干涉测量技术基础

干涉测量技术基础姚红权

干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。20世纪60年代以来，由于激光的出现、隔振条件的改善及电子与计算机技术的成熟，使干涉测量技术得到长足发展。

干涉测量技术大都是非接触测量，而且是以光波长为计量单位的，具有很高的测量灵敏度和精度，理论可以达到10-7m。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼-格林干涉仪等；70年代以后，抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪)发展迅速，如双频激光干涉仪等；近年来，光纤干涉仪的出现使干涉仪结构更加简单、紧凑，干涉仪性能也更加稳定。

一、干涉现象1、定义光波服从波的叠加原理，在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，该区域内在观察时间里形成稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉现象。2、光波的叠加其中：小贴士2:3、形成稳定干涉条件：1、叠加光波的频率相同2、两叠加光波有方向相同的振动分量3、两叠加光波的有恒定的相位差4、相干光：定义：满足干涉条件的光波称为相干光波。获得方式：相干光的产生分波前法等倾干涉分振幅薄膜干涉等厚干涉多光束干涉迈克尔逊干涉仪pSpS

二、经典干涉实验1、杨氏双缝干涉实验p·xDdr1r2ox1Ix0x

-1xxx缝平面观察屏S1S2杨氏双缝干涉亮条纹暗条纹2、迈克尔逊干涉仪

简介：迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪中最常见的一种，也是最早出现的一款以光波干涉原理设计出来的光学计量仪器，其发明者是美国物理学家阿尔伯特·亚伯拉罕·迈克尔逊。迈克耳逊干涉仪的原理是典型的分振幅法产生双光束以实现干涉的仪器。其基本原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。目前迈克尔逊干涉仪仍被广泛地用于长度精密计量和光学平面的质量检验及高分辨率的光谱分析中。三、迈克尔逊干涉仪3、迈克尔逊干涉仪原理图从光源S发出的光，经过450角放置的平行平面玻璃分束板G的半反射面时，一部分光被反射，一部分光被透射，分成了强度大致相等、并相互垂直的两束光。它们分别又从全反射镜M1和M2上反射回到G1，这两束光再次经G1的反射和透射后，当我们上下移动M1时可以清晰地在观察屏上看到随着M1位置变化而变化的干涉仪图案。

4、迈克尔逊干涉仪

5、等厚干涉与等倾干涉等厚干涉等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉．

等倾干涉一束平行光经过平行平板的上、下表面的反射和折射后，在透镜后焦面相遇产生干涉。

三、干涉测量原理事例

在干涉现象中，不论是何种干涉，相邻条纹之间的程差改变都等于相干光波波长，所以通过对条纹数目或条纹变化的计算，可以获得以光波波长为单位的对程差的计量，如折射率已知，则得到以波长为单位的长度值；若已知长度，可得微小折射率差；同样长度已波长为单位时，可以精密测量微小角度或角度差。总之，干涉测量就是利用干涉条纹形状、数量、间距的变化可以做精密