菲索干涉仪 (Fizeau interferometer) 的基本原理

最近一个项目，要测量一个玻璃平面是否平整。调研了一番后发现有种菲索干涉仪就是做这个用途的。这里简单记录一些菲索干涉仪的基本原理。算是个备忘。

菲索干涉仪是法国物理学家 Hippolyte Fizeau 在研究以太（ether）的性质时发明的一种光学仪器。虽然以太已经被证明时不存在的，但是他发明的干涉仪却成为一种重要的光学仪器留了下来。关于菲索这里多说几句，大多数人可能对菲索不太熟悉，他最重要的科学发现是用旋转齿轮法测出了光速。这是第一个用非天文学方法成功测量光速的实验。菲索还参与了发现多普勒效应的科学研究，在法国，多普勒效应被称为 Doppler-Fizeau 效应。

下图是用菲索干涉仪测量平面的实验原理图

在测试平面之上有个参考平面，两个平面间的距离非常的近，以保证这两个平面反射的光线具有相干性。作为参考的反光块的上表面与下表面有个很小的夹角，这样可以保证上表面的反光不参与干涉条纹的形成。参考平面与待检测平面的反光发生干涉后产生干涉条纹，通过成像系统来接收。分析这个条纹的形状就能知道待测平面是否有缺陷。

如果两个平面绝对的平行，那么干涉后是没有条纹的。通常，两个平面是很难调整到觉得平行的，这时就会出现直的条纹。如果条纹发生了弯曲，那就是平面不平了。间隔的亮暗条纹间的高度差就是半波长。下面是一个玻璃镜的例子。这个镜子比较平，所以出来的条纹还算直。

菲索干涉仪对平面起伏的检测精度大约能到 1/20λ1/20 \lambda。

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