白光干涉仪是利用光的干涉原理进行测量的精密光学仪器,其原理基于光的干涉现象,具体如下:
1.光的干涉基础:当两束或多束满足一定条件(频率相同、振动方向相同、相位差恒定)的光相遇时,会发生干涉现象,在叠加区域形成稳定的明暗相间条纹。干涉条纹的分布与光程差密切相关,光程差为半波长偶数倍处形成亮条纹,为半波长奇数倍处形成暗条纹。
2.白光干涉仪的基本结构与工作过程:以常见的迈克尔逊白光干涉仪为例,它主要由光源、分光镜、反射镜和探测器等部件构成。从光源发出的白光经分光镜分成两束光,一束射向参考反射镜,另一束射向测量反射镜。两束光分别被反射后,再次回到分光镜并发生干涉。由于白光是由多种不同波长的光混合而成,只有当两束光的光程差接近零时,不同波长的光才会同时满足干涉加强条件,产生彩色干涉条纹,这个位置被称为零光程差位置。
3.测量原理:当测量反射镜的位置发生微小变化时,两束光的光程差也会改变。通过精确测量干涉条纹的移动数量、颜色变化或位置变化,就能计算出测量反射镜的位移量、样品表面的微观形貌、薄膜厚度等物理量。例如在测量物体表面形貌时,将测量反射镜与被测物体表面接触,物体表面的高低起伏会使测量光的光程发生变化,进而导致干涉条纹的变化,分析这些变化就可获取物体表面的轮廓信息 。
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