菲索干涉仪之基本原理
干涉仪原理及使用
干涉仪原理及使用干涉仪是一种用来测量光波干涉现象的仪器。
它基于干涉原理，通过测量光波的干涉条纹来获得一些物理参数，如波长、折射率等。
干涉仪广泛应用于科学研究、工业检测以及精密测量等领域。
干涉仪的工作原理主要是利用光波的干涉现象。
当光波通过不同的光程时，会出现干涉。
光程差越大，干涉现象越明显。
干涉仪通常由两个光学路径组成，其中一个路径与待测物体接触，另一个路径作为参考。
当两个光程的相位发生改变时，就会产生干涉现象。
干涉仪可以分为两种类型：干涉及干涉仪。
干涉光学技术是通过将光源分为两部分，然后重新叠加这两部分光线，从而产生干涉现象。
干涉技术通常使用光栅、分束镜、反射镜等光学元件来控制光程差和相位差。
干涉仪则是将光波分为两束，然后通过干涉现象来测量物理量。
干涉仪的使用主要有以下几个步骤：1.准备工作：首先要确定目标参数需要测量的量值范围和精度要求。
然后选择适当的仪器型号和规格，并进行仪器的校准和调试。
2.搭建干涉仪：将干涉仪的各个光学元件正确组装起来，确保光学路径的稳定性和对齐。
干涉仪通常由光源、分束镜、干涉仪主体、干涉条纹显示和检测系统等组成。
3.调整初始位置：使用调节器件如反射镜、透镜等来调整光路，确保光路的稳定和光线的平行。
通过观察干涉条纹的形状和变化来判断光路的调整是否准确。
4.测量目标参数：根据目标参数的不同，选择合适的测量方式和方法。
比如，使用多普勒干涉仪来测量物体的速度和位移，使用迈克尔逊干涉仪来测量物体的折射率和薄膜的厚度等。
5.数据处理和结果分析：根据测量的数据，进行数据处理和分析，获得所需的物理量。
根据实际需要，可以进行图像处理、统计分析和曲线拟合等操作。
干涉仪的应用非常广泛。
在科学研究领域，干涉仪广泛应用于光学实验、波动光学研究等领域。
在工业检测中，干涉仪可用于测量零件的尺寸、表面粗糙度、形状等参数。
在精密测量中，干涉仪可用于测量光栅、薄膜、干涉仪本身的参数等。
此外，干涉仪还可用于光谱分析、光学显微镜和干涉光刻等领域。
光学第12章_干涉和干涉系统-2010精简
这个范围大则空间相干性好；范围小则空间相干性差．
右图中光源尺寸一定, 干涉孔径角即确定,孔 径角内的两点,距离愈 近,相干性愈好；角外 的两点不相干。
S1
S1
S2
S 2
三、光源非单色性的影响和时间相干性
光程差ΔL越大，折射光越落 后于反射光。ΔL过大，将超 过列波长度L。这时a、b光将 无法进行相干叠加。
劈尖
不规则表面
利用劈尖的等厚干涉可以测量很小的角度。
如： 今在玻璃劈尖上，垂直入射波长为 5893Å 的钠光， 测得相邻暗条纹间距为 5.0mm，若玻璃的折射率为 1.52，求此劈尖的夹角。
检查立方体
标 准 角 规 标 准 角 规
被检体
被检体
干涉膨胀仪
装置
C：铟钢作成的，热 膨胀极小； M：被检体。 M
相邻条纹的角间距：
n 1 2 2n' 1N h
反比于角间距，中心条纹疏，呈里疏外密分布。 反比于h，厚度越大，条纹越密。
透射光的等倾条纹
可见度降低，与反射互补
三、楔形平板产生的等厚干涉
（一）定域面和定域深度
油膜上的彩色条纹即为厚度很小时的等厚干涉条纹
（二）楔形平板产生的等厚条纹
在双孔后的空间，是相干光波的交叠区，形成干 涉．这种干涉，相干光波来自同一原子的发光，叫做 自相干．
双光束干涉，干涉场中某点的光强，与该点到两 光源的距离有关．因此，光强有稳定的空间分布． 在干涉场中距离双孔不太近，又不太远的区域， 处处有干涉．这种干涉称为不定域干涉．
２. 屏幕上光强分布规律 屏幕上P点光强为：
2 2 2 2
2 A1 A2 A1 A2
2 2
振幅相等：K=1 目视干涉仪：K>0.75 好 K>0.5 满意 K=0.1 可辨认
平面光学元件波前检测方法 斐索干涉法标准
平面光学元件波前检测方法斐索干涉法标准标题：探索平面光学元件波前检测方法：从斐索干涉法到标准化引言：平面光学元件波前检测方法在光学领域中扮演着重要的角色。
其中，斐索干涉法作为一种常用的波前检测方法，为我们提供了有力的工具来评估和优化光学元件的性能。
本文将深入介绍斐索干涉法以及其在波前检测中的应用，并讨论标准化对于提高方法的可靠性与应用广度的重要性。
一、斐索干涉法原理及应用1.1 斐索干涉法的原理斐索干涉法最早由法国物理学家斐索（Léon Foucault）于19世纪中叶提出。
它基于干涉原理，通过将被测光学元件放置在一个与光束交叉的平面上，利用干涉图案的出现来分析光学元件的影响。
斐索干涉法通过观察干涉图案的变化，可以揭示出光学元件的波前形貌、表面形状、光学误差等关键信息。
1.2 斐索干涉法的应用斐索干涉法被广泛应用于光学元件的表面质量评估、透镜设计、光学系统调试等领域。
它不仅可以用于定性分析，还可以结合其他测量方法，如Zernike多项式分析、像差分析等，进行定量评估。
斐索干涉法作为一种非接触、高精度的波前检测方法，为光学领域的研究和应用提供了有力支持。
二、标准化的重要性与挑战2.1 标准化的优势随着光学元件波前检测方法的发展，标准化成为确保方法可靠性和可复制性的关键。
通过制定统一的标准，可以减少不同实验室、不同研究者之间的结果差异，提高数据的比对和共享的可信度。
标准化不仅有助于研究成果的验证和重现，还为光学元件制造商提供了一个量化评估产品性能的依据。
2.2 标准化面临的挑战标准化光学元件波前检测方法面临着多个挑战。
不同光学元件的形状和特性多样，需要针对不同类型元件制定不同的标准。
不同仪器和测量技术的差异也会导致结果的不一致性，因此需要建立统一的校准方法。
标准化还需要考虑波前检测的精度、灵敏度以及适用范围等方面的需求，以保证标准的实用性和有效性。
三、个人观点与理解对于平面光学元件波前检测方法，我认为使用斐索干涉法可以从根本上揭示出光学元件的质量和性能。
物理光学第十二章 第四节 平板的双光束干涉(楔形平板产生的等厚干涉、斐索干涉仪和迈克尔逊干涉仪)
根据光的干涉原理组成的一个仪器，通过对这个仪器所产生的干涉 条纹的测量而达到某种测量目的，这样的光学仪器就是干涉仪。干 涉仪的种类很多，在科学研究、生产和 计量部门都有广泛的应用，但各 种干涉仪在光路结构上都存在某 些相似之处，这里了解几种典型 的双光束干涉仪。
（一）、斐索干涉仪 （二）、迈克耳逊干涉仪
kdrrdh?????????811822122激光球面干涉仪11kdn???42211213动态演14示名称用途工作原理干涉条纹性质斐索干涉仪名称用途工作原理干涉条纹性质斐索干涉仪1测定平板表面的平面度和局部误差测定平板表面的平面度和局部误差2测量平行平板的平行度和小角度光楔的楔角测量平行平板的平行度和小角度光楔的楔角3测量透镜的曲率半径1使标准平晶的下表面与待检平面构成空气平板使标准平晶的下表面与待检平面构成空气平板2去掉标准平晶可直接利用被测平板上下表面形成双光束干涉去掉标准平晶可直接利用被测平板上下表面形成双光束干涉3将标准平晶换成球面样板使球面样板曲面和待测曲面间将标准平晶换成球面样板使球面样板曲面和待测曲面间构成空气板进行检测1形成等厚干涉条纹2根据检测对象不同干涉光束来自不同的标准反射面和被测面根据检测对象不同干涉光束来自不同的标准反射面和被测面3干涉光反射面选择不同对应定域面位置不同干涉光反射面选择不同对应定域面位置不同典型的双光束干涉系统15率半径构成空气板进行检测迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1确定零光程差位置确定零光程差位置2进行样品或长度测量进行样品或长度测量3精确测量单色光波长精确测量单色光波长1白光照明时加上补偿板能够同时补偿各色光的光程差以获得零级白光条纹用于准确确定零光程差位置作为精确测量基准白光照明时加上补偿板能够同时补偿各色光的光程差以获得零级白光条纹用于准确确定零光程差位置作为精确测量基准2因为干涉仪能将参考光和测量光束分开所以可将样品放置于测量光路中观察干涉条纹的变化
菲索干涉仪之基本原理
菲索干涉仪之基本原理发布时间:2008-4-2 20:01:46 返回菲索干涉仪菲索干涉仪（图1）又可称为光学平板，通常用来检验经过研磨或抛光加工的工件，例如测微器砧座、精测块规、卡规、精密研磨平面、光学玻璃皆可使用菲索干涉仪来检验。
其加工状况。
利用菲索干涉仪作检验的工件，表面须经过研磨或抛光加工，以求工件表面之反射光线有足够强度，以便与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带，因此一般加工表面，因为表面不光滑或太粗糙，工件表面之反射光线太弱，与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带也太弱而无法分辨，另外，工件表面太粗糙时，空气楔间隔也太大，造成条纹太密，以致肉眼无法观察。
图 1 菲索干涉仪菲索干涉仪利用光波干涉原理而形成明暗相间的色带，很多场合都只把菲索干涉仪当作定性分析的工具，但事实上，以此色带的数目及形状便可以作微小尺寸，菲索干涉仪的原理可由光的干涉原理来解释，菲索干涉仪部份反射镜与反射面的空气楔间隔为 d，则菲索干涉仪部份反射镜的作用面与工件表面分别会反射光线，因为工件反射面所反射的光比菲索干涉仪部份反射镜的作用面所反射光线多走了 2d 的光程差，因此造成两道光干涉所需之相位差，因而形成干涉条纹，干涉条纹可以肉眼观察，亦可以CCD 照相取得，由黑色干涉条纹数可以推算出空气楔间隔的大小，考虑光波从疏介质进入密介质波前相位改变 180 度，其黑色干涉条纹之公式如下:2d = (n +1/2 )n :为条纹数d :空气间距λ :空气间光波的波长在作干涉条纹之定量分析时，并不须刻意去找寻接触点或基准点，若光学平板与工件被测面呈一微小角度相交，其上所产生出的条纹分别表示菲索干涉仪与被测面相对点的空气楔高度。
我们可以任意令工件表面某点为基准点，依此向前后左右推得工件表面整体的空气楔高度，最后将光学平板之倾斜高度扣掉，即得工件被测面之表面起伏情形。
初次使用菲索干涉仪的人可能会迷惑于干涉条纹数常因空气楔高度的改变而改变，亦即将菲索干涉仪之光学平镜下压时，干涉条纹数目通常变少，干涉条纹间隔加大，但如扣掉菲索干涉仪之光学平镜倾斜高度，则工件被测面之表面起伏情形结果应一致。
干涉仪的原理及应用
干涉仪的原理及应用干涉仪是一种利用干涉现象进行测量的仪器，它的原理是基于光的波动性和相干性。
当两束光在空间中交汇时，它们会发生干涉现象，通过干涉图案的变化可以测量出介质的物理参数。
干涉仪广泛应用于科学研究、工业制造和医疗诊断等方面，下面将详细介绍干涉仪的原理和应用。
一、干涉仪的原理光的波动性和相干性是干涉仪的基础原理之一。
当光线经过介质时，它的传播速度会发生变化，从而引起光的相位变化，这种相位差会导致光的干涉。
干涉仪利用这种干涉现象来测量介质的物理参数。
常见的干涉仪有Michelson干涉仪和Fabry-Perot干涉仪两种。
Michelson干涉仪利用光的反射和透射产生干涉，而Fabry-Perot干涉仪则利用光的多次反射和透射干涉。
Michelson干涉仪由一个光源、半反射镜、振动镜和光屏构成。
光线通过半反射镜被分成两束，一束透射到振动镜上反射回来，另一束直接透射到光屏上。
由于振动镜会不断地反射，使得两束光的光程差不断发生变化，从而产生干涉现象。
通过调节振动镜的位置和角度，可以测量出介质的物理参数，比如物体的长度和折射率等。
Fabry-Perot干涉仪则由两个平行的反射镜组成，光线在两个反射镜之间交替反射和透射，会产生一系列具有相同频率但相位差不同的光波，形成多次干涉。
通过调节反射镜的距离和角度，可以控制光的干涉程度和干涉图案的分布，从而实现测量。
二、干涉仪的应用干涉仪广泛应用于科学研究、工业制造和医疗诊断等领域。
下面分别介绍其具体应用。
（一）科学研究领域干涉仪在科学研究中有很重要的应用，比如光学实验和相干光源的制备等。
通过干涉构造相干光源，可以制备出高品质、高精度的激光器、光纤和光栅等光学元件，这对于量子计算、通信和传感等领域具有重要意义。
此外，干涉仪还可以用于材料表征、全息成像和光学显微镜等方面的研究。
比如，干涉仪可以利用物体表面的反射光和散射光进行场景重构和形变分析，从而实现三维成像和量化分析。
光学测试技术光学干涉测量技术
§4.1 干涉测量基础
样板本身也有误差，这种误差必然会影响到检测结果。下表给
出了基准样板精度等级的划分办法。在光学图纸上，基准样板精 度等级以符号ΔR表示。由于被测面曲率半径和样板曲率半径存在 差异ΔR’，使两者之间存在一定的空气隙厚度。空气隙厚度越大， 光圈数就越多。根据简单的数学推导，可以得到：
的矢高（波高）为Power。当最接近球面为会聚波前时，Power取
正值；当最接近球面为发散波前时，Power取负值。可见，Power
越小，波前的准直性越高，因此将Power称为波前的离焦量。
将Power从PV移出后的剩余量用pv表示。事实上，pv更能体
现波前的极限误差。
虽然PV可以用于描述元件或系统的质量，但这种描述往往容
9
§4.1 干涉测量基础
所有干涉条纹进行强度叠加，形成视场中见到的干涉条纹。 条纹度比度直接取决于光阑大小。
如图所示。设光阑半径为rm0，应用物理光学知识可以证明：
f' rm0 2
/h
K≥90%
m0
1 2
/h
式中h是虚拟空气楔厚度。可见，为保证干涉仪的空间相干性，
采用长焦准直镜，采用尽可能相等的两臂长，减小空气楔厚度是
n 1
若测试光路中混入有杂散光，其强度均为：I' mI1
k 2 n 会导致干涉图像对比度进一步下降 1 n m
见p79图4-4
§3.1 干涉测量基础
(2)光源大小的影响及其空间相干性 干涉条纹的照度很大程度上取决于光源的尺寸。而光源的尺
寸大小又会影响到各种干涉条纹的干涉图样对比度。 平行平板的等倾干涉： 对比度与光源大小无关 杨氏干涉：只有利用狭缝限制光源尺寸，才能获得干涉条纹 楔形板形成的等厚干涉：介于上述两种情况之间。
斐索测光法
斐索测光法斐索测光法（Fizeau interferometry）是一种利用光干涉原理实现精确测量的方法。
它的原理是通过将目标物体反射的光与参考光束进行干涉，通过干涉条纹的变化来确定目标物体的形状、表面特征以及光学特性。
斐索测光法最早由法国物理学家亚历山大·弗朗索瓦·贝吕尔（Armand Fizeau）在19世纪中期提出。
他首先使用两面反射镜制造了一个干涉仪，通过观察反射光束之间的干涉条纹来测量工作物体的形状与表面特征。
近年来，随着光学技术的进步，斐索测光法已经被广泛应用于各个领域，如工业制造、光学设计、生物医学等。
斐索测光法的基本原理是基于干涉光的叠加效应。
当一束光被目标物体反射或透射时，与光束相遇的两束光发生相位差，由此产生干涉条纹。
这些干涉条纹的形状和数量与目标物体的形状、表面特征以及光学常数等有关。
通过分析干涉条纹的变化，可以精确地测量目标物体的形状、表面粗糙度、折射率等参数。
斐索测光法的实施需要使用一个斐索干涉仪。
该干涉仪通常由一个光源、一个分束器、一个工作光束和一个参考光束组成。
光源发出的光被分束器分成两束，一束作为工作光束照射到目标物体上，另一束作为参考光束直接照射到干涉仪的探测器上。
在目标物体反射或透射的过程中，其表面形状和光学特性改变了入射光的相位差，这个相位差会通过干涉条纹显示出来。
通过观察干涉条纹的变化，可以确定目标物体的形状。
当两束光束的相位差为零时，干涉条纹呈现等间距的直线，这表明目标物体表面处于平坦状态。
而当两束光束的相位差非零时，干涉条纹呈现出一定的曲线、弯曲或变形，这表明目标物体的表面存在起伏、弯曲或不规则的特征。
通过分析和处理干涉条纹的形状和变化，可以测量出目标物体的形状、曲率、厚度、表面特征等参数。
在实际应用中，斐索测光法广泛用于工业制造领域，例如检测零件的形状、检查镜片的曲率和表面质量等。
它还可以用于光学设计中的验证和优化，了解光系统的光学性能，并提供指导进行调整和改进。
斐索测量光速的方法
斐索测量光速的方法斐索（Fizeau）是法国的一位物理学家，他在1849年左右提出了一种测量光速的方法，被称为“斐索实验”。
这个实验过程涉及到一系列光源、反射器和干涉装置，其基本原理是通过触发间断地进出光束，然后测量其传播时间来计算光速。
斐索实验的过程如下：1.首先，设立一系列的光源，以产生平行并且具有相同频率的光束。
2.将这些光束分别发射向两个方向，并且在远离光源处安置一个反射器，使光束反射回原来的方向。
3.这两个方向上的平行光束会在一些位置上相遇，形成干涉图案，被称为干涉纹。
4.安置一个旋转的齿轮或者齿轮片在其中一个光源的前面，使得光束每隔一段时间出现间断。
5.通过观察干涉纹的变化以及测量出现间断的时间，可以计算光束的传播时间。
斐索实验测量光速的原理是通过测量干涉纹的移动来计算光束的传播时间。
在没有运动的条件下，这个移动的幅度是非常小的。
如果我们知道了光束的传播距离和移动的幅度，就可以计算出光速。
而斐索通过引入一个旋转的齿轮或者齿轮片来间断地进出光束，使干涉纹的移动得到扩大，从而提高了测量的准确性。
斐索实验的实际操作过程比较复杂，包括光源的选择和安置、反射器的设置、干涉纹的观察和测量等等。
由于实验条件的严苛性和准确性要求，斐索实验在当时并不容易进行。
然而，斐索实验的重要性在于，它是当时测量光速的重要方法之一，并且为后续的测量实验提供了重要的基础。
随着科学技术的进步，斐索实验逐渐被其他更准确、更精确的实验方法所取代。
在今天，通过激光干涉仪等设备，可以更加直接、准确地测量光速。
然而，斐索实验作为历史上重要的光速测量方法，对于了解光速的测量历程和科学发展进程仍然具有重要的意义。
总结起来，斐索实验是一种通过测量干涉纹移动计算光速的方法。
通过引入间断光束的方式，斐索实验成为测量光速的重要方法之一，并为后续的研究和实验提供了基础。
尽管斐索实验已经被现代的测量方法所取代，但它在测量光速的历史中仍然具有重要的地位和行为。
f-p原理及参数具体说明_0
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1 / 16f-p 原理及参数具体说明F-P 原理及参数具体说明 1. F －P 干涉仪的简要描述 F －P 干涉仪的核心是两个平面性和平行性极好的高反射光学镜面， 它可以是一块玻璃或石英平行平板的两个面上镀制的镜面， 也可以是两块相对平行放置的镜片， 即为空气间隔，如图 1 所示。
前一种形式结构简单， 使用时无需调整， 比较方便， 体积也小， 但由于材料的均匀性和两面加工平行度往往达不到很高水平， 故性能不如后者优良。
用固定间隔来定位的F －P 干涉仪又常称为 F －P 标准具。
间隔圈常用热膨胀系数小的石英材料(或零膨胀微晶玻璃) 。
它在三个点上与平镜接触， 用三个螺丝调节接触点的压力， 可以在小范围内改变二镜面的平行度， 使之达到满意的程度。
使用时常在干涉仪的前方加聚光透镜， 后方则用成象透镜把干涉图成象于焦平面上， 如图 2 所示。
图 1 F －P 干涉仪的多光束干涉 图 2 法布里－珀罗标准具的使用 F －P 干涉仪采用多光束干涉原理， 关于多光束干涉的详细理论可参阅有关专著， 我们在此就直接利用有关的一些关系式。
设每一镜面的反射率都为 R ， 透射率为 ， 吸收散射等引起的损耗率为 ， 则有-----------------------------------------------------(1) 图 1 中相邻两光束的光程差为------------------------------------ (2) 其中 h 为镜面间隔距离， n 为镜间介质折射率，为入射光束投射角，为光束在镜面间的投射角。
干涉条纹定域在无穷远，在反射中光强分布由下式决定：------------------ (3) 在透射光中光强分布为----------------------------- (4) 其中0I 为入射角为的入射光强；而为相邻光束的相位差，来自由(2) 式表示的光程差和两次反射时的相位差变、：------------------------------------------------ (5) 其中1 、对金属膜可认为常数，对介质膜来说它们是零，下面我们不予考虑。
斐索实验经典解读(1)
斐索实验的经典解读邹西红2021年7月13日斐索流水实验的原理非常简单：让一束光顺水运动，一束光逆水运动，再通过干涉图案来对比两束光运动的时间差。
我们可以看一下简单的实验光路图：斐索实验实际上也是完全可以用经典物理进行完美解释：我们设光的速度为C,水流速度为V，管长为L,折射率为n，因为光速度只与粒子性质有关，速度不会发生改变，折射率并非改变光的速度，只是改变了光行走的路程。
因此，在顺水中：光在顺水水中的水平分速度为Cn+V（设光在顺水中水平速度为V1‘,在水平L上光运行在流水中时间为T，则有C n ×T=L−V×T，因其中一部分光子是由水速拖动完成→T=L Cn+V,因此，V1‘=LT →V1′=Cn+V）。
同理：在逆水中的水平分速度为：Cn−V。
设在顺水中的光行时间为t1,在逆水中的时间为t2。
因为在顺水中光与水走过的水平路程为L，在逆水中光与水走过的水平路程也为L因此，则有下列关系式： t 1=L Cn +Vt 2=L Cn−V设：光在顺水中走过的路程设为X 1，光在逆水中走过的路程设为X 2： 则有：X 1=C ×t 1; X 2=C ×t 2。
设光行差为D ，则有下式：D =X 2−X 1D=C ×t 2−Ct 1=CL Cn −V−CL Cn+V=2CLn 2V C 2−n 2V 2 设波长为λ，则有∆N =D λ=2CLn 2Vλ(c 2−n 2v 2)=2Ln 2Vλ(C−n 2v 2C)现查得相对论对斐索实验干涉条纹数推导公式如下：∆N ≈4LV λ(n 2−1)并查得有一组斐索实验数据如下：在斐索的具体实验里，长度l=1.487m ，流水的速度u=7.059m/s ，黄光的波长λ=5.26×10^-7m ，水的折射率n=1.33，c 为真空中光速。
相对论理论预测的条纹移动数ΔN=0.2022，而我们公式的理论预测的条纹数ΔN=0.2355，而实际观测到的条纹移动数ΔN=0.23，我们的理论预测比相对论的更吻合。
迈克尔逊干涉仪思考题222
迈克尔逊干涉仪思考题还有哪几种干涉仪？1、斐索干涉仪斐索干涉仪原理为等厚干涉，用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的一种精密仪器。
其测量精度一般为/10～/100,为检测用光源的平均波长。
常用的波面干涉仪为泰曼干涉仪和斐索干涉仪。
斐索干涉仪有平面的和球面的两种，前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成，后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成。
单色光束在标准平面或标准球面上，部分反射为参考光束；部分透射并通过被测件的，为检测光束。
检测光束自准返回，与参考光束重合，形成等厚干涉条纹。
用斐索平面干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。
用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径，后者的测量精度约1微米；也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差。
斐索光纤干涉仪如图所示。
光源发出的激光束经偏振片P1、3dB分路器及传输光纤耦合进自聚焦透镜GL，由GL出射的光束照到被测物体的表面，自聚焦透镜GL的入射端面M1于被测物体的表面M2构成斐索干涉腔，M1和M2的反射光束相干，相干光经3dB分路器分束通过偏振片P2后由光电探测器接收。
偏振片P1与P2正交放置，以消除自聚焦透镜GL 入射端面回射光的干扰。
外界信号（被测量）通过改变斐索腔二反射面M1和M2之间的间距对光纤中的光相位进行调制。
2、激光干涉仪激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量。
激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。
单频激光干涉仪从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。
当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按公式中λ为激光波长(N为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量L。
斐索Fizeau干涉仪
结果： E B
2
2
2E t
2
0 0
(10-13)
E 0
2B t
2
(10-14)
交变的电场和磁场产生电磁波，光波就是电磁波。 －－确立光的电磁理论。
结果： 2 E 2 B
2E t
2
0 0
2B t
2
电磁波的传播速度： v 1 光速：c 1
◆光的波粒二象性：
波动性——光的传播、干涉、衍射、偏 振等现象； 粒子性——热辐射、光电效应；
第九章 光的电磁理论基础
Maxwell 光是一种电磁波 经典光学
光的电磁理论
Hertz 光波就是电磁波 现代光学
重要 理论基础
本章叙述光的电磁性质；光在均匀媒质中传播的基本规律；光波的叠 加和复杂波分析的基本处理。
二、物质方程 （描述物质在场作用下特性的方程）
j E D E B H
在真空中： ＝0，
：电导率； ：介电常数； ：磁导率。
2 2 ＝ 0＝8.854210－12 C 2 / N m（库 / 牛 米 2） 2 ＝ 0＝4 10－7 N S 2 / C（牛 秒 2 / 库2）
a1 sin1 a2 sin 2 tg a1 cos1 a2 cos 2
P点的合振动也是一个简谐振动；振动频率和振动方向与 两单色光波相同。
（二）复函数的叠加
E1＝a1 e xp[ i(1 t )] E2＝a2 e xp[ i( 2 t )]
E＝E1 ＋E2 ＝a1 exp[ i(1 t )] ＋a2 exp[ i(2 t )]
3、注意几个概念：
叠加结果为光波振幅 的矢量和，而不是光 强 的和。 光波传播的独立性：两个光波相遇后又分 开，每个光波仍然保持原有的特性（频率、 波长、振动方向、传播方向等）。
德国XONOX菲索型激光干涉仪原理与使用
德国XONOX菲索型激光干涉仪原理与使用第一章：为何使用干涉仪做检测1-1干涉度量学第一章为什么要使用干涉仪检测首先我们要先了解，什么是干涉度量学？所谓干涉度量学是指利用光干涉的效应来量测特定物理量的方法, 也就是说藉由观察干涉条纹的变化, 来量测出待测物的特征1-2何谓干涉仪干涉仪是什么? 一般来说, 只要是利用光干涉的原理来量测的仪器便可以称为干涉仪, 但是干涉仪的种类众多且多变化, 因此本课程中将针对最为外界常用之种类作介绍1-3干涉仪之优缺点干涉仪的优点及缺点第一高精度以光学组件来说, 因为组件的微小变化均会严重改变原有的光学质量，因此必须要有非常精确的量测仪器, 干涉仪具有精度非常高的优点, 最高可达1/100的波长甚至到1/1000的波长, 波长是指干涉仪中使用光源的波长值.举例来说：一般干涉仪的波长为632.8( nm ),而632.8的百分之一约为6个(nm) , 目前的奈米科技是在这个尺度, 甚至有些更好的干涉仪可以到0.6个(nm ),从此可以看出干涉仪的精度有多好了第二章：非球面玻璃模造的原理第二. 非接触式量测另一种量测用的轮廓仪是使用接触式的量测方式, 即使目前已可以微调接触的力量, 但对于表面较脆弱的被量测物是否真的完全不会造成损害则仍无法确定.而当用干涉仪量测时, 是把光照射到被量测的物体上, 所以干涉仪上的探针也就是光, 并不会对物体表面照成任何伤害第三使用探针来量测时无法一次量测所有的面积, 而可能必需分很多扫瞄线去量测, 相对来说, 干涉仪的量测速度就非常快了, 可能几秒钟就量完了, 而不需要等待几个小时的时间.第四则是干涉仪的缺点, 一个操作员在会使用干涉仪却不太清楚干涉仪的使用限制、条件及原理的时候, 可能会量测到不是他所要的东西, 而且, 因为干涉仪是用光线量测, 在调整上也会花费多的时间, 可能量测结果只要花几秒钟, 但事前的调整却要花费几十分钟甚至数个小时.第二章：干涉仪工作原理2-1光干涉2-1.1为何光有干涉现象干涉仪工作原理我们是用干涉仪量测, 所以先要了解什么是光干涉? 为什么光有干涉现象?光的干涉现象有二个原因, 第一光像是波一样, 具有波的特性, 我们在丢一块小石子在池塘中, 就会看到很多涟漪向外扩散传播, 这就是波, 而光就可以用波来描述. 第二波的迭加原理, 我们之所以能够看到干涉条纹的明暗变化, 就是因为迭加原理所造成的,这是二个造成光干涉现象的基本条件除此之外, 偏振光的特性, 是否同相位的特性也是造成光干涉现象的条件.2-1-2由迭加原理说明干涉现象由迭加原理说明干涉现象：1. 破坏性干涉如上图所示, 假设蓝色波的最高值与红色波的最低值在同一位置时, 其相加数值为0, 所以当蓝色及红色二个波一起出现的时候, 迭加起来就会变成中间的黑线, 因为光具有波的特性, 所以如果2个波长彼此正好相差一半的波长时, 也就是相位差π时, 画面就会呈现全亮或全暗而完全看不到条纹, 以上图来看因为蓝色波的最高点到红色波的最高点距离相差π, 此时我们就称做破坏性干涉2. 建设性干涉如下图所示,假设蓝色波与红色波的最高值在同一位置时,其相加数值就是2,当蓝色波与红色波完全重迭在一起时, 迭加起来就会变成较高的黑线, 当我们肉眼看到时, 黑线的最高点就会变亮, 最低点则较暗, 而会有明暗的线条变化, 我们就称做建设性干涉当蓝色波与红色波的相加数值为0～2以内时, 波长会较为平缓, 就会产生灰阶的渐层条纹变化了.2-1-3干涉条纹之定量描述对建设性干涉而言, 2个波的差异需满足公式: optical path(n*d)=mλ optical path是光程差, 光程差是指2个波的差异,当2道光从A点跑到B点时, 距离为d及d', 因此有一道波跑了nd, 另一道波跑了nd' 那么2道光的差异为n(d'-d), 也可以变成nd2'.如果nd2'为波长λ的整数倍时, 就会有明暗的条纹变化, 也就是建设性干涉而相反的当nd2'刚好为二分之一波长的技术倍时便产生破坏性干涉条纹，公式为:optical path(n*d)=mλ/22-1-4双光束干涉之数学描述双光束干涉之数学描述：假设2道光做干涉，这两到光的光强度分别为I1,I2，那么当这两道光产生干涉时便符合上述的公式.其中:I1+I2为干涉条纹的DC项,根号(I1I2)为干涉条纹的振幅大小，最后Cos(Delta)为相位项,其中Delta扁是前面所提到的光程差.所以当光程差变化时，可以知道干涉条纹也会随着变化2-2如何判断干涉条纹2-2-1干涉条纹种类那么我们如何判断干涉条纹?因为我们不是随时随地都可以方便的使用干涉仪并藉由计算机来分析, 所以我们必须用肉眼来判断, 这也是最快最方便的方式.干涉条纹的种类有2种:第一个是等厚度干涉条纹, 在等厚度干涉条纹中明暗的条纹会呈现等间隔的情形, 而且每个相邻的条纹代表相同的厚度间隔.假设横线为标准面, 斜线为一个斜率固定的待测面, 当光线打过来的时候会产生折射现象, 我们在第一个射入点做一条与标准面平行的虚线, 在待测面会有光a反射回去, 在标准面时也会有光b反射回去从图可以看出光线a及b所通过的路径是不同的，而当光程差恰为波长的整数倍时，就可以看到相同间隔的干涉条纹第二个是等倾度干涉条纹, 是由相同角度的光线所形成的干涉条纹, P1这一点有一个干涉条纹, 它的来源是由4条实线所造成的, 而这4条实线对这个物体表面来说, 则是同一个角度的光所造成的, 因为物体为圆形, 所以会造成对称的效果.而4条虚线则是由另一个角度的光所造成的, 并进而产生P2点的一个干涉条纹.因此由同样角度光线形成的干涉条纹我们就称为等倾度干涉条纹,不过在实际的应用上, 等厚度干涉条纹与等倾度干涉条纹是可能同时出现的.2-2-2-1 干涉条纹判断应用实例一干涉条纹判断应用实例：应用一:表面平整性-如果我们想从干涉图了解物体表面的平整性好不好, 可以在干涉图上画一个以中心为准的十字线, 数数看从中心点起, 在X方向上的条纹数及Y方向上的条纹数量有几个,这个量在光学工厂中是最常使用的, 当我们要求师父磨一个镜片时, 就可以告知我们对表面平整性的需求, 在X方向与Y方向上的误差范围容忍度是多少.从图上来看, X方向上有1个条纹, Y方向上则有3个条纹, 也就是说, 这个待测的组件, 在X方向与Y方向上的变化程度不一样, 这个变化程度就定义为表面平整性Surface irregularity同时差异量最大的地方我们定义为: POWER, 也就是Y方向的3, 而irregularity是看X方向与Y方向上的差异量, 也就是2, 所以从上图的干涉条纹我们可以知道待测物的Power为3、irregularity 为2 那到底什么是POWER, 什么是irregularity ?假设我们看的组件是眼镜的镜片, 从侧面看, 当有光打过来时镜片会聚焦, 不同的弯曲量聚焦的程度就会不一样, 我们称为放大率, , 而面的弯曲程度就定义为POWER. 而在镜片上的X方向与Y方向的弯曲程度会可能不同, 也就是说POWER不一样, 我们就称为Surface irregularity, 现在我们已经知道这个干涉图条纹的表示为3/2, 那么这个数字是代表多少? 他的单位就是波长, 一般的雷射为632.8( )波长, 3/2 的3是指3个波长, 2是指2个波长, 在光学组件的计算之中通常是以波长来表示的.2-2-2-2 干涉条纹判断应用实例一在前面提到在干涉仪量测中多用波长作为单位所以我们还要注意到使用的干涉仪波长是多少假设同一镜片, 由A厂商使用λ=500的干涉仪, 判读数据为3/2, B厂商使用λ=600的干涉仪, 判读数据也是3/2,那么使用500λ干涉仪的A厂商所判读的数据必定是较好的, 因为波长愈短的, 转换为数据时也会相对较小, 所以除了判读干涉图的数据之外, 还要注意干涉所使用的波长是否和要求相符才能得到最正确的结果.2-2-2-3 干涉条纹判断应用实例一接下来的例子, 我们要看的一样是POWER和irregularity我们可以从图A来判读POWER和irregularity 是多少?加上十字坐标之后, X方向上有2.5个条纹, Y方向上则有1.5个条纹, 所以这个镜片的最大弯曲量是2.5, X与Y的差距量是1, 但是这个干涉图的结果却不是 2.5/1当X方向与Y方向待测面的弯曲方向相同时, irregularity为2者相减, 但X方向与Y方向待测面的弯曲方向不同时, irregularity则为两者相加.当X方向与Y方向待测面的弯曲方向相同时, POWER取最大值, 但X方向与Y方向待测面的弯曲方向不同时,POWER相减.所以从这个图来判读的irregularity为1.5+2.5=4, X方向与Y方向可以视为同一个面, 所以POWER是2.5-1.5=1, 因此, 我们必须先知道所量测的是什么物体, 否则所求得的数据也有可能是错误的.2-2-2-4 干涉条纹判断应用实例一接下来我们来看看几种常见的干涉条纹：我们要注意的一件事是, 在这些图中的干涉条纹都是由待测物和一个标准平面比较所造成的,一旦比较条纹变了, 所造成的条纹也会全部改变, 而且相对应的状况也会完全不同.左侧Without tilt为: 当没有倾斜效应进来的时候, 不同的待测面所产生的条纹变化右侧With tilt则是: 当倾斜效应进来的时候, 不同的待测面所产生的条纹变化当待测面为为平面时1或是2, Without tilt 会看不到条纹当待测面为弯曲面3时, Without tilt 会呈现边缘较密, 间距不等的同心圆条纹当待测面是球面4时, Without tilt 则会呈现间距较为相等的同心圆条纹假设标准面为平面, 3的待测物形状可能为双曲线或椭球, 所以厚度变化较为剧烈, 4的待测物则可能为球面或接近球面的形状,所以在做干涉仪量测, 想判断干涉条纹的形状时, 必须先了解待测物体的形状, 或者是由干涉条纹的形状, 来判断待测物体2-2-2-5 干涉条纹判断应用实例二因为干涉条纹会随着参考面的不同而不同, 所以当我想知道待测面的形状时, 就必须先知道标准面的形状是什么?现在我们以同一形状的待测物-凸透镜为例当待测物为一个球面, 而参考面为一标准平面时,其干涉条纹可能为一同心圆分布, 但若参考面改为标准曲率之球面时,其干涉条纹则可能成为直线分布,发生同一待侧面却有不同干涉条纹分布的原因, 在于干涉条纹所看到的是待侧面与参考面之间的差异,因此, 如果要判断哪一个干涉条纹的待测物是球面, 就必须先了解, 量测时所参考的参考是什么?才能正确藉由干涉条纹判断出待测之面形.第三章：干涉仪种类3-1 Newton Interferometer干涉仪的种类非常的多, 在这里所介绍的是五种最常见的干涉仪.第1个是Newton Interferometer牛顿干涉仪左边的Quasimonochromatic point source是一个几近单波长的点光源, Quasimonochromatic 为单波长的意思, point source是点光源.点光源经过透镜变成平行光后, 打到下方椭圆形待测物上, 这个待测物可能为透镜之类的物体, 待测物下方的平面Optical flat 则是参考面, 通常做为参考面的平整度, 也就是Surface irregularity, 必须要1/10λ以上, 分母愈大就表示其平整度愈3-2 Michelson Interferometer第2个是麦克森干涉仪Michelson Interferometer.当麦克森干涉仪和牛顿干涉仪做比较时, 会发现它并不是一个点光源, 光源有些散开, 光线在经过第一块镜片之后透过中间的分光镜O, 使得一部份的光反射到反射镜M2再反射回分光镜O, 而一部份的光则穿透补偿片C, 到达反射镜M1之后才反射回分光镜O合成同一道光, 并且将结果打到D(Detector)上, 因此我们就可以在Detector上看到一圈一圈的条纹, 也就是干涉图A了. 所以麦克森干涉仪通常用来量测距离的变化当我们要量测距离时, 只要先量测出原来的干涉条纹A之后, 再将反射镜M2往后移, 量测出干涉条纹B, 然后就可以从条纹A~B的变化算出距离3-3 Fizeau Interferometer (一)第3个是斐洛干涉仪Fizeau Interferometer是目前一般最常见的干涉仪, 也是架构最简单, 量测最方便的一种.左上方的laser becm 雷射光源, 雷射光源是非常好的单波长光源, 经过中间的几道程序之后, 在经过Reference flat 参考面时, 部份光被反射, 部份光则穿透至flat under fest待测面上后再反射回去, 因此我们看到的结果是参考面与待测面的差异, 当参考面不同时, 所测出的待测面条纹也会不同.这种干涉仪的缺点是: 容易受风向、震动、与空气变化等的外力影响, 必须放在密闭室内的防震桌上, 才能清楚看到干涉条纹, 所以又称为非共路径干涉仪.3-3 Fizeau Interferometer (二)Fizeau Interferometer这2种是由2家有名的仪器公司制造的斐洛干涉仪左图是ZYGO公司所制造的斐洛干涉仪,而右图则是VEECO公司的斐洛干涉仪,一般光学公司在采购较好的干涉仪设备时, 通常是以这2家公司的仪器为采购标准.3-4 Mach-Zehnder Interferometer第4个是Mach-Zehnder 干涉仪左下方的光源Extended source, 为一与麦克森干涉仪相似的扩展光源, 光源经过第一个Beam-splitter之后分为二道, 各别经过一片Mirror反射镜, 再经过第二个Beam-splitter合成一道光之后, 将结果打到Detector上.因为中间分为二道光源的关系, 在空间及距离上可以做较大的调整, 所以比较适合量测体积大或穿透性大的物体, 例如: 我们可以用来量测大面积的玻璃.将待测物放在路径上的第一个Beam-splitter与Mirror反射镜之间, 我们就可以看到路径A、路径B与待测物之间的差异.这也是一个非共路径干涉仪, 它的缺点是: 容易受空气变化等的外力影响,优点是: 可以量测体积或面积较大的物体.3-6 Twyman-Green Interferometer第5个是Twyman-Green 干涉仪Twyman-Green 干涉仪和麦克森干涉仪很相似.当一道光源进来, 经过BEAM EXPANDER将光源变得比较大束后, 经由中间的BEAMSPLITTER 分为二道光, 反射回来之后再回到侦测器,上每种干涉仪都有各自不同的应用范围、方向和限制.第四章：实际检测方法4-1可应用范围干涉仪可以应用的范围:1. 是表面的形状2. 是曲率测试3. 是表面平整度或表粗糙度4. 可以量测玻璃二侧的面是否够平整5. 角度测试, 有些光学组件是有角度的, 可藉此量测其准度6. 应力测试, 例如眼镜或相机镜头, 当必须以其它对象夹住玻璃时, 可以测试该玻璃的变形量.4-2 干涉仪应用于液晶投影机组件检验那么干涉仪到底应用在那些液晶投影机组件的检验:例如: X-cube是液晶投影机中把RGB三个色光合在一起的重要组件, 我们有几种检测它的方式:第1 是量测表面平整性:我们使用的是WYKO 6000的斐洛干涉仪, 仪器的前面标准参考面, 光源由参考面打到待测物的第一个面时会反射, 我们看到的是它的差异度, 也因此可以量测出待测面的表面平整度.并由计算机直接判读出正确的数据结果.如果我们拿一张不透光的白纸遮住其中一边的光, 那么被遮住的部份就不会再有光从下方出现, 而只显示出一部份的反射条纹.第2 是量测内反射面的平整度:光源由参考面打到待测物的第一个面时会反射,但是也可以打进待测物里面, 经由反射的过程再反射回参考面,也就是就, 使用同一个架构可以量测到物体的二面, 那么要知道我们量测的到底是哪一个面? 如果我们拿一张不透光的白纸遮住其中一边的光, 那么被遮住的部份就不会再有光从下方出现, 但会显示出没被遮住的部份反射条纹, 那么所测得的就是表面平整度. 而内反射的光源是由上方打入待测物中, 再经由反射从下方出来, 所以如果我们拿一张不透光的白纸遮住上方的光, 那么就不会再有光从下方出现, 这样就能得知目前所量测的是内反射面平整度了.第3 是量测内反射面的角度误差:这是X-cube的侧面图, 理论上都会尽量要求达到接近90度, 所以我们也可以用干涉仪来量测内反射面的角度误差第4 量测穿透波面的平整度:光在投影机中必须是穿透的, 如果X-cube有一些瑕疵的话, 显示出来的影像就会不漂亮, 所以就必须量测其穿透波的平整度.当光源从上方打出来, 透过待测物打到标准反射镜片时, 再反射回去, 如果待测物的放置位置是平整的, 那么每一道光都会循原来的途径反射回去, 可能会分不清楚到底是哪一个面所产生的干涉条纹. 这时可以调整待测物平台的倾斜度, 使部份光不会进到干涉仪中, 那么就可以很清楚的看到干涉条纹了.Aperture:In television optics, it is the effective diameter of the lens that controls the amount of light reaching the photoconductive or photo emitting image pickup sensorANSI Lumens:ANSI stands for American National Standards Institute. It is a standard for measuring light output. Different lamps play a role on light output. Halogen lamps appear dimmer than anothermetal-halide, even if the two units have the same ANSI lumen rating. Type of LCD technology (active matrix TFT, Poly-Si, passive), type of overall technology (LCD vs. DLP vs. CRT), contrast ratios, among other factors can also affect the end result.ASAP原名为Advanced System Analysis Program，为美国BRO (Breault Research Organization) 公司研发的一套专业光学仿真软件，它可以帮助使用者仿真真实之光学系统，以达到最实际之光学分析结果Dichroic:A mirror or lens that reflects or refracts selective wavelengths of light. Typically used in projector light engines to separate the lamps "white" light into red, green, and blue lightDigital Light Processing (DLP):The commercial name for this technology from Texas Instruments (TI):F-number (f/#)f/# is the ratio of the effictive focal length of an optical system to its clear aperture. For example, a 50mm effictive focal length lens system with a clear aperture of 25mm is f/2.Focal Length (FL)Regarding optical elements and systems: effective focal length (EFL) - Distance from the principle plane to the focal point; front focal length (FFL) - Distance from the vertex of the first lens to the front (left) focal point; back focal length (BFL) - Distance from the vertex of the last lens to the back (right) focal point.LCD:LCD stands for liquid crystal display and comes in many forms, sizes, and resolutions. Its primary purpose is to present a digital image for viewing. A common use of LCDs is as a display on a notebook computerPanel:Also known as a projection panel, LCD projection panel, or plate. The panel is the predecessor of today's projectorsProjector:A projector is a device that integrates a light source, optics system, electronics and display(s) for the purpose of projecting an image from a computer or video device onto a wall or screen for large image viewing.TFT:Thin Film TransistorZoom Lens:A lens with a variable focal length providing the ability to adjust the size of the image on a screen by adjusting the zoom lens, instead of having to move the projector closer or further. ZEMAX：是一套综合性的光学设计软件。
菲索测光速计算过程
菲索测光速计算过程菲索测光技术是一种使用干涉仪测量光速的方法，它是由法国物理学家亨利·菲索（Hippolyte Fizeau）于1849年首次提出的。
这种方法能够精确测量光在真空中的传播速度，有着广泛的应用和重要的科学意义。
测光的基本原理是利用光在真空中传播时的特性。
光是一种电磁波，它传播的速度非常快，光速是一个常数，约为每秒30万公里。
菲索测光利用的是光在介质中传播速度发生变化时产生的干涉现象，通过测量干涉条纹的移动来计算光速。
具体测量过程是这样的：首先，将一束光分为两束，其中一束经过一块半透镜，透过透镜后的光束与另一束正常传播的光束相遇，两束光在某一点发生干涉。
之后，这两束光继续传播，然后再次相遇，但此时经过了一段路径差，使得两束光的相位差产生变化。
通过调整透镜和反射镜的位置，使得两束光在某一点再次发生干涉。
接下来，我们通过观察干涉条纹的移动来推测光在传播过程中的速度。
测光实验中，如果调整透镜和反射镜的位置使得干涉条纹恒定不动，说明光的传播速度等于测光仪器中的参考速度，即该介质的折射率乘以真空中的光速。
而实际上，光的速度在真空中恒定不变，所以测得的速度就是光在真空中的速度。
菲索测光方法除了可以测量光速外，还可以用来测量介质中的折射率。
折射率是介质对光的阻碍程度，是光线在介质中传播速度与真空中传播速度的比值。
通过测光技术，我们可以直接测量介质的折射率，从而了解介质的光学特性。
菲索测光技术的应用非常广泛。
首先，在科学研究中，精确的光速测量对于验证理论模型和推动科学进步起到了重要的作用。
其次，测量光速的精度也对工程技术有着重要的影响，例如电信通信、雷达测距、卫星导航等领域都需要准确的光速数据。
此外，菲索测光方法还可以应用于光纤传输和光学仪器等领域。
总之，菲索测光方法通过利用光在介质中传播速度的变化产生的干涉现象，可以非常精确地测量光速。
通过这种方法，我们不仅可以获得光在真空中的传播速度，还可以了解介质的折射率等光学特性。
国外某著名斐索型立式干涉仪的拆解和原理图
国外某著名斐索型立式干涉仪的拆解和原理图
原理图
总体拆解图
压电陶瓷（德国PI）
聚焦单元
聚焦单元俯视图
此处的2.5倍和1.0倍，只是左下方和右下方的镜片不同而已，上面的链接部分是一样的。
半反半透棱镜
准直镜上方的反光镜
准直镜片（俯视图）
准直镜片的反射的颜色和基准平面镜镀膜面的颜色是一致（肉眼判定）。
因为准直镜片难以拆卸，故对基准平面镜的镀膜面进行分光光谱测定。
结果如蓝色线，此次试着用折射率nd=1.9的玻璃，镀上单层MGF2，测定后为深红色曲线。
用TFCal模拟，分光结果已经颜色都很接近，故推定玻璃的折射率约1.9左右。
设计目的是在632.8nm处，反射率几乎为零，消除反射。
（632nm处，反射率为0.021%）。
干涉仪通过相位扫描的方式获取面上个点的深度求得PV等参数。
查找了该干涉仪的专利文献，该干涉仪是用压电陶瓷通电膨胀，微微倾斜地把基准平面忘下推，以改变光程。
因为单独一副干涉图只能判定同一条线上的点是等高，但是无法判定整个面的各个点的深度。
只有让条纹左右移动，CCD不断地拍照，取得纵向各个点的深度后，经过计算从而得出整个面各个点的深度。
斐索干涉的基本原理
斐索干涉的基本原理
斐索干涉是一种测量光程差或介质折射率的实验方法，其基本原理如下：
1. 光波分裂：斐索干涉使用的光源是单色光，在通过一块波片或其他光学元件后，将光波分为两束具有相位差的光束。
2. 干涉装置：将被分裂的两束光束进行重新合并，使它们在重合的地方干涉。
3. 干涉条纹：干涉过程中，两束光波会相互叠加，形成明暗条纹，称为干涉条纹。
这些条纹通过观察器件（例如目镜或光电探测器）可见。
4. 相位差：干涉条纹的形成受到两束光波的相位差影响。
当两束光波在重叠处的相位差为整数倍的波长时，会形成明亮的条纹；当相位差为半整数倍的波长时，会形成暗条纹。
5. 测量：通过调整光路、介质或其他参数，在干涉装置中引入不同程度的相位差，观察干涉条纹的变化。
根据干涉条纹的变化规律，可以测量光程差或介质的折射率。
总的来说，斐索干涉利用光的干涉现象来测量光程差或介质的折射率，通过观察干涉条纹的变化，从中获取所需的信息。
斐索干涉仪工作原理
斐索干涉仪工作原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊斐索干涉仪的工作原理，这可真是个神奇又有趣的玩意儿啊！
你看啊，斐索干涉仪就像是一个超级精密的魔术盒子。
它里面有光线在穿梭，就像小精灵在跳舞。
想象一下，一道光被分成了两束，就像一个人突然有了个双胞胎兄弟。
这两束光各自沿着不同的路径跑啊跑，然后又神奇地汇聚到了一起。
为啥要让光这么跑来跑去呢？这可就有意思啦！当这两束光重新碰到一起的时候，它们会发生一些奇妙的事情哦。
如果这两条路径的条件完全一样，那它们就会手牵手，和谐共处，我们看到的就是一片明亮。
可要是这两条路径有点不一样呢，比如说长度不一样啦，或者经过的环境有点变化啦，那可就有好戏看咯！它们就会互相干扰，就像两个小孩闹别扭一样，会出现一些明暗相间的条纹。
这就好像我们走路，一条路平平坦坦，另一条路坑坑洼洼，那我们走起来的感觉肯定不一样呀！斐索干涉仪就是这么敏感，一点点的变化它都能察觉到。
而且啊，斐索干涉仪用处可大啦！它可以用来测量各种东西，比如说微小的长度变化、折射率的改变等等。
这就好比我们有一双超级敏锐的眼睛，可以看到别人看不到的细微之处。
你说神奇不神奇？这就像是在微观世界里有个小精灵在给我们传递信息呢！我们通过观察这些明暗条纹，就能知道很多我们以前不知道的事情。
它就像是一个隐藏在科学世界里的宝藏，等待着我们去挖掘，去发现那些奇妙的秘密。
我们可以用它来探索更多未知的领域，让我们对这个世界的了解更加深入。
所以啊，斐索干涉仪可真是个了不起的东西，它让我们看到了光的奇妙，也让我们感受到了科学的魅力。
让我们一起好好利用这个神奇的工具，去探索更多的奥秘吧！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
菲索干涉仪之基本原理
发布时间:2008-4-2 20:01:46 返回
菲索干涉仪
菲索干涉仪（图1）又可称为光学平板，通常用来检验经过研磨或抛光加工的工件，例如测微器砧座、精测块规、卡规、精密研磨平面、光学玻璃皆可使用菲索干涉仪来检验。
其加工状况。
利用菲索干涉仪作检验的工件，表面须经过研磨或抛光加工，以求工件表面之反射光线有足够强度，以便与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带，因此一般加工表面，因为表面不光滑或太粗糙，工件表面之反射光线太弱，与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带也太弱而无法分辨，另外，工件表面太粗糙时，空气楔间隔也太大，造成条纹太密，以致肉眼无法观察。
图 1 菲索干涉仪
菲索干涉仪利用光波干涉原理而形成明暗相间的色带，很多场合都只把菲索干涉仪当作定性分析的工具，但事实上，以此色带的数目及形状便可以作微小尺寸，菲索干涉仪的原理可由光的干涉原理来解释，菲索干涉仪部份反射镜与反射面的空气楔间隔为 d，则菲索干涉仪部份反射镜的作用面与工件表面分别会反射光线，因为工件反射面所反射的光比菲索干涉仪部份反射镜的作用面所反射光线多走了 2d 的光程差，因此造成两道光干涉所需之相位差，因而形成干涉条纹，干涉条纹可以肉眼观察，亦可以CCD 照相取得，由黑色干涉条纹数可以推算出空气楔间隔的大小，考虑光波从疏介质进入密介质波前相位改变 180 度，其黑色干涉条纹之公式如下:
2d = (n +1/2 )
n :为条纹数
d :空气间距
λ :空气间光波的波长
在作干涉条纹之定量分析时，并不须刻意去找寻接触点或基准点，若光学平板与工件被测面呈一微小角度相交，其上所产生出的条纹分别表示菲索干涉仪与被测面相对点的空气楔高度。
我们可以任意令工件表面某点为基准点，依此向前后左右推得工件表面整体的空气楔高度，最后将光学平板之倾斜高度扣掉，即得工件被测面之表面起伏情形。
初次使用菲索干涉仪的人可能会迷惑于干涉条纹数常因空气楔高度的改变而改变，亦即将菲索干涉仪之光学平镜下压时，干涉条纹数目通常变少，干涉条纹间隔加大，但如扣掉菲索干涉仪之光学平镜倾斜高度，则工件被测面之表面起伏情形结果应一致。
菲索干涉仪之光源可使用发出单一波长的气体放电灯，例如氦气和钠灯，若使用普通光，则无法看到条纹，因为普通光具有各种波长，导致各种条纹互相迭合无法辨识。
使用单色光即可避免上述情形，唯须在其同调长度内测量。
像氦氖灯这种单色光，其同调长度很短，如果不在这个很短的距离量测的话，就得不到干涉条纹，所以光学平镜必须与待测物贴紧来量测，这样的量测有一缺点：即是会磨损光学平镜与待测物。
其解决之道，就是采用同调长度较长的雷射光来量测，可将光学平镜和待测物分开一段距离。
氦氖灯价格7万元至15万，氦气雷射价格1万至万元，但使用雷射时须加上光束扩散架设装置。
至于菲索干涉仪之条纹之分析可直接将光学平镜量测所得之条纹建立一个高度对照表再利
用最小平方误差的方法将倾斜面之高度差消除掉此法又可称为倾斜面消除法。
有些人在测量时，对光学平镜、施力不同，而得到不同的条纹，认为光学平镜不准确，事实上，只是因为施力不同造成不同的倾斜面，此时必须将倾斜面因素扣除，仍然都能得到相同的结果。
另外值得一提的是光学平镜的第二种检查方式（目前最常用），如果待测物表面很平，则检查的条纹应该是互相平行的直线，且彼此间间隔相等。
如果有斜线产生，则对此斜线作一切线：视其与相邻的第几条干涉条纹相交，切线与隔二条条纹的干涉条纹相交，我们可称其偏差量为二个暗带。
最后可得实际偏差量2 ⨯λ/2 （当使用氦气灯时，λ/2=0.294μm ），这种检查法实施简单，因此为一般机械工厂品管人员所乐用，但只能提供初步判断，对于一些特殊条纹，例如条纹彼此平行且为直线，但间隔不相等时，就必须用倾斜去除法来量测，或者将光学平镜作各种倾斜方向来量测，亦可消除此类误差。
干涉仪之基本原理
菲索干涉仪
菲索干涉仪（图1）又可称为光学平板，通常用来检验经过研磨或抛光加工的工件，例如测微器砧座、精测块规、卡规、精密研磨平面、光学玻璃皆可使用菲索干涉仪来检验。
其加工状况。
利用菲索干涉仪作检验的工件，表面须经过研磨或抛光加工，以求工件表面之反射光线有足够强度，以便与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带，因此一般加工表面，因为表面不光滑或太粗糙，工件表面之反射光线太弱，与菲索干涉仪的作用面所反射光线相干涉而形成色带也太弱而无法分辨，另外，工件表面太粗糙时，空气楔间隔也太大，造成条纹太密，以致肉眼无法观察。
图1菲索干涉仪
菲索干涉仪利用光波干涉原理而形成明暗相间的色带，很多场合都只把菲索干涉仪当作定性分析的工具，但事实上，以此色带的数目及形状便可以作微小尺寸，菲索干涉仪的原理可由光的干涉原理来解释，菲索干涉仪部份反射镜与反射面的空气楔间隔为d，则菲索干涉仪部份反射镜的作用面与工件表面分别会反射光线，因为工件反射面所反射的光比菲索干涉仪部份反射镜的作用面所反射光线多走了2d的光程差，因此造成两道光干涉所需之相位差，因而形成干涉条纹，干涉条纹可以肉眼观察，亦可以CCD照相取得，由黑色干涉条纹数可以推算出空气楔间隔的大小，考虑光波从疏介质进入密介质波前相位改变180度，其黑色干涉条纹之公式如下:
2d = (n +1/2 )
n :为条纹数
d :空气间距
:空气间光波的波长
在作干涉条纹之定量分析时，并不须刻意去找寻接触点或基准点，若光学平板与工件被测面呈一微小角度相交，其上所产生出的条纹分别表示菲索干涉仪与被测面相对点的空气楔高度。
我们可以任意令工件表面某点为基准点，依此向前后左右推得工件表面整体的空气楔高度，最后将光学平板之倾斜高度扣掉，即得工件被测面之表面起伏情形。
初次使用菲索干涉仪的人可能会迷惑于干涉条纹数常因空气楔高度的改变而改变，亦即将菲索干涉仪之光学平镜下压时，干涉条纹数目通常变少，干涉条纹间隔加大，但如扣掉菲索干涉仪之光学平镜倾斜高度，则工件被测面之表面起伏情形结果应一致。
菲索干涉仪之光源可使用发出单一波长的气体放电灯，例如氦气和钠灯，若使用普通光，则无法看到条纹，因为普通光具有各种波长，导致各种条纹互相叠合无法辨识。
使用单色光即可避免上述情形，唯须在其同调长度内测量。
像氦氖灯这种单色光，其同调长度很短，如果不在这个很短的距离量测的话，就得不到干涉条纹，所以光学平镜必须与待测物贴紧来量测，这样的量测有一缺点：即是会磨损光学平镜与待测物。
其解决之道，就是采用同调长度较长的雷射光来量测，可将光学平镜和待测物分开一段距离。
氦氖灯价格7万元至15万，氦气雷射价格1万至5万元，但使用雷射时须加上光束扩散架设装置。
至于菲索干涉仪之条纹之分析可直接将光学平镜量测所得之条纹建立一个高度对照表再利用最小平方误差的方法将倾斜面之高度差消除掉此法又可称为倾斜面消除法。
有些人在测量时，对光学平镜、施力不同，而得到不同的条纹，认为光学平镜不准确，事实上，只是因为施力不同造成不同的倾斜面，此时必须将倾斜面因素扣除，仍然都能得到相同的结果。
另外值得一提的是光学平镜的第二种检查方式（目前最常用），如果待测物表面很平，则检查的条纹应该是互相平行的直线，且彼此间间隔相等。
如果有斜线产生，则对此斜线作一切线：视其与相邻的第几条干涉条纹相交，切线与隔二条条纹的干涉条纹相交，我们可称其偏差量为二个暗带。
最后可得实际偏差量2 λ/2 （当使用氦气灯时，λ/2=0.294μm ），这种检查法实施简单，因此为一般机械工厂品管人员所乐用，但只能提供初步判断，对于一些特殊条纹，例如条纹彼此平行且为直线，但间隔不相等时，就必须用倾斜去除法来量测，或者将光学平镜作各种倾斜方向来量测，亦可消除此类误差。