白光干涉条纹的调节及研究

白光干涉条纹测粗糙度的方法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文介绍了一种使用白光干涉条纹测量粗糙度的方法。

粗糙度是物体表面不规则度的度量，对于众多工程应用具有重要意义。

白光干涉条纹测量方法通过利用光的干涉现象来获取目标表面的粗糙度信息，具有非接触、快速、高精度等优势。

本文根据该方法的理论背景和实验原理进行了详细探讨，并描述了相关数据处理方法。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、白光干涉条纹测粗糙度方法、实验设计与步骤、结果与讨论以及结论。

首先在引言部分简要介绍了本文研究的背景和概况；其次，在第二部分中详细讨论了白光干涉条纹测量粗糙度的理论基础以及实验原理；接下来，在第三部分中列举了所用的实验材料和仪器，并描述了实验设计和操作步骤；然后，在第四部分中展示了实验结果并对其进行评估与讨论；最后在结论部分对本文的主要发现和观点进行总结，并展望未来的研究方向。

1.3 目的本文旨在介绍白光干涉条纹测量粗糙度的方法，向读者提供一种可行的测量手段。

通过对方法的概述说明和解释，读者可以深入了解该方法的原理和数据处理过程。

此外，本文还旨在探讨该方法的优势、适用范围和局限性，以及未来可能的改进方向。

通过阅读本文，读者将对白光干涉条纹测量粗糙度有一个全面而清晰的了解，为相关领域的研究和应用提供参考。

2. 白光干涉条纹测粗糙度方法2.1 理论背景白光干涉条纹测粗糙度方法是一种基于干涉现象的非接触式表面测量技术。

当白光照射到具有不同高度或粗糙性的物体表面时，会产生干涉条纹。

通过分析这些条纹，可以得出物体表面的粗糙度信息。

在白光干涉中，由于光的干涉现象，存在相位差引起的明暗交替条纹。

当两束入射光波经过不同路径传播后再次重合时，它们会发生相位差。

这种相位差会导致不同颜色的光被衍射出来，并形成明暗交替的条纹。

2.2 实验原理白光干涉条纹测粗糙度方法利用了两束单色连续谱波在空间上的相互作用。

首先，将一束平行光对准待测物体表面，并使其入射到反射镜上。

光纤白光干涉原理与应用光纤白光干涉技术是一种利用光纤制作的白光干涉仪，利用了光纤的高灵敏度和高稳定性的特点，能够实现对多种成像和测量任务的高精度和高灵敏度的测量。

光纤白光干涉技术可以应用于医学成像、材料表面形貌测量、微机械系统(MEMS)的测量与检测等领域。

本文将介绍光纤白光干涉的原理，以及其在不同领域的应用。

一、光纤白光干涉原理光纤白光干涉实验的原理主要是利用平板、准直镜、分束镜、反射镜等器材，将白光经过分束镜分成两束光，分别经过两条光纤传输至反射镜，再经过准直镜进入光束合并器，最后汇聚到CCD探测器上。

在这一过程中，我们制作出了一个干涉条纹光源，将探测器观测到的干涉条纹信号的变化情况，就可以得到测试物的形貌信息。

二、光纤白光干涉在医学成像中的应用1.皮肤病变成像利用光纤白光干涉技术可以实现对皮肤病变的高分辨率成像，通过观察病变处的反射光条纹，可以获得皮肤表面的形态信息。

这对于皮肤科医生来说，有着非常重要的临床诊断价值。

2.眼底成像眼科医生在进行视网膜和玻璃体检查时，通常需要进行眼底成像。

利用光纤白光干涉技术可以实现对眼底血管和病变的高质量成像，可以帮助医生更准确地进行诊断。

三、光纤白光干涉在材料表面形貌测量中的应用1.光学表面检测在工业检测中，需要对产品的表面粗糙度、平整度等参数进行检测。

利用光纤白光干涉技术可以实现对产品表面形貌的高精度测量，可以用于检测各种工件表面的水平度、平整度、甚至是微观颗粒的表面分布情况。

2.微纳米结构测量在半导体、纳米科学以及光学制造等领域，需要对微纳米结构的形貌进行测量。

利用光纤白光干涉技术可以实现对微纳米结构的高精度测量，可以用于检测各种微纳米结构的形貌和尺寸。

四、光纤白光干涉在微机械系统(MEMS)的测量与检测中的应用1.MEMS制造检测在微机械系统(MEMS)制造过程中，需要对微机械结构的形貌进行检测。

利用光纤白光干涉技术可以实现对微机械结构的高精度测量，可以用于检测各种微机械结构的形貌和尺寸。

迈克耳孙干涉仪的调节和使用实验报告一、引言迈克耳孙干涉仪是一种常用的光学仪器，用于测量光的相干性和干涉现象。

本实验旨在调节迈克耳孙干涉仪，使其达到最佳工作状态，并并利用该仪器进行干涉实验。

二、实验设备和原理实验设备包括迈克耳孙干涉仪主体、白光和单色光源、位移台、CCD摄像头和计算机等。

迈克耳孙干涉仪主体包括分束镜、反射镜和合束镜。

迈克耳孙干涉仪主要原理是利用光的干涉现象，通过使光路差相等，从而观察到干涉条纹。

当两束光相遇时，如果它们的相位差满足横纹条件，就会形成明暗相间的条纹。

三、实验步骤1. 调节干涉仪主体的位置，使得分束镜、反射镜和合束镜之间的光程差趋近为0。

2. 将白光源放置在适当位置，经过分束镜后分成两束光，分别反射到反射镜上，并被反射镜反射回来。

3. 通过移动合束镜，使得两束光在合束处相遇形成干涉。

4. 调节合束镜的位置，使得干涉条纹清晰可见。

5. 更换为单色光源，重复步骤2到步骤4，观察干涉条纹。

四、实验结果与分析通过调节迈克耳孙干涉仪的位置和合束镜的位置，成功观察到了清晰的干涉条纹。

在白光照射下，观察到了彩色的干涉条纹，而在单色光照射下，干涉条纹呈现单色。

迈克耳孙干涉仪的调节对于实验结果具有重要影响。

当光路差为0时，能够最大程度地观察到干涉现象。

而合适的合束镜位置能够使干涉条纹清晰可见，提高实验的准确性。

五、实验中的注意事项1. 在调节干涉仪时，注意光源的位置和方向，避免对实验结果产生干扰。

2. 调节合束镜时，慢慢移动并观察干涉条纹的变化，找到最佳位置。

3. 在更换为单色光源时，确保光源的颜色稳定且纯净。

六、实验总结通过本次实验，我们学习了迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法。

我们成功观察到了干涉条纹，并了解了调节干涉仪位置和合适的合束镜位置对实验结果的影响。

干涉现象在物理学和光学领域具有重要意义，对于检测光的相干性和波长测量等方面均有广泛应用。

因此，掌握迈克耳孙干涉仪的调节和使用方法对于进行相关实验具有重要意义。

白光干涉条纹变化规律
白光干涉条纹的变化规律主要受到光程差和光的波长的影响。

白光是由多种颜色的光混合而成的，不同颜色的光波长不同。

在干涉过程中，当两束光的相位差为正时，它们会相长干涉，形成明条纹；相位差为负时，它们会相消干涉，形成暗条纹。

由于不同颜色的光的波长不同，它们的相位差也不同，因此干涉条纹会呈现出不同的颜色。

在白光干涉实验中，当光程差为零或几个波长时，可以观察到白光的干涉条纹。

随着光程差的增加，不同波长的光会依次发生干涉，形成彩色的干涉条纹。

这些彩色条纹通常会呈现出从中间向外侧依次为紫色、靛色、蓝色、绿色、黄色、橙色、红色的顺序，这是因为光程差逐渐增加时，长波长的光先发生干涉，短波长的光后发生干涉。

此外，白光干涉条纹的间距也与光的波长有关。

在同一级次的干涉条纹中，不同波长的光的干涉条纹间距不同，波长越长，条纹间距越大。

因此，在观察白光干涉条纹时，可以看到彩色条纹的宽度和间距也在不断变化。

综上所述，白光干涉条纹的变化规律受到光程差和光的波长的影响，呈现出多种颜色的干涉条纹，并且随着光程差的增加和波长的变化，干涉条纹的间距和颜色也会发生变化。

实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用【实验目的】１．掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法；２．调节和观察迈克尔逊干涉仪产生的干涉图，加深对各种干涉条纹特点的理解。

【实验仪器和设备】迈克尔逊干涉仪、He~Ne激光器、扩束镜、小孔光阑、白炽灯、毛玻璃显示屏。

【实验原理】一、迈克尔逊干涉仪简介迈克尔逊干涉仪是一百多年前，物理学家迈克尔逊为了要测量“以太风”而设计出来的一种精密测长仪器，它是用“光的分振幅法”，将一束光分成两束相干光，经过分得很开的路径以后重新相遇而干涉的原理制成的。

由于仪器设计得巧妙，用途广泛，测量长度精密准确，为当时空前启后的发明，从而迈克尔逊获得1907年的诺贝尔奖。

实验室最常用的迈克尔逊干涉仪其原理图和结构图如图１所示。

[1]底座 [2]水平调节螺钉脚 [3]导轨架 [4]丝杆 [5]拖板 [6]动镜M1 [7]调节螺钉（3只） [8]定镜M2 [9]调节螺钉 [10]水平拉簧螺钉 [11]垂直拉簧螺钉[12]分光板 P1 [13]补偿板P2 [14]粗调手轮 [15]读数窗口 [16]微调手轮 [17]米尺[18]支架杆和夹紧螺丝 [19]显示屏M1和M2是在互相垂直的两臂上旋转的两个平面反射镜，其背面各有三个调节螺旋，用来调节镜面的方位；M2是固定的，M１由精密丝杆控制，可向臂轴前后移动，其移动距离由－２－４转盘读出。

仪器前方粗动手轮值为１０mm，右侧微动手轮的分度值为１０mm，可估－５读至１０mm，两个读数手轮属于蜗轮蜗杆传动系统。

在两臂轴相交处，有一与两臂轴各成４５°的平行平面玻璃板P1 ，且在P1的第二平面是镀以半透（半反射）膜，以便将入射光分成振幅近似相等的反射光１和透射光２，故P１板又称为分光板。

P2也是一平行平面玻璃板，与P１平行放置，厚度和折射率均与P1相同。

由于它补偿了1和2之间附加的光程差，故称为补偿板。

从扩展光源S射来的光，到达分光板P1后被分成两部分，反射光1在P1处反射后向着M1前进；透射光2透过P1后向着M2前进，这两列光波分别在M1、M2上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都到达E处，既然这两列光波来自光源上同一点，因而是相干光，在E处的观察者都能看到干涉图样。

《迈克尔逊干涉仪的调节与使用》实验报告一、实验目的1.了解迈克尔逊干涉仪的结构原理并掌握调节方法。

2.观察等厚干涉、等倾干涉以及白光干涉。

3.测量氦氖激光的波长。

二、实验原理1.迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一个分振幅法的双光干涉仪，其光路如下图所示，它反射镜M1、M2、分束镜P1和补偿板P2组成。

其中M1是一个固定反射镜，反射镜M2可以沿光轴前后移动，它们分别放置在两个相互垂直臂中;分束镜和补偿板与两个反射镜均成45°，且相互平行;分束镜P1的一个面镀有半透半反膜，它能将入射光等强度地分为两束;补偿板是一个与分束镜厚度和折射率完全相同的玻璃板。

迈克耳孙干涉仪的结构如图所示。

镜M1、M2的背面各有三个螺丝，调节M1、M2镜面的倾斜度，M的下端还附有两个互相垂直的微动拉簧螺丝，用以精确地调整M1的倾斜度。

M2镜所在的导轨拖板由精密丝杠带动，可沿导轨前后移动。

M2镜的位置由三个读数尺所读出的数值的和来确定:主尺、粗调手轮和微调手轮。

在迈克尔逊干涉仪上可以实现等倾和等厚两种干涉。

为了分析方便，可将反射镜M1成像到M2的光路中。

2.He-Ne激光波长的测定如图1所示，当M1’、M2相互平行，即M1和M2相互严格垂直时，在E处可以观察到等倾干涉;在等倾干涉时，如果在迈克尔逊干涉仪上反射镜M1和M2到分束镜的距离差为d时，反射镜和M1’形成一个厚度为d的空气膜，其光程差如图2所示，当光线的入射角为i时，两反射镜反射光线的光程差为:Δ=2d cos i′=2d√n2−sin2i其中，n为两臂中介质的折射率，i和i'分别为光线入射到M2和M1上的入射角，当迈克尔逊干涉仪的两臂中介质相同时，i=i’。

当两臂中介质的折射率一定，且d不变时，光程差只取决于入射角i，在E处观察时，对于相同入射角的光，形成一个以光轴为中心的圆环。

当为波长的整数倍时是亮条纹。

由此，迈克尔逊干涉仪中，等倾干涉条纹级次是中间大外边小。

一、实验目的1. 了解白光干涉技术的原理和实验方法。

2. 掌握白光干涉仪的使用方法。

3. 通过实验，观察和记录白光干涉条纹的变化，分析其影响因素。

二、实验原理白光干涉技术是一种利用白光干涉原理进行测量和研究的实验方法。

实验过程中，白光经过扩束准直后，通过分光棱镜分成两束光，一束光经被测表面反射回来，另一束光经参考镜反射，两束反射光最终汇聚并发生干涉，形成干涉条纹。

通过观察和分析干涉条纹的变化，可以测量被测表面的位移、厚度等参数。

三、实验仪器与材料1. 白光干涉仪2. 被测样品3. 参考镜4. 光具座5. 数据采集卡6. 电脑四、实验步骤1. 将白光干涉仪放置在光具座上，调整好仪器的高度和水平。

2. 将被测样品放置在干涉仪的样品台上，调整样品与参考镜的距离。

3. 打开白光干涉仪的电源，调整干涉仪的参数，使干涉条纹清晰可见。

4. 使用数据采集卡记录干涉条纹的变化。

5. 改变被测样品的位置，观察干涉条纹的变化，记录数据。

6. 分析实验数据，得出结论。

五、实验结果与分析1. 实验结果实验过程中，通过改变被测样品的位置，观察到干涉条纹的变化。

当被测样品与参考镜的距离增加时，干涉条纹向远离参考镜的一侧移动；当被测样品与参考镜的距离减小时，干涉条纹向靠近参考镜的一侧移动。

2. 分析根据实验结果，可以得出以下结论：（1）白光干涉技术可以用来测量被测表面的位移、厚度等参数。

（2）通过分析干涉条纹的变化，可以判断被测样品与参考镜的距离变化。

（3）实验过程中，要确保干涉条纹清晰可见，避免误差的产生。

六、实验讨论1. 实验过程中，受到环境因素的影响，如温度、湿度等，可能导致干涉条纹的变化。

因此，在实验过程中，要尽量保持实验环境的稳定。

2. 实验过程中，被测样品的表面质量、形状等因素也会影响干涉条纹的变化。

因此，在实验前，要对被测样品进行预处理，提高实验精度。

3. 实验过程中，要选择合适的白光干涉仪，确保干涉条纹清晰可见，便于观察和分析。

迈克耳孙干涉仪———实验指导实验重点:1．迈克尔逊干涉仪的干涉原理；2．非定域干涉和时间相干性；3．测量激光波长和介质的折射率.实验难点:1．等臂情况下的白光干涉条纹的调节；2．有测量介质条件下的白光干涉条纹的调节.辅助功能介绍:界面的右上角的功能显示框:当在普通做实验状态线，显示实验实际用时、记录数据按钮、结束实验按钮、注意事项按钮；在考试状态下，显示考试所剩时间的倒计时、记录数据按钮、结束考试按钮、显示试卷按钮（考试状态下显示）、注意事项按钮。

右上角工具箱:各种使用工具，如计算器等。

右上角help和关闭按钮：help可以打开帮助文件，关闭按钮功能就是关闭实验。

实验仪器栏:存放实验所需的仪器，可以点击其中的仪器拖放至桌面，鼠标触及到仪器，实验仪器栏会显示仪器的相关信息；仪器使用完后，则不允许拖动仪器栏中的仪器了。

提示信息栏:显示实验过程中的仪器信息，实验内容信息，仪器功能按钮信息等相关信息，按F1键可以获得更多帮助信息。

实验状态辅助栏:显示实验名称和实验内容信息(多个实验内容依次列出)，当前实验内容显示为红色，其他实验内容为蓝色；可以通过单击实验内容进行实验内容之间的切换。

切换至新的实验内容后，实验桌上的仪器会重新按照当前实验内容进行初始化。

实验操作方法:一、光路调节刚进入本实验程序时，实验桌上只有一个迈克尔逊干涉仪。

从仪器栏拖入HeNe激光器和短焦透镜，放置好位置。

如下图。

双击激光器打开调节界面，点击电源开关打开电源，关闭调节界面。

双击小孔光阑打开调节界面。

调节高度，并注意桌面上的干涉仪，当激光恰好可以通过小孔光阑照在干涉仪上时停止调节，关闭调节窗口双击迈克尔逊干涉仪，点击观察屏（毛玻璃）。

鼠标按下M2镜上的三个旋钮调节M2镜的方向，使两排光点重合。

如下图。

关闭调节窗口。

光路调节完成。

如下图。

二、测量HeNe激光波长移除小孔光阑，放入扩束镜。

看见干涉仪上出现明亮的干涉条纹。

小心的调节M2镜上的旋钮，使条纹圆环的中心在毛玻璃的中心。

实验4.7 迈克耳逊干涉仪的调整和使用迈克耳逊干涉仪在近代物理和计量技术中有着广泛的应用。

例如，可用它测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度，用相干性较好的光源可对较大的长度作精密测量，以及可用它来研究温度、压力对光传播的影响等等。

4.7.1实验目的1．了解迈克耳逊干涉仪的特点，学会调整和使用它；2．学习用迈克耳逊干涉仪测量单色光波长及薄玻璃片厚度的方法。

4.7.2仪器简介随着应用的需要，迈克耳逊干涉仪有多种多样的形式，其基本光路如图4.7.1所示。

图中S 为光源，A 、B 为平行平面玻璃板，A 称为分束镜，在它的一个表面镀有半反射金属膜M ，B 称为补偿板。

C 、D 为互相垂直的平面镜。

A 、B 与C 、D 均成45︒角。

从面光源S 发出的一束光，在平行平面玻璃板A 的半反射面M 上被分成反射光束1和透射光束2。

两束光的光强近似相等。

光束1射出A 后投向C 镜，反射回来再穿过A ，光束2经过B 投向D 镜，反射回来再通过B ，在膜面M 上反射。

于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。

补偿板B 的作用是补偿第一束光线因在A 板中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可同时满足等光程的要求。

因此A 、B 两板的折射率和厚度都应相同，而且二者应相互平行。

为了确保它们的厚度和折射率完全相同，在制作时将同一块平行平面玻璃板分割为两块，一块作分束镜，一块作补偿板。

迈克耳逊干涉仪的结构如图4.7.2所示。

一个机械台面4固定在较重的铸铁底座2上，底座上有三个调节螺钉1，用来调节台面的水平。

在台面上装有螺距为1毫米的精密丝杠3，丝杠的一端与齿轮系统12相连接，转动手轮13或微动鼓轮15都可使丝杠转动，从而使骑在丝杠上的C 反射镜6沿着导轨5移动。

C 镜的位置及移动的距离可从装在台面3一侧的毫米标尺（图中未画出）、读数窗11及微动鼓轮15上读出。

手轮13分为100分格，它每转过1分格，C 镜就平移1／100毫米（由读数窗读出）。