在干涉仪的日常使用中,尤其是生产车间现场,因为我们不是随时随地都可以方便的使用计算机来分析通常我们必须用肉眼来根据干涉条纹判断产品的好坏这也是最快最方便的方式。

干涉条纹的种类有2:第一个是等厚度干涉条纹在等厚度干涉条纹中明暗的条纹会呈现等间隔的情形而且每个相邻的条纹代表相同的厚度间隔。
假设横线为标准面斜线为一个斜率固定的待测面当光线打过来的时候会产生折射现象我们在第一个射入点做一条与标准面平行的虚线在待测面会有光a反射回去在标准面时也会有光b反射回去从图可以看出光线ab所通过的路径是不同的,而当光程差恰为波长的整数倍时,就可以看到相同间隔的干涉条纹。

第二个是等倾度干涉条纹是由相同角度的光线所形成的干涉条纹, P1这一点有一个干涉条纹它的来源是由4条实线所造成的而这4条实线对这个物体表面来说则是同一个角度的光所造成的因为物体为圆形所以会造成对称的效果.4条虚线则是由另一个角度的光所造成的并进而产生P2点的一个干涉条纹.因此由同样角度光线形成的干涉条纹我们就称为等倾度干涉条纹,不过在实际的应用上等厚度干涉条纹与等倾度干涉条纹是可能同时出现的。

应用:表面平整性

如果我们想从干涉图了解物体表面的平整性好不好可以在干涉图上画一个以中心为准的十字线数数看从中心点起X方向上的条纹数及Y方向上的条纹数量有几个,这个量在光学工厂中是最常使用的当我们要求师父磨一个镜片时就可以告知我们对表面平整性的需求X方向与Y方向上的误差范围容忍度是多少。

假设观察到X方向上有1个条纹, Y方向上则有3个条纹也就是说这个待测的组件X方向与Y方向上的变化程度不一样这个变化程度就定义为表面平整性Surface irregularity同时差异量最大的地方我们定义为: POWER, 也就是Y方向的3, irregularity是看X方向与Y方向上的差异量也就是2, 所以从上图的干涉条纹我们可以知道待测物的Power3irregularity 那到底什么是POWER, 什么是irregularity ?
假定我们看的组件是眼镜的镜片从侧面看当有光打过来时镜片会聚焦不同的弯曲量聚焦的程度就会不一样我们称为放大率, , 而面的弯曲程度就定义为POWER. 而在镜片上的X方向与Y方向的弯曲程度会可能不同也就是说POWER不一样我们就称为Surface irregularity,
现在我们已经知道这个干涉图条纹的表示为3/2, 那么这个数字是代表多少他的单位就是波长一般为632.8nm波长, 3/2 3是指3个波长, 2是指2个波长在光学组件的计算之中通常是以波长来表示的。

注:在干涉仪测量中我们多用波长作为评判单位,所以我们还要注意到使用的干涉仪波长是多少。假设同一镜片A厂商使用λ=500的干涉仪判读数据为3/2, B厂商使用λ=600的干涉仪判读数据也是3/2,那么使用500λ干涉仪的A厂商所判读的数据必定是较好的因为波长愈短的转换为数据时也会相对较小所以除了判读干涉图的数据之外还要注意干涉所使用的波长是否和要求相符才能得到最正确的结果。

实例一:我们可以从图A来判读POWERirregularity 是多少?
加上十字坐标之后, X方向上有2.5个条纹, Y方向上则有1.5个条纹所以这个镜片的最大弯曲量是2.5, XY的差距量是1, 但是这个干涉图的结果却不是 2.5/1
X方向与Y方向待测面的弯曲方向相同时, irregularity2者相减X方向与Y方向待测面的弯曲方向不同时, irregularity则为两者相加
X方向与Y方向待测面的弯曲方向相同时, POWER取最大值X方向与Y方向待测面的弯曲方向不同时,POWER相减
所以从这个图来判读的irregularity1.5+2.5=4, X方向与Y方向可以视为同一个面所以POWER2.5-1.5=1, 因此我们必须先知道所测量的是什么物体否则所求得的数据也有可能是错误的。

几种常见的干涉条纹:

要注意在这些图中的干涉条纹都是由待测物和一个标准平面比较所造成的一旦比较条纹变了所造成的条纹也会全部改变而且相对应的状况也会完全不同
左侧Without tilt当没有倾斜效应进来的时候不同的待测面所产生的条纹变化
右侧With tilt则是当倾斜效应进来的时候不同的待测面所产生的条纹变化
当待测面为为平面时1或是2, Without tilt 会看不到条纹
当待测面为弯曲面3, Without tilt 会呈现边缘较密间距不等的同心圆条纹
当待测面是球面4, Without tilt 则会呈现间距较为相等的同心圆条纹
假设标准面为平面, 3的待测物形状可能为双曲线或椭球所以厚度变化较为剧烈, 4的待测物则可能为球面或接近球面的形状,
所以在做干涉仪测量想判断干涉条纹的形状时必须先了解待测物体的形状或者是由干涉条纹的形状来判断待测物体 。

因为干涉条纹会随着参考面的不同而不同所以当我想知道待测面的形状时就必须先知道标准面的形状是什么?现在我们以同一形状的待测物-凸透镜为例

当待测物为一个球面而参考面为一标准平面时,其干涉条纹可能为一同心圆分布但若参考面改为标准曲率之球面时,其干涉条纹则可能成为直线分布 ,发生同一待侧面却有不同干涉条纹分布的原因在于干涉条纹所看到的是待侧面与参考面之间的差异,因此如果要判断哪一个干涉条纹的待测物是球面就必须先了解测量时所参考的参考是什么?才能正确藉由干涉条纹判断出待测之面形。