白光干涉测量原理:用短相干光测表面形貌
白光干涉只在零光程差附近产生高对比度条纹;仪器扫描包络定位条纹级数,再用相位读出纳米级高度。本文给出 600 nm 中心波长、100 nm 带宽下的相干长度与 1.0 μm 台阶算例。
THE JOURNAL
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白光干涉只在零光程差附近产生高对比度条纹;仪器扫描包络定位条纹级数,再用相位读出纳米级高度。本文给出 600 nm 中心波长、100 nm 带宽下的相干长度与 1.0 μm 台阶算例。
厚度处处相同的平行薄膜,用扩展光源照射为什么会出现同心圆环?因为光程差 [公式] 由倾角而非厚度决定,同一倾角的光落在同一条纹上;环半径的平方与环序号成正比,斜率可用于反推膜厚。
把两束光叠在一起不一定有条纹。本文把干涉成立的条件拆成频率与相干长度、相位稳定性、偏振方向、光源尺寸、强度平衡五条,给出条纹可见度 V=(Imax−Imin)/(Imax+Imin) 的退化公式与白光、激光的相干长度量级对照。
闭合光路旋转时,沿相反方向传播的两束光会出现光程差,相位差与光路面积和角速度成正比;光纤陀螺与环形激光陀螺正是用这一效应测量转动。
相位是波在自身循环中的"进度"。本文从波峰位置这一直观画面出发,逐层讲清相位差如何决定干涉明暗、光程如何把相位差变成可算的长度、相干性与波前为何都绕着相位转,以及看不见的相位为何承载着比亮度更丰富的信息。
平凸透镜的凸面压在平板玻璃上,为什么会冒出一圈圈明暗相间的圆环?本文从楔形空气膜的等厚干涉讲起,推导空气隙厚度 t≈r²/(2R) 与暗环半径 r=√(mλR),再用数值算例解释环为什么内疏外密,最后说明牛顿环如何用于透镜磨制检验与曲率半径测量。
从“普通照片为什么存不下三维”切入,讲清全息术的物理本质:用物光与参考光的干涉把波前相位“编码”进强度条纹,再用衍射光栅效应把波前“还原”出来。覆盖 Gabor 两步设想、记录公式、重建机制、离轴技术、彩虹全息防伪与数字全息应用。
从“为什么灯泡很难做干涉实验”切入,把光的相干性拆成两个独立维度讲清楚:时间相干性由谱宽决定(相干时间、相干长度 L≈λ²/Δλ),空间相干性由光源角尺寸决定(横向相干宽度≈λ/θ)。用波列、迈克尔逊干涉仪、杨氏双缝和恒星测角四个例子,说明相干性如何决定干涉条纹的可见范围,并连接全息、OCT 等应用。