[0001] 本发明涉及光学检测技术领域，具体涉及一种基于干涉原理的光学实验装置。

[0002] 基于光的干涉，产生了如“牛顿环”、“劈尖干涉条纹”等众多经典的光学现象。通过将一束平行光束分为两束，当这两束平行光再次叠加重合时，将会产生各种干涉图样，利用这些干涉条纹可以检测光学薄膜的厚度、光波的波长、平凸透镜的曲率半径、液体的折射率、透镜的加工质量、光学元件的表面形貌等。

[0003] 在利用光的干涉测量光学薄膜的厚度、光波的波长、平凸透镜的曲率半径、液体的折射率等参数时，原理是通过几何公式将所需测量的参数与干涉条纹的间距联系起来，通过计算得到所需测量的参数。此类光学实验通常使用普通读数显微镜测量多个暗条纹之间的距离，然后利用公式进行计算得到所需参数。这需要测量者长时间数干涉条纹的个数并同时记录多个干涉条纹之间的实际距离。为了使明暗条纹的对比更加清晰，需要实验环境较为昏暗，实验者在此种环境下长时间在显微镜中进行大量读数和计数，这对实验者的耐心和细致程度要求很高。不仅如此，这样的测试方式不仅极易引起实验者眼睛疲劳造成读数错误，而且不同光线环境或不同实验者所读取的同一间距的差异也较大。

[0004] 因此，提供一种能更加精确且自动获得干涉条纹个数和干涉条纹之间距离的光学实验仪，然后利用公式计算出光学薄膜的厚度、光波的波长、平凸透镜的曲率半径、液体的折射率等参数的仪器显得尤为重要。

[0017] 参考图1‑图2，一种基于干涉原理的光学实验装置，包括：电脑和基座1，基座1设置在电脑的一侧；基座1上依次设置有摄像机构、样品放置机构和光源机构6，且摄像机构、样品放置机构和光源机构6位于同一水平线上；
样品放置机构、摄像机构分别与电脑电连接，电脑用于储存识别摄像机构所拍摄的光学干涉录像，并控制样品放置机构上升/下降。

[0018] 优选的，还包括拍摄箱，基座1、摄像机构、样品放置机构和光源机构6均设置在拍摄箱内，以使摄像机构达到更好的拍摄效果。

[0019] 优选的，摄像机构包括摄像头调节组件3和摄像头4；摄像头4设置在摄像头调节组件3上，摄像头调节组件3设置在基座1远离光源机构
6的一端；摄像头调节组件3用于带动摄像头4做远离/靠近样品放置机构的运动；
摄像头4与电脑连接，电脑用于储存识别摄像头4所拍摄的光学干涉录像。

[0020] 优选的，摄像头调节组件3包括摄像平台、固定座、第一滑块和第一丝杆；固定座设置在基座1远离光源机构的一端；第一丝杆可转动的设置在固定座上，并沿基座1的长度方向设置；第一丝杆的其中一端穿过固定座连接有第一旋钮；
第一滑块设置在第一丝杆上，并设置有与第一丝杆相配合的第一内螺纹；第一滑块的顶部与摄像平台的底部固定连接；
摄像头4设置在摄像平台上。

[0021] 优选的，摄像头4的镜头中央设置有十字叉丝。

[0022] 优选的，样品放置机构包括X‑Y轴调节组件2、样品升降台5和样品支架；X‑Y轴调节组件2设置在基座上，样品升降台5设置在X‑Y轴调节组件2上，样品支架固定在样品升降台5的顶部；样品支架用于放置光学元器件，X‑Y轴调节组件2和样品升降台
5相互配合用于调节光学元器件的相对位置；
样品升降台5与电脑连接。

[0023] 优选的，X‑Y轴调节组件2包括Y向底座、Y向滑板、X向底座和X向滑板；Y向底座固定安装在基座1上；Y向底座上设置有第二丝杆，第二丝杆沿基座1的宽度方向设置；第二丝杆的其中一端穿过Y向底座连接有第二旋钮；Y向滑板设置在第二丝杆上，并设置有与第二丝杆相配合的第二内螺纹；Y向滑板的顶部与X向底座的底部固定连接；
X向底座上设置有与第二丝杆垂直的第三丝杆，第三丝杆的其中一端穿过X向底座连接有第三旋钮；X向滑板设置在第三丝杆上，并设置有与第三丝杆相配合的第三内螺纹；
样品升降台设置在X向滑板的顶部。

[0024] 优选的，样品升降台5包括自动调节模块和手动调节模块；自动调节模块与电脑连接，电脑用于控制样品升降台5匀速上升/下降；手动调节模块包括第四旋钮，第四旋钮用于微调样品升降台的高度。

[0025] 优选的，电脑包括控制模块、图像识别模块和计时器；控制模块与自动调节模块连接，用于控制样品升降台匀速上升/下降，调节样品升降台5的升降速度；
图像识别模块与摄像头连接，图像识别模块用于储存识别摄像头所拍摄的光学干涉录像；
图像识别模块分别与控制模块、计时器连接。

[0026] 优选的，图像识别模块、控制模块、计时器三者相互配合自动记录镜头中央十字叉丝与干涉暗条纹重合时的时间，利用十字叉丝经过多个暗条纹的时间差乘以样品升降台匀速下降的速度得到多个暗条纹之间的距离；利用暗条纹之间的距离，图像识别模块将利用公式自动计算出光学薄膜的厚度、光波的波长、平凸透镜的曲率半径、液体的折射率参数的值；图像识别模块、控制模块、计时器三者相互配合识别干涉图样中十字叉丝与干涉条纹重合处升降台的位移，自动计算平凸透镜类光学元器件的曲率半径或劈尖类光学元器件的厚度或长度。
实施例2

[0027] 参考图3，本实施例为应用实施例1的光学实验装置，用于平凸透镜的曲率半径的测量方法，该测量方法包括：S1、在一平凸透镜的曲面一侧固定一平面玻璃，将固定完平面玻璃的平凸透镜放置于样品支架上，打开光源机构和电脑，调节摄像头的焦距和样品升降台的位置，使摄像头中的十字叉丝和平凸透镜所形成的干涉条纹在视野中清晰可见；
在本实施例中，平凸透镜的曲面一侧与平面玻璃紧贴设置。

[0028] S2、调节样品支架下方升降台的高低，微调平凸透镜装置的位置，使其中一根叉丝与样品升降台移动方向垂直，一根通过干涉环的中心；此时，十字叉丝刚好与干涉条纹下方40环暗纹重合，并以此为基准位置，如图3A所示；
S3、启用仪器，计时器开始计时，同时，样品升降台以某一速度开始匀速缓慢下降；
此时，视野中的叉丝不动，干涉圆环向下移动，叉丝与每一级暗环相切时，计时器将自动记录一次时间，直到十字叉丝刚好与干涉条纹上方40环暗纹重合，如图3C所示，计时结束；
S4、电脑中的图像识别模块、控制模块、计时器三者相互配合识别干涉图样中十字叉丝与干涉条纹重合处升降台的位移，自动计算平凸透镜类光学元器件的曲率半径R。

[0029] 在本实施例中，每一环暗纹间的距离为经过每一环暗纹间的时间差乘以升降台匀速下降的速度；由光学知识可知，平凸透镜与平面玻璃之间会形成中间薄两边厚的空气薄膜，当平行单色光垂直入射时，由于形成的相干光发生干涉，会形成以接触点为中心的一系列明暗交替的、中心疏而边缘密的同心环状条纹；在进行测量时，只要测量出多个暗环的直径，就可以利用最小二乘法，通过Excel线性拟合得到一条直线，而这条直线的斜率即为平凸透镜的曲率半径R。实施例3

[0030] 参考图4，本实施例为应用实施例1的光学实验装置，用于测定劈尖类光学元器件中空气薄膜的厚度的测量方法，该测量方法包括：S1、将一劈尖类光学元器件放置于样品支架上，打开光源机构和电脑，调节摄像头的焦距和样品升降台的位置，使摄像头中的十字叉丝和劈尖类光学元器件所形成的干涉条纹在视野中清晰可见；
S2、调节样品支架下方升降台的高低，微调光学元器件的位置，使其中一根的叉丝与升降台移动方向垂直，一根与第一级暗纹重合，并以此为基准位置，如图4A所示；
S3、启用仪器，计时器开始计时，同时，样品升降台以某一速度开始匀速缓慢下降；
此时，视野中的叉丝不动，平行干涉条纹向下移动，叉丝与每一级暗环相切时，计时器将自动记录一次时间，直到十字叉丝刚好与最后一级干涉暗条纹重合，如图4C所示，计时结束；
S4、电脑中的图像识别模块、控制模块、计时器三者相互配合识别干涉图样中十字叉丝与干涉条纹重合时的时间，利用十字叉丝经过多个暗条纹的时间差乘以样品升降台匀速下降的速度得到多个暗条纹之间的距离；利用暗条纹之间的距离，图像识别模块将利用公式自动计算出光学薄膜的厚度。

[0031] 在本实施例中，计时次数即为暗条纹的总个数；由光学知识可知，暗条纹的总个数乘以光波长的一半即为空气薄膜的厚度。

[0032] 以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。