光电信息技术实验

光电信息实验（二）学生姓名：代中雄

专业班级：光电1001

学生学号：U201013351

指导老师：黄鹰&陈晶田

实验一阿贝原则实验

一、实验目的

1.熟悉阿贝原则在光学测长仪中的应用。

二、基本原理

1.阿贝比较原则

万能工具显微镜结构及实物图所示。

万能工具显微镜的标准件轴线与被测件轴线不在一条直线上，而处于平行状况。产生的阿贝误差如下：

1=tan a

δϕ

35

=(13215)

aϕϕϕ

+++⋅⋅⋅

aϕ

≈

一阶误差，即阿贝误差

2．结论

1）只有当导轨存在不直度误差，且标准件与被测件轴线不重合才产生阿贝误差（一阶误差）。

2）阿贝误差按垂直面、水平面分别计算。

3）在违反阿贝原则时，测量长度为τ的工件所引起的阿贝误差是总阿贝误差的L

τ。

4）为了避免产生阿贝误差，在测量长度时，标准件轴线应安置在被测件轴线的延长线上（阿贝原则）。

5）满足阿贝原则的系统，结构庞大。 3.阿贝测长仪

阿贝测长仪中，标准件轴线与被测件轴线为串联形式，无阿贝误差，为二阶误差，计算形式如下：

22=C ϕδ

三、 实验内容

1. 万能工具显微镜进行测长实验

1）仪器：万能工具显微镜，精度：1微米。

用1元、5角、1角的硬币，分别测它们的直径，用数字式计量光栅读数及传统的目视法读数法。每个对象测8次，求算数平均值和均方根值。 2）实验步骤：

瞄准被测物体一端，在读数装置上读一数；瞄准被测物体另一端，在读数装置上再度一数（精度1微米）；两次读数之差即为物体长度。 3）实验结果：

数据处理：

由8次测量结果可以算出硬币的平均直径，算数平均值：

()1

11.45311.45111.45611.45811.46411.43811.44511.4508

11.452D mm

=⨯+++++++=

求均方根值：

11.452mm

χ=

=实验小结

通过本次实验，学习了阿贝原理以及产生阿贝误差的原因，并且具体运用其测量了光学仪器实际物品，从而熟悉阿贝原则在测长仪器中的应用，也明白了串联式测量仪的有点。

实验二 激光平面干涉仪实验

一、 基本原理

仪器：PG15-J4型激光平面干涉仪1台

内容：玻璃材料的平面度测量

精度：100nm

激光平面仪原理图

仪器结构

平面干涉仪基于双光束等厚干涉原理进行精密观测。如图3.1所示，图中s是扩展光源，位于准直透镜L1的前焦面上，发出的光束经透镜L1准直后射向玻璃片M，再从玻璃片反射垂直投射到楔形平板G上。入射光束在楔形平板下表面的反射光透过平板上表面和玻璃片反射向L2.按照确定定域面的作图法，可知定域面在楔形平板内部的BB’的位置。如果平板不是太厚，且平板两表面的楔角不是太大时，定域面非常接近平板下表面，这样如调节显微镜L2对准平板下表面，就可在显微镜像平面E上观察到楔形平板产生的等厚条纹。

平面干涉仪结构如图3.2所示。由组合星点G1发出的单色光经棱镜G2后，投向主镜表面折射为平行光后，射向主镜下表面（A面）及被测光学表面，A面和被测光学平面反射回来的光重叠相干后，经棱镜G2反射，进入接收件。星点可由激光管G5、棱镜G6、光源强度调节发散镜G7组成。接收件可以由人眼G10，成像物镜G15和测微目镜G11，或由分光棱镜G12、可动小孔G13和摄像头G14组成的摄像。

二、实验内容：

1.玻璃材料的平面度测量。

1）

测量局部误差

1=N

=

2

e 2H λ

λδ∆ e

N=H

∆

2）

测量整个面形误差（用N ）

2=2

N

λ

δ

N ——光圈数

N ∆——不足一个光圈数

平面度测量

2.实验步骤：

参考图3.1和3.2，

1）移开成像物镜G15和测微目镜G11，旋转调整左右螺旋8，使平板绕水平面的横轴或纵轴微小摆动，出瞳S2绕S1转动直到S2和S1接近重合。

2）装上成像物镜G15和测微目镜G11，继续旋转调整左右螺旋8，直到G11视场中干涉条纹清楚。

3）测量e 和H ，计算平面度和粗糙度。 实验数据

数据处理：

()()()()12345123450.5450.5100.5000.4800.45050.4975

0.3560.3650.3250.3200.30050.33320.3332

0.6720.497

e e e e e e mm

h h h h h h mm

H N =++++=++++==++++=++++=∆===

局部误差：10.670.5650217.752N nm λ

δ=∆=⨯⨯=

面形误差：20.56503252N N N λ

δ==⨯⨯=

实验小结

通过本次实验，熟悉了激光干涉仪的基本原理机器结构，掌握了利用其测量面形误差的方法。

实验三 原子力显微镜

一、实验目的

了解AFM 的基本使用方法

二、实验流程

1.样品清洗

2.开机

3.水平调节和偏差调节

4.手动下针

5.自动下针

6.关机

1.样品清洗

一般情况下，根据材料的不同进行不同的处理方式。目的都是为了去除表面的污染物，使表面洁净。对于半导体材料，根据材料的不同采取以不同的腐蚀液进行洗片。

一般步骤为：

1.用去离子水做初步清洗；

2.放入腐蚀液中浸泡并用超声波清洗一段时间（时间视材料不同自定）；

3.用去离子水洗掉材料表面残留腐蚀液；

4.用N2进行吹干；