Принципы интерферометрии.

Рассмотрим простой пример применения интерферометра для измерения высоты уступа на прозрачной пластине. Положим, что в нашем распоряжении имеется пластина, изготовленная из прозрачного материала, а поверхности этой пластины имеется уступ, высота которого h неизвестна. Задача состоит в том, чтобы измерить высоту этой ступеньки, используя явление интерференции. Для измерений поместим пластину в плечо интерферометра как это показано на Рис 2.2. Оптические пучки на выходе интерферометра должны быть направлены под небольшим углом по отношению друг к другу чтобы период интерференционных полос был достаточно большим для удобства наблюдения. Заметим, что изображенный на этом интерферометр типа Маха-Цандера не является единственным вариантом. В промышленном измерительном приборе интерферометре Линника применена схема типа интерферометра Майкельсона.

Рис.2.2 Схема измерения высоты ступеньки с помощью интерферометра.

1 и 3-полупрозрачные зеркала, 2 и 4-зеркала с высоким коэффициентом отражения. Образец, изображенный справа помещается в промежуток между зеркалами 3 и 4.

Разность фаз между лучами, проходящими по траекториям ТР1 и ТР2 справа и слева от границы ступеньки составит:

. (2.19)

Здесь n – показатель преломления материала пластинки.

В результате из - за разницы фазовых сдвигов в районе границы интерференционные полосы сдвинутся на величину

(2.20)

Таким образом, если измерить сдвиг интерференционных полос , можно рассчитать высоту ступеньки.

(2.21)

Как видно из этой формулы высота ступеньки выражена через относительную величину сдвига сдвиг интерференционных полос , т.е. величину сдвига в долях периода интерференционной картины.

Проведем простую оценку минимальной высоты ступеньки, которую можно измерить таким способом. Положим, что мы можем надежно измерить величину . Если при этом длина световой волны составляет 0, 6 мкм., а показатель преломления равен n=1, 6 то минимальная высота ступеньки, которую можно измерить составит 0, 2мкм.