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干涉條紋的判定方法
閱讀:1437 發(fā)布時間:2022-8-29在干涉儀的日常使用中,尤其是生產(chǎn)車間現(xiàn)場,因為我們不是隨時隨地都可以方便的使用計算機(jī)來分析, 通常我們必須用肉眼來根據(jù)干涉條紋判斷產(chǎn)品的好壞, 這也是的方式.
干涉條紋的種類有2種:個是等厚度干涉條紋, 在等厚度干涉條紋中明暗的條紋會呈現(xiàn)等間隔的情形, 而且每個相鄰的條紋代表相同的厚度間隔.
假設(shè)橫線為標(biāo)準(zhǔn)面, 斜線為一個斜率固定的待測面, 當(dāng)光線打過來的時候會產(chǎn)生折射現(xiàn)象, 我們在個射入點做一條與標(biāo)準(zhǔn)面平行的虛線, 在待測面會有光a反射回去, 在標(biāo)準(zhǔn)面時也會有光b反射回去從圖可以看出光線a及b所通過的路徑是不同的,而當(dāng)光程差恰為波長的整數(shù)倍時,就可以看到相同間隔的干涉條紋
第二個是等傾度干涉條紋, 是由相同角度的光線所形成的干涉條紋, P1這一點有一個干涉條紋, 它的來源是由4條實線所造成的, 而這4條實線對這個物體表面來說, 則是同一個角度的光所造成的, 因為物體為圓形, 所以會造成對稱的效果.而4條虛線則是由另一個角度的光所造成的, 并進(jìn)而產(chǎn)生P2點的一個干涉條紋.因此由同樣角度光線形成的干涉條紋我們就稱為等傾度干涉條紋,不過在實際的應(yīng)用上, 等厚度干涉條紋與等傾度干涉條紋是可能同時出現(xiàn)的.
應(yīng)用:表面平整性
如果我們想從干涉圖了解物體表面的平整性好不好, 可以在干涉圖上畫一個以中心為準(zhǔn)的十字線, 數(shù)數(shù)看從中心點起, 在X方向上的條紋數(shù)及Y方向上的條紋數(shù)量有幾個,這個量在光學(xué)工廠中是使用的, 當(dāng)我們要求師父磨一個鏡片時, 就可以告知我們對表面平整性的需求, 在X方向與Y方向上的誤差范圍容忍度是多少.
假設(shè)觀察到X方向上有1個條紋, Y方向上則有3個條紋, 也就是說, 這個待測的組件, 在X方向與Y方向上的變化程度不一樣, 這個變化程度就定義為表面平整性Surface irregularity同時差異量的地方我們定義為: POWER, 也就是Y方向的3, 而irregularity是看X方向與Y方向上的差異量, 也就是2, 所以從上圖的干涉條紋我們可以知道待測物的Power為3、irregularity 為2 那到底什么是POWER, 什么是irregularity ?
假定我們看的組件是眼鏡的鏡片, 從側(cè)面看, 當(dāng)有光打過來時鏡片會聚焦, 不同的彎曲量聚焦的程度就會不一樣, 我們稱為放大率, , 而面的彎曲程度就定義為POWER. 而在鏡片上的X方向與Y方向的彎曲程度會可能不同, 也就是說POWER不一樣, 我們就稱為Surface irregularity,
現(xiàn)在我們已經(jīng)知道這個干涉圖條紋的表示為3/2, 那么這個數(shù)字是代表多少? 他的單位就是波長, 一般為632.8nm波長, 3/2 的3是指3個波長, 2是指2個波長, 在光學(xué)組件的計算之中通常是以波長來表示的.
注:在干涉儀測量中我們多用波長作為評判單位,所以我們還要注意到使用的干涉儀波長是多少。假設(shè)同一鏡片, 由A廠商使用λ=500的干涉儀, 判讀數(shù)據(jù)為3/2, B廠商使用λ=600的干涉儀, 判讀數(shù)據(jù)也是3/2,那么使用500λ干涉儀的A廠商所判讀的數(shù)據(jù)必定是較好的, 因為波長愈短的, 轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)時也會相對較小, 所以除了判讀干涉圖的數(shù)據(jù)之外, 還要注意干涉所使用的波長是否和要求相符才能得到的結(jié)果.
實例一:我們可以從圖A來判讀POWER和irregularity 是多少?
加上十字坐標(biāo)之后, X方向上有2.5個條紋, Y方向上則有1.5個條紋, 所以這個鏡片的彎曲量是2.5, X與Y的差距量是1, 但是這個干涉圖的結(jié)果卻不是 2.5/1
當(dāng)X方向與Y方向待測面的彎曲方向相同時, irregularity為2者相減, 但X方向與Y方向待測面的彎曲方向不同時, irregularity則為兩者相加.
當(dāng)X方向與Y方向待測面的彎曲方向相同時, POWER取值, 但X方向與Y方向待測面的彎曲方向不同時,POWER相減.
所以從這個圖來判讀的irregularity為1.5+2.5=4, X方向與Y方向可以視為同一個面, 所以POWER是2.5-1.5=1, 因此, 我們必須先知道所測量的是什么物體, 否則所求得的數(shù)據(jù)也有可能是錯誤的.
幾種常見的干涉條紋:
要注意在這些圖中的干涉條紋都是由待測物和一個標(biāo)準(zhǔn)平面比較所造成的, 一旦比較條紋變了, 所造成的條紋也會全部改變, 而且相對應(yīng)的狀況也會*不同.
左側(cè)Without tilt為: 當(dāng)沒有傾斜效應(yīng)進(jìn)來的時候, 不同的待測面所產(chǎn)生的條紋變化
右側(cè)With tilt則是: 當(dāng)傾斜效應(yīng)進(jìn)來的時候, 不同的待測面所產(chǎn)生的條紋變化
當(dāng)待測面為為平面時1或是2, Without tilt 會看不到條紋
當(dāng)待測面為彎曲面3時, Without tilt 會呈現(xiàn)邊緣較密, 間距不等的同心圓條紋
當(dāng)待測面是球面4時, Without tilt 則會呈現(xiàn)間距較為相等的同心圓條紋
假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)面為平面, 3的待測物形狀可能為雙曲線或橢球, 所以厚度變化較為劇烈, 4的待測物則可能為球面或接近球面的形狀,
所以在做干涉儀測量, 想判斷干涉條紋的形狀時, 必須先了解待測物體的形狀, 或者是由干涉條紋的形狀, 來判斷待測物體
因為干涉條紋會隨著參考面的不同而不同, 所以當(dāng)我想知道待測面的形狀時, 就必須先知道標(biāo)準(zhǔn)面的形狀是什么?現(xiàn)在我們以同一形狀的待測物-凸透鏡為例
當(dāng)待測物為一個球面, 而參考面為一標(biāo)準(zhǔn)平面時,其干涉條紋可能為一同心圓分布, 但若參考面改為標(biāo)準(zhǔn)曲率之球面時,其干涉條紋則可能成為直線分布 ,發(fā)生同一待側(cè)面卻有不同干涉條紋分布的原因, 在于干涉條紋所看到的是待側(cè)面與參考面之間的差異,因此, 如果要判斷哪一個干涉條紋的待測物是球面, 就必須先了解, 測量時所參考的參考是什么?才能正確藉由干涉條紋判斷出待測之面形.