2
粗糙度
误差大 于λ /2, 用δ2表示——精 度稍低一点
（ δ2 ）
11－4、激光球面干涉仪
一.常用的三种系统
P(标准平面） 被测凸（或凹） 球面
1.反射面作标准面
•当球心或球顶与L 的焦点F’重合时， 两出瞳重合，干涉 条纹宽度无穷大。
•两次出现条纹宽 度无穷大，球面沿 光轴移动的距离即 球面半径R1(或R2)
二、PG15 —J4 型激光平面干涉仪
• PG15 —J4 型激光平面干涉仪由上海光机所生 产，是一种使用方便的光学精密计量仪器，主要 用于精密测量光学平面度。仪器配有激光光源 （波长为 632.8nm ）。对于干涉条纹可目视测量 读数。工作时对防震要求一般。该仪器可应用于 光学车间、实验室、计量室。如需配购相关的必 要附件，可精密测量光学平板的微小楔角、光学 材料折射率 n 的均匀性，光学镀膜面或金属块规 表面的平面度， 90 0棱镜的直角误差及角锥棱镜 单角和综合误差。
• (2) 如 M2是一半径很大的球面波，则可能得到圆 弧形的干涉条纹（图五a）。 • (3) 如 M2 是一半径不是很大的球面波，则可能得 到一系列圆环形的干涉条纹（图五b）。
• (4) 如 M2 是柱面的波形，则可能得到一系列直线 的平行的，但间距不等的干涉条纹，也可能得到 弯曲的，但不是圆弧状的干涉条纹（图六a）。 • (5)如果 M2 是一个不规则的波面，则得到相应不 规则的干涉条纹（图六b）。
• 1.主要数据、
• 1.第一标准平面（ A 面），不镀膜。 工作直径： D1＝Ф146mm 不平度小于 0 .02μm(λ/30） • 2 、第二标准平面（ B 面），不镀 膜。 工作直径： D2＝Ф140mm 不平度小于 0 . 03μm(λ/20） • 3 、准直系统：孔径 F / 2 . 8 ， 工作直径： D0 ＝Ф146mm 焦距：f’=400mm 。
G1
G2
G14 G13 G12 G10
G11
G15
7
8
• (2).仪器光路图及光学零部件
仪器光路图
光学零部件
• (3)、机械结构：
箱体 1 联系各部件、导 轨 2 借助螺钉 3 固定光 源，压圈 4 固定接收器 件。门可卸下去不用。 底面 7 下有微调机构， 借助于手轮 8 调节干涉 条纹。凹型台有平行槽， 借助于插入工作台。工 作台上有调节手轮，可 粗调干涉条纹。（参考 图七）
• 2.仪器结构
以检测光学平面为例。 • (1) 、光学结构： 由组合星点 Gl 发出的单色 光经棱镜 G2 后，投向主镜表 面折射为平行光后，射向主 镜下表面（A面）及被测光 学平面， A面和被测光学平 面反射回来的光重叠相干后， 经棱镜 G2 反射，进入接收件。 星点可由激光管 G5、棱镜 G6 、光源强度调节发散镜 G7 组成。接收件可以由人眼 G10 ，成象物镜 G15 和测微目 镜 G11 ，或由分光棱镜 G12 、 可动小孔 G13 和摄像头 G14 组 成的摄像系统。
• 4 、测微目镜： 焦距 f = 16.7mm ， 放大倍数β＝ 15 ×， 视场角 2ω = 400， 成象物镜： I、 D = 4. 5 II、 D = 7 III、 D = 10 f = 1 5 f = 23 f = 37 • 5 、工作波长： 632.8nm • 6 、干涉室尺寸： 深 26ox 宽 300 x 190mm 。 • 7 、光源规格：激光 ZN 18 ( He－Ne ) 。 • 8 、仪器的外形尺寸： 长／宽／高 350 / 400 / 720mm • 9 、仪器重量： 100 公斤
二、瞳窗理论（以第2种系统为例，说明瞳窗关系）
1.球面E右移，焦点通过球面反射的像点在F’之右， 在A1、 A2出瞳的下方→得不等间距同心圆条纹。
F1(球面E的焦面）
f2’ f1’ F’ A2 A1 C
-dx dx’
-f=R/2 E
O F’的像
入瞳（无穷远 或焦点）
L（调焦镜） F’ R1
B
A
R2
出瞳（A1、A2）
•球顶于F’重合后，球面沿横向（垂直于光轴方向） 作微动，可得干涉直条纹，用条纹间距可测球面度
2.平形平板作标准面 用球面干涉仪得出两次极限位置（条纹间距无穷大） 之间的距离，即为半径R。
F1 ’ F
3.凹透镜半反射面作标准面
三、面形误差测量
1.测量局部误差
1 N
2
相邻条纹之间对应平板的厚度变化
Δh=hm+1- hm =/(2n)
2. 测整个面形误差（用N） N ——光圈数 ΔN ——不足一个光圈数 •粗糙度用δ1表示； •平面度误差： 误差不足 于λ /2,用δ1（图 右边）表示——精度高
2 N
工作台及激光电源箱
3.各种情况(波 面）之间存在楔角θ，则 两波面叠加相干时，得到 平行的、直线的、等间距 的一系列干涉条纹。 图a、b反映的是M1、M2的 平行度误差,B为条纹间隔. θ愈大， B 愈小，条纹愈密，窄（图四a ); θ愈小， B 愈大，条纹愈疏，宽（图四b ) ; θ = 0 , B = ∞，干涉场为一片颜色（图四c ) 如果被检系统 P2 存在缺陷，则反射波面 M2 将产生 对 M1 的某些偏离，此时将产生与 图四不同的干涉条 纹。
11－3、激光平面干涉仪
一、平面干涉仪测量原理
平面干涉仪基于双光束等厚干涉 原理进行精密观测。如图所示，图 中 S 是扩展光源，位于准直透镜 L 1 的前焦面上，发出的光束经透镜 L1 准直后射向玻璃片 M ，再从玻璃片 反射垂直投射到楔形平板 G 上（为 确定起见，设垂直于上表面）。
S2 S1
入射光束在楔形平板上表而的反射光由原路回头， 透过玻璃片 M 后射向观察显微镜 L2；在楔形平板下 表面的反射光透过平板上表面和玻璃片反射向 L2。按照确定定域面的作图法，可知定域面在楔形平 板内部的 BB’ 位置。如果平板不是太厚，且平板两表 面的楔角不是太大时，定域面非常接近平板下表面， 这样如调节显微镜 L2对准平板的下表面，就可在显微 镜像平面 E 上观察到楔形平板产生的等厚条纹。