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斐索干涉儀的常識(shí)
閱讀：1185 發(fā)布時(shí)間：2022-8-29斐索干涉儀是干涉儀的一種常用類型，由斐索(H．Fi zeau1819—1896)研究而得名。
基本原理光路見圖，點(diǎn)光源S的光線經(jīng)準(zhǔn)直后，近乎正入射地照射被觀察透明物體，光線在物體上下表面間多次反射，并從反射方向S'處觀察干涉條紋。光學(xué)工廠用這種干涉儀來檢驗(yàn)玻璃厚度的均勻性或者表面的平整度（光學(xué)玻璃、陶瓷、金屬表面等）。
斐索干涉儀原理為等厚干涉，用以檢測(cè)光學(xué)元件的面形、光學(xué)鏡頭的波面像差以及光學(xué)材料均勻性等的一種精密儀器。其測(cè)量精度一般為λ/10～λ/100, λ為檢測(cè)用光源的平均波長(zhǎng)。
斐索干涉儀有平面和球面兩種，前者由分束器、準(zhǔn)直物鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面所組成，后者由分束器、有限共軛距物鏡和標(biāo)準(zhǔn)球面所組成。單色光束在標(biāo)準(zhǔn)平面或標(biāo)準(zhǔn)球面上，部分反射作為參考光束，部分透射并通過被測(cè)件作為檢測(cè)光束。檢測(cè)光束自準(zhǔn)返回，與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測(cè)平板或棱鏡的表面面形及其均勻性。用斐索球面干涉儀可以檢測(cè)球面面形和其曲率半徑，后者的測(cè)量精度約1微米；也可以檢測(cè)無限、有限共軛距鏡頭的波面像差。
和泰曼一格林干涉儀一樣，斐索(Fizeau)干涉儀也是采用了振幅分割法：使入射光垂直于反射面射入．即I=0，保持入射角恒定，產(chǎn)生等厚干涉條紋，用以測(cè)量光學(xué)元件的誤差。
圖2—1 7是斐索干涉儀的光路。單色光源如氦氖激光器照明小孔H，形成一點(diǎn)光源。點(diǎn)光源射出的光束經(jīng)分光鏡G反射后，射向透鏡L2，變成平行光束，然后垂直射向標(biāo)準(zhǔn)平晶P。一部分光被P上表面反射，另一部分光透過P射向被測(cè)件Q。被Q上表面反射的光束和被P上表面反射的光束進(jìn)人觀測(cè)系統(tǒng)后，會(huì)產(chǎn)生等厚干涉條紋，用以測(cè)量Q上表面的面形誤差。若將標(biāo)準(zhǔn)平晶P改為球面樣板，即下表面為球面，則可測(cè)球面的面形誤差。把標(biāo)準(zhǔn)件P拿掉，使被測(cè)件Q的上、下表面反射的光束干涉，則可測(cè)Q的平行度。
下圖11-39所示的斐索(Fizeau)干涉儀中，平面反射鏡M1，M2放置在同一條光路上。入射光通過平板半透半反射鏡P后到平面鏡M1，M2也是一個(gè)半透半反射平面鏡；這樣一部分光被M2反射回到平板P(R2作為參考光)，另一部分光透過M2射到反射鏡M1后(R1作為傳感光)，再被反射也回到平板P，兩束光重合形成干涉。
由此可見，斐索干涉儀和邁克爾遜干涉儀的區(qū)別就是：在干涉儀中，參考光和傳感光是沿著同一條光路行進(jìn)的，因此稱為共光路干涉儀。如果使用分光路的干涉儀，在兩束光經(jīng)過的光程較長(zhǎng)時(shí)或者進(jìn)行大口徑元件的檢測(cè)時(shí)，兩支光路上往往會(huì)受到不同的外界干擾(如機(jī)械振動(dòng)、溫度起伏等)，致使干涉條紋不穩(wěn)定，甚至嚴(yán)重影響測(cè)量。而在共光路干涉儀中，參考和傳感兩束光通過的是同一條光路，受到的干擾也一樣，故可以較好地克服此干擾問題。
例如，圖1 1—40所示的平面干涉儀就是利用斐索干涉儀結(jié)構(gòu)和等厚干涉的原理來設(shè)計(jì)的光學(xué)測(cè)量?jī)x器。在光學(xué)元件加工時(shí)，可使用這些儀器來檢查和測(cè)量光學(xué)元件的光學(xué)表面的質(zhì)量，如平面度及其局部缺陷與誤差等。干涉儀的光源可采用準(zhǔn)單色光源(如汞光燈、鈉光燈)，發(fā)出的光經(jīng)半透半反射鏡P和透鏡L，投射到標(biāo)準(zhǔn)平晶Q與待測(cè)光學(xué)元件G的夾層處；在O處可觀察到等厚干涉條紋，由這些條紋的微小彎曲形狀來判斷待測(cè)光學(xué)平面的不平度。現(xiàn)在此干涉儀普遍使用激光作為光源，由于激光的單色性好、相干性好，因此標(biāo)準(zhǔn)平晶Q與待測(cè)光學(xué)元件G之間的距離可拉開，這樣可大大方便檢測(cè)操作；而且可獲得亮度大、對(duì)比度好的干涉條紋，從而提高了測(cè)量精度和測(cè)量范圍。
如果將標(biāo)準(zhǔn)平晶改換成標(biāo)準(zhǔn)球面樣板透鏡，即可構(gòu)成球面干涉儀，用于檢測(cè)球面的球面度及其局部缺陷與誤差等。這里，利用了被測(cè)凹面鏡的表面和與其曲率半徑相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)樣板透鏡表面的兩支反射光形成的牛頓環(huán)條紋。假若被測(cè)球面和標(biāo)準(zhǔn)球面*相同，則條紋消失，呈現(xiàn)均勻的光場(chǎng)；如果出現(xiàn)的條紋是一些完整的同心圓環(huán)，則表示被測(cè)球面沒有局部缺陷，但與標(biāo)準(zhǔn)球面的曲率半徑有偏差。
