ

1测气流（3）测量光速1881年，Michelson-Morley实验。证明以太不存在。推动了相对论的诞生。（4）其他：光谱学、天文学、光学加工等。•逊（A.A.Michelson），美籍德国人。因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年物理奖。迈仪至今仍是许多光学仪器的。重要的物理思想+巧妙的实验构思+精湛的实验技术是盛赞：“迈科学中的艺术家。”A.

Einstein

with

W.

Adams,

A.A.

Michelson,

R.A.

Millikan33例5：在迈 仪的两臂中分别引入

10

厘米长的玻璃管A、B

，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2

条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？S1M2MAB解：设空气的折射率为n

2nl

2l

2l(n

1)光程差的改变：l

n

n

107.2

1

1.00029272l便于插放待测样品。作业:Part1：P103：

4.18，4.19,4.20，4.21Part2：思考并回答：1、补偿板的作用是什么？2、如何测微小的位移？对位移量有何限制？3、反射镜沿着垂直M1反射镜方向移动和沿着垂直M2反射镜方向移动，

条纹相同吗？知识点小结——1、

光是什么？2、两相干光束的光程差（相位差）是多少？3、

条纹具有什么样的性质？形状级次疏密变化。。。4、应用★计算两相干光束的光程差（相位差）

2

由根据具体情况

半波损失路径不同所引起的光程差两相干光形成明、暗纹的一般条件

kλ

(2k

1)λ

/

2——

加强（明纹）——

减弱（暗纹）p·r1r2xDd𝜹o1.光程差2

r明纹、暗纹中心位置2.条纹特点及变化a)相邻条纹间距：等间距明暗相间条纹。b)xk

，若白光入射，得彩色条纹分布；3.应用由

=(

x)d

D，测光波的波长。D

d

sin

d

x（空气中）p·r1△r2xDdo一、双缝1.光程差DxΔ

r2

r1

d

sinθ

d

D明纹中心位置

xk

k

d

λ,

k

0,1,2…相邻条纹间距4.条纹特点及应用：（1）等间距明暗相间条纹；（2）X

k

若白光入射，得彩色条纹分布；（3）

由

=(

x)

d

D

可测出各种光波的波长。Si１、光程差

i

2e2

221n2

n

sin

i

2

2=2n

e

2

2

、

图样特点及变化1）内疏外密的同心圆环；ir

ftgir次高，周边级次低；e

外冒，反之内缩。3

、应用增透、增反膜。二、等倾Si１、光程差22

222

1n

sin

i

k

0,1i

2e

n

k2

、

图样特点：1）内疏外密的同心圆环；ir

ftgir次高，周边级次低；动态反应：e

等倾环外冒，反之，内缩。４）等倾

的应用(1)增透膜n0

n

n基空气镀膜基片2ΔL

2ne

(2k

1)

λR4n(2)增反膜ΔLR

2ne

kλemin

2nemin

λ~

105

radθ

1041、光程差单色平行光垂直入射n反射光1Ae反射光2n

n