等厚干涉实验报告资料
等厚干涉实验是一种利用光的干涉现象来确定样品厚度的技术。
其原理基于干涉仪的
干涉原理,通过光路调节使两束光在样品内发生干涉,观察到干涉条纹后测算出样品的厚度。
等厚干涉实验具有非接触、无损、快速、准确等特点,适用于各种透明材料的表面形
貌和厚度测量。
1. 实验原理
光的干涉是指两束光相遇后的互相作用,使其中某些区域出现亮度变化的现象。
等厚
干涉实验利用双色光源,一束为白光,一束为单色光,特定波长的光经过样品内部时,由
于光速与样品折射率的不同而发生相位变化,造成两束光相遇时发生干涉现象。
图1 等厚干涉实验示意图
等厚干涉实验通过调节干涉仪的光路使两束相干光在样品内部发生干涉,当两束光程
差相等时,光波能互相干涉而形成一系列黑白相间的等厚干涉条纹;当两束光程差增大时,色序向红移;当两束光程差减小时,色序向蓝移。
样品的厚度可以通过两色干涉线的波长差和光程差计算得到。
假设样品厚度为d,两
束光在样品中的光程差为Δ,则可以用下列公式计算样品厚度:
d = (m+n/2)λ/2
其中,λ是两种单色光的波长差,m是等厚干涉条纹数,n是横向平移的过半条纹
数。
2. 实验设备
等厚干涉仪由光源、分束器和合束器、干涉玻璃片、样品台、目镜、高度调节装置等
组成。
实验过程中主要使用的实验设备包括:
(1)干涉仪
(2)光源
(3)电子显微镜
(4)样品
(5)计算机
3. 实验步骤
实验前需首先调节干涉仪的光路使其达到最优状态,保证等厚干涉实验的准确性。
接下来的实验步骤如下:
步骤一:设置样品
将待测样品放在样品台上,并确保样品表面平整、无明显瑕疵和气泡。
步骤二:调节干涉仪
开启干涉仪并采用最大亮度方法进行幅度调节。
调节分束器和合束器使两束光经过样品传播后干涉线条清晰明显。
步骤三:测量样品厚度
通过目镜观察到等厚干涉条纹后,使用电子显微镜或计算机软件记录相应的干涉条纹数和横向平移过的条纹数,即可计算出样品厚度。
4. 实验注意事项
(1)样品需要保持平整、光洁,无气泡或明显瑕疵。
(2)在进行干涉实验时需保持实验环境安静,避免干涉仪光路被外来干扰所打断。
(3)根据不同的样品和实验要求,需根据干涉仪的调整实验参数,如光源强度、幅度调整等。
(4)如需用计算机进行数据处理和记录,需对计算机软件了解其基本操作和数据处理技巧。
5. 实验应用
等厚干涉实验在材料科学中广泛应用,如无机晶体、聚合物、光学器件等领域。
它的一个主要应用是在玻璃、玻璃纤维和塑料薄膜等生产领域中提供快速、准确的品质检验。
6. 实验结论。