图1

用图1中甲所示的空气劈尖检查工件表面的平整度,出现如图1中乙、丙所示的条纹

用干涉法检查平面,如图1中甲所示,两板之间形成一层空气膜,用单色光从上向下照射,入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波,形成干涉条纹。如果被检测平面是光滑的,得到的干涉图样必是等距的。如果某处凹下去,则对应明纹(或暗纹)提前出现,如图1中乙所示;如果某处凸起来,则对应条纹延后出现,如图1中丙所示。(注:“提前”与“延后”不是指在时间上,而是指由左向右的位置顺序上。) 共8张 劈尖

可以把间距看成双缝干涉公式△x=Lλ/d中的双缝宽度d,如果上凸则d减小,△x增大,条纹变疏,反之变密。

条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹;条纹远离顶角弯曲时,工件该处有一个凸起。

纹路深度是

H=θ×tanθ

测量玻璃的平整度实验原理 图2 实验装置

将两块玻璃板n1和n2叠起来,在一端垫一细丝(或纸片), 两板之间形成一层空气膜,形成空气劈尖.形成与劈尖棱角平行,明暗相间的等厚条纹.观察劈尖干涉的实验装置如图2所示, 从点光源S发出的光经透镜L变成平行光,在经过半透半反玻璃片M射向空气劈尖,自劈尖上下两表面反射后形成相干光,径路显微镜T,就能在劈尖上表面观察到明暗相间均匀分布的干涉条纹。

设两玻璃板之间的夹角为q,玻璃的折射率为n1,空气的折射率为1.由于Q角很小,在实验中,单色平行光几乎垂直地射向劈面,所以劈尖上下两表面的反射光线与入射光线近乎重合。设在P点处,劈尖对应的厚度e。因为n1大于1,所以劈尖表面有半波损失.注意只有劈尖上下的两个表面(空气膜)才能发生干涉,而经玻璃反射的光是不参与干涉的。因此上下两表面反射光的光程差为:

δ=2ne+λ/2

反射光是相干光,相干叠加明暗纹的条件是:每一明条纹或暗条纹都与一定的K值对应,也就是与劈尖的厚度e相对应. 条纹明暗条件

在两玻璃片相接触处,劈尖的厚度e=0,由于半波损失的存在,所以在棱边处为暗条纹。

我们分析实验采用空气劈尖,n=1。若相邻两条明条纹或暗条纹之间的距离为L,则可知:Lsinθ=λ/2n

因为角度很小,所以L=λ/2nθ,所以为使实验条纹凹凸明显,使θ小,L就越大,即干涉条纹越疏。当平面平整时,厚度均匀变化,条纹为直线。当显微镜中的图像有一凹,条纹是等厚的点的轨迹,凹就是厚度增加,于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处(厚度为0的地方)的地方的厚度,远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来,总体情况就是:条纹向劈棱方向偏。若有一凸,向远离劈棱的方向偏。劈尖干涉另一个应用在于迈克尔逊干涉仪,其相当于等厚度干涉以及空气劈尖干涉。徐佳伟院士在这方面做了很多有意义的研究。

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