Úloha 11: Interference
Postup měření:
Měření tloušťky tenké vrstvy se provádí na Michelsonově interferometru (ve skriptech dosud původní
verze podle Tolanského, ale prncip a vyhodnocení se neliší).
Obr. 1: Schéma Michelsonova interferometru.
Obr. 2: Michelsonův interferometr pro měření tloušťky tenkých vrstev. Použit je zelený laser, zelená
stopa na vzorku ukazuje měřené místo. Obraz vzorku je zvětšen čočkou na stínítko mimo obrázek.
Michelsonův interferometr je na obrácích 1 (schéma) a 2 (reálný). Na děliči svazku s světlo dělí ideálně
v poměru 1:1 do dvou větví a po odrazech na jednotlivých zrcátkách se oba svazky spojují a interferují
spolu. Intereference je konstruktivní, liší-li se dráha světla v obou větvích o celočíselný násobek vlnové
Zdroj světla
zrcátko
Dělič
svazku
zrcátko
Vystupuj
ící
svazek
L1
L2
Zdroj světla
- laser
Dělič
svazku
Zrcátko =
měřený
vzorek
Referenční
zrcátko
Spojná
čočka
Pomocné zrcátko
délky. Tedy platí-li 2L1-2L2=Nλ. Jestliže jedno ze zrcátek (například referenční zrcátko) mírně
nakloníme, bude se dráhový rozdíl měnit podél zrcátka. V obrazu pak uvidíme řadu interferenčních
proužků. Tento případ je ekvivalentem klínové vzduchové mezery v Tolanského mikroskopu. Měřený
vzorek pozorujeme na okraji vrstvy. Dráha světla je v oblasti, kde vrstva chybí, o dvojnásobek tloušťky
vrstvy větší oproti místu, kde se vrstva nachází. Na interferenčních obrázcích se objeví posun proužků
podobně jako ve skriptech.
Obr. 3: Vlevo celkový pohled na interferometr se stínítkem (nalevo od
monitoru). Vpravo dva vzorky pro měření. Na pravém z nich je zřetelné uspořádání: stříbrně lesklá je
měřená vrstva (řada malých obdelníků - hliník), zlatá je pomocná krycí vrstva, která kopíruje profil
podkladu. Tato krycí je důležitá pro viditelnost interference; interferenční jev je pozorovatelný pouze
na vysoce odrazivém vzorku, což zajišťuje kovová vrstva. Interference na čistém skleněném podkladu
je velice slabá, protože odraziost skla je malá. Měření se provádí na rozhraní, kde chybí hliníková
vrstva, označeném šipkou.
Vyhodnoťte fotografie interferenčních proužků. Vlnová délka zeleného laseru je 532 nm.
• Volitelná varianta A: Newtonova skla, není v on-line formě k dispozici.
• Volitelná varianta B: difrakce na mřížce
Každý obrží textový soubor s naměřenými polohami prvního a druhého difrakčního maxima pro
několik vzdáleností mřížky od stínítka. Vlnová délka červeného laseru je 632,8 nm.
Máte k dispozici data pro dvě mřížky. Určete hustotu vrypů každé z nich.
mřížka
laser
stínítko
Kamera Obraz