《白光干涉仪tra》课件.pptVIP

*****************课件目标了解白光干涉仪的基本原理学习白光干涉仪的工作原理、构造以及应用。掌握白光干涉仪的应用方法了解白光干涉仪在光学测量、材料科学等领域中的应用案例。提升对干涉现象的理解加深对光波干涉现象的理解，并能够运用相关知识解决实际问题。培养科研实践能力学习并运用白光干涉仪进行实验测量，提高科研实践能力。白光干涉仪简介白光干涉仪是一种利用白光干涉原理进行精密测量的仪器。它可以测量各种物理量的微小变化，例如长度、厚度、折射率等等。白光干涉仪在科研、工业和医疗等领域都有广泛的应用。白光干涉的基本原理1光束分割白光被分成两束2光束传播两束光沿不同路径传播3光束重叠两束光重新汇聚4干涉现象两束光相互叠加，产生干涉现象白光干涉是基于光的波动性和干涉现象的原理。当两束光束在传播路径上相遇时，会发生相互干涉，形成明暗相间的干涉条纹。白光干涉仪利用这一原理，通过控制两束光束的光程差，来实现对被测物体的精确测量。双狭缝干涉实验1光源单色光源2双缝两条狭缝3屏观察干涉条纹实验装置简单，便于观察光的干涉现象，有助于理解光的波动性。干涉图像成因白光干涉图像的形成是由于不同波长的光线在干涉仪中传播路径不同而导致的。当两束光线发生干涉时，它们的波峰和波谷相互叠加，形成明暗相间的条纹。由于不同波长的光线传播速度不同，因此它们在干涉仪中传播的路径也会有所不同，从而导致干涉条纹的形状和位置有所不同。相干光源特点频率一致相干光源产生的光波频率相同，确保干涉条纹稳定。相位关系稳定相干光源产生的光波相位差恒定，保证干涉条纹清晰可见。相干性相干光源产生的光波具有较高的相干性，确保干涉现象明显。干涉仪的构造显微镜光学系统包括物镜、目镜、聚光镜等，负责将光束聚焦并放大样品图像。分束器将入射光束分成两束或多束，并控制光束的路径和方向。反射镜反射光束，改变光束的传播方向，并产生干涉现象。探测器检测干涉条纹，并将其转换为可测量的信号。光源选择相干性白光干涉仪需要相干光源，如激光或发光二极管，以产生稳定的干涉条纹。波长光源的波长决定了干涉条纹的间距，选择合适的波长可以提高测量精度。功率光源的功率影响干涉信号的强度，较高的功率可以提高信噪比。稳定性光源的稳定性对于获得高质量的干涉图像至关重要，稳定性高的光源可以减少测量误差。分束和合束装置1分束装置将一束光分成两束或多束光，使这些光束在不同的路径上传播。2合束装置将分束后的光束重新汇聚在一起，使它们发生干涉。3分束方法常用的分束方法包括分束镜、光栅、透镜等。4合束方法常用的合束方法包括反射镜、透镜、全息光栅等。测量原理光程差白光干涉仪测量原理基于光程差测量，即通过测量干涉条纹的位置来确定两束光的光程差。干涉条纹干涉条纹的移动量与光程差成正比，因此可以根据干涉条纹的移动量来计算光程差。测量精度白光干涉仪的测量精度很高，可以达到纳米级，适用于微纳尺度测量。干涉图像判读干涉条纹类型观察条纹的形状、间距和颜色变化。等倾干涉等厚干涉中心明暗判读判断中心条纹是明条纹还是暗条纹。薄膜反射光干涉条纹移动判读观察条纹移动方向和速度，了解光程变化。测量微小位移检测材料性质变化局部放大分析放大观察条纹细节，识别不规则性，分析误差来源。精细测量误差分析干涉条纹分析11.条纹间距条纹间距反映了光源波长，用于确定材料厚度或折射率。22.条纹清晰度清晰度反映了光源相干性，高清晰度意味着光源具有良好的相干性。33.条纹形状条纹形状取决于干涉仪的结构，例如平行光干涉仪产生直线条纹，而球面波干涉仪产生圆形条纹。44.条纹移动条纹移动可以用于测量光程差的变化，例如测量材料的厚度变化或折射率变化。应用案例1白光干涉仪广泛应用于微纳制造领域。它可以用于测量微纳器件的尺寸、形状和表面粗糙度。例如，在半导体芯片制造中，白光干涉仪可以用来测量芯片的厚度和表面形貌。白光干涉仪还可以用于测量薄膜的厚度、折射率和吸收率等参数。例如，在光学薄膜制造中，白光干涉仪可以用来测量薄膜的厚度，从而控制薄膜的光学性能。应用案例2白光干涉仪可用于测量薄膜厚度。薄膜的厚度会影响光的反射和透射，从而改变干涉条纹的形状和颜色。通过分析干涉条纹的变化，可以确定薄膜的厚度。例如，在制造半导体芯片的过程中，需要对硅片进行薄膜沉积。白光干涉仪可以用来测量薄膜的厚度，确保其符合工艺要求。应用案例3：表面粗糙度测量白光干涉仪可用于测量表面粗糙度。通过分析干涉条纹的形状和分布，可以获得表面高度变化的信息。该技术广泛