物理光學(xué)-3光的干涉-閱讀頁(yè)
2025-01-31 06:31本頁(yè)面
【正文】 ?=H/a 因 ： l? =?/2, 所以 紋路深度 例題 219 制造半導(dǎo)體元件時(shí) ,常常需要精確地測(cè)量硅片上的二氧化硅 (SiO2)薄膜的厚度 ,這時(shí)可用化學(xué)方法把二氧化硅薄膜一部分腐蝕掉 ,使它成為劈尖狀。觀察到劈尖上共出現(xiàn) 8條暗紋 ,且第八條暗紋恰好出現(xiàn)在斜面的最高點(diǎn)。 解：由薄膜公式，得： 212 ( ) = 0 , 1 , 2 , . . .2e n m m??? ? ? ，（此時(shí)尖頂處是亮紋） 取 m=8, 得 328 . 5 1 . 6 2 1 0 m m2en? ?? ? ? （ ）SiO2 e Si （三） 牛頓環(huán) hoRrS 如圖所示，在一塊平面玻璃上放置一曲率半徑 R 很大的平凸透鏡，在透鏡凸表面和玻璃板的平面之間便形成一厚度由零逐漸增大的空氣薄層。它的形狀與等傾圓條紋相同， 但牛頓環(huán)內(nèi)圈的干涉級(jí)次小，外圈的干涉級(jí)次大，恰與等傾圓條紋相反。 ? ?12 22n h m? ?? ? ? ?暗 條 紋 ： ＝應(yīng)用 : 牛頓環(huán)除了用于測(cè)量透鏡曲率半徑只外，還常用來(lái)檢驗(yàn)光學(xué)零件的表面質(zhì)量。這種條紋形成在樣板和待測(cè)零件表面之間的空氣層上，俗稱(chēng)為“光圈”。 標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī) 暗紋 ? 待測(cè)透鏡 例如，當(dāng)條紋是圖所示的同心圈環(huán)時(shí)，表示沒(méi)有局部誤差。 由圖的幾何關(guān)系有 221211 Δ88DDhCRR??? ? ?????（ 2） 牛頓環(huán) 檢驗(yàn)光學(xué)零件表面質(zhì)量 2Δ 4DNC??如果零件直徑 D 內(nèi)含有 N 個(gè)光圈 在光學(xué)設(shè)計(jì)中，可以按上式換算光圈數(shù)與曲率差之間的關(guān)系。 0??(3) 由于右邊有半波損失，而左邊無(wú)半波損失，因此在同一個(gè)級(jí)次當(dāng)中，左邊亮環(huán)時(shí)右邊暗環(huán)，左邊暗環(huán)時(shí)右邊亮環(huán)。 例題 在觀察牛頓環(huán)時(shí)，用 ?1＝ ?m的第 6個(gè)亮環(huán)與用 ?2的第 7個(gè)亮環(huán)重合，求波長(zhǎng) ?2＝ ? hoRrS 2 2 2 2( ) 2 2r R R h R h h R h? ? ? ? ? ?解： 因第 N 個(gè)亮環(huán)的干涉級(jí)次為 N ，故可由亮環(huán)滿(mǎn)足的光程差條件寫(xiě)出 2 2hN? ???2 2r R h?2 2hN? ???2 12 2 ( )2r R h R N ?? ? ?221(6 ) 0 . 5112(6 ) 0 . 5 (7 ) 0 . 4 2 μ m2 2 6 . 5????? ? ? ? ? ? ? ?例 題 如圖，檢查待測(cè)工件與標(biāo)準(zhǔn)工件是否吻合時(shí)，牛頓環(huán)觀察到的暗條紋有兩條 。 由暗紋形成條件 2 ( 2 1 )22n h m??? ? ? ? ?可知 m ax 32h ??(2)由牛頓環(huán)干涉產(chǎn)生等厚干涉圓環(huán)紋判知，當(dāng)擠壓標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，環(huán)紋外擴(kuò)，當(dāng)增大標(biāo)準(zhǔn)件與工件距離時(shí)，環(huán)紋向環(huán)心收縮。 測(cè)定平板表面的平面度和局部誤差 182。 測(cè)量透鏡的曲率半徑 182。 測(cè)量透鏡的曲率半徑 牛頓環(huán) 小結(jié)： 基本特點(diǎn)：（ 1）屬于等厚干涉 （ 2）干涉光束，一個(gè)來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)反射面，一個(gè)來(lái)自被測(cè)面。 （ 2）厚度變化與條紋彎曲方向的關(guān)系。 條紋分析： ??? 22 ???nHee注意應(yīng)用比例關(guān)系：邁克爾遜干涉儀 （ The Michelson interferometer） Extended source Beam splitter Reflective coating Mirror Compensating plate 1）干涉儀結(jié)構(gòu) ?分光板和補(bǔ)償板 ?平面反射鏡 ?干涉原理 2）干涉條紋的性質(zhì) ?等厚干涉 ?等傾干涉 S G1 G2 M2 M1 光源 1‘ 2‘ 2 1 2M?當(dāng) M1， M2’ 間距離每減少λ/2 時(shí)，中央條紋對(duì)應(yīng)的 k值就要減少 1，原來(lái)位于中央的條紋消失，將看到 同心等傾圓條紋向中心縮陷 。2平行 ? 等傾條紋 ? 若 M M39。 如果看見(jiàn)N條條紋移過(guò) ， 則反射鏡 M1移動(dòng)的距離是 S G1 G2 M2 M1 光源 139。 2 1 2M?等 傾 干 涉 條 紋 39。2M1M12 // MM ?當(dāng) e較大時(shí)，觀察到等傾圓條紋較細(xì)密，整個(gè)視場(chǎng)中條紋較多。 2/Nd ???當(dāng) M1每平移 λ/2 時(shí)，將看到一個(gè)明（或暗）條紋移過(guò)視場(chǎng)中 某一固定直線(xiàn)，條紋移動(dòng)的數(shù)目 N與 M1 鏡平移的距離關(guān)系為： 等 厚 干 涉 條 紋 39。不平行時(shí)，將看到平行于 M1 和 M239。 39。 在光譜學(xué)中，應(yīng)用精確度極高的近代干涉儀可以精確地測(cè)定光譜線(xiàn)的波長(zhǎng)及其精細(xì)結(jié)構(gòu)； 在天文學(xué)中，利用特種天體干涉儀還可測(cè)定遠(yuǎn)距離星體的直徑以及檢查透鏡和棱鏡的光學(xué)質(zhì)量等等。 求空氣的折射率 ？ 解：設(shè)空氣的折射率為 n )n(llnl 1222 ?????相鄰條紋或說(shuō)條紋移動(dòng)一條時(shí) ，對(duì)應(yīng)光程差的變化為一個(gè)波長(zhǎng) ，當(dāng)觀察到 ， 光程差的改變量滿(mǎn)足： ???? )1(2 nl ???? ln ? 邁克耳遜干涉儀的兩臂中便于插放待測(cè)樣品，由條紋的變化測(cè)量有關(guān)參數(shù)。 例題 把厚度為 e、 折射率為 n=涉儀的一臂 (一條光路 )中 ， (1)求光線(xiàn) 2光程差和位相差的改變量； (2)若插入薄膜的過(guò)程中 ， 觀察到 7條條紋移過(guò) ， 所用波長(zhǎng) ?=5890197。 (2) ??????????? en )1(42= 51538197。調(diào)整儀器，使得觀察到單色照明下產(chǎn)生的等傾圓條紋。 解：邁克耳遜干涉儀產(chǎn)生的等傾圓條紋可視為由虛平板 M1， M239。 對(duì)于圓環(huán)中心條紋 ， 光程差表示為 ?mh ????? 39。 干涉級(jí)減小 1時(shí)（條紋消失 1個(gè)）， h變化
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