กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

ระนาบแสง

แผ่น เรียบทางแสง เป็นชิ้นส่วน กระจก เกรด ทางแสง ที่ผ่านการขัด และ ขัดเงา ให้เรียบมากบนด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน โดยปกติจะมีความเรียบเพียงไม่กี่สิบ นาโนเมตร...

ระนาบแสง

แผ่นฟิล์มบางสำหรับตรวจดูวัตถุในกล่อง มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ2.5 เซนติเมตร (1 นิ้ว)แผ่นที่สามจากด้านซ้ายวางตั้งขึ้น ทำให้เห็นความหนาได้ชัดเจน 
แผ่นเรียบแสง λ/20 ที่เคลือบด้วยอะลูมิเนียม ทำให้เกิดเป็นกระจกเงาพื้นผิวแรก
แผ่นเรียบแสงสองแผ่นได้รับการทดสอบโดยใช้แสงเลเซอร์ 589 นาโนเมตร แผ่นทั้งสองมีเส้นผ่านศูนย์กลาง2 นิ้ว (5.1 ซม.) และหนา 0.5 นิ้ว (13 มม.)พื้นผิวทั้งสองเรียบสนิทภายใน 1/10 ของความยาวคลื่นของแสง (58.9 นาโนเมตร) ดังที่แสดงโดยแถบเส้นตรงที่สมบูรณ์แบบ  

แผ่นเรียบทางแสงเป็นชิ้นส่วนกระจก เกรด ทางแสงที่ผ่านการขัดและขัดเงาให้เรียบมากบนด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน โดยปกติจะมีความเรียบเพียงไม่กี่สิบนาโนเมตร (หนึ่งในพันล้านของเมตร) ใช้ร่วมกับแสงโมโนโครมาติกเพื่อกำหนดความเรียบ (ความแม่นยำของพื้นผิว) ของพื้นผิวอื่นๆ (ไม่ว่าจะเป็นพื้นผิวทางแสง โลหะ เซรามิก หรืออื่นๆ) โดยอาศัย การแทรกสอด ของคลื่น [ 1 ]

เมื่อวางแผ่นเรียบแสงลงบนพื้นผิวอื่นแล้วฉายแสงลงไป คลื่นแสงจะสะท้อนจากทั้งพื้นผิวด้านล่างของแผ่นเรียบและพื้นผิวที่วางอยู่ ทำให้เกิดปรากฏการณ์คล้ายกับการแทรกสอดของฟิล์มบางคลื่นสะท้อนจะแทรกสอดกัน ทำให้เกิดลวดลายของแถบการแทรกสอดที่มองเห็นได้เป็นแถบสว่างและแถบมืด ระยะห่างระหว่างแถบจะแคบลงในบริเวณที่ช่องว่างเปลี่ยนแปลงเร็วขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าพื้นผิวใดพื้นผิวหนึ่งไม่เรียบ ปรากฏการณ์นี้เปรียบได้กับเส้นชั้นความสูงที่พบในแผนที่ พื้นผิวเรียบจะแสดงด้วยลวดลายของแถบตรงขนานกันและมีระยะห่างเท่ากัน ในขณะที่ลวดลายอื่นๆ บ่งชี้ถึงพื้นผิวที่ไม่เรียบ แถบสองแถบที่อยู่ติดกันบ่งชี้ถึงความแตกต่างของระดับความสูงครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ ดังนั้นโดยการนับแถบ เราสามารถวัดความแตกต่างของระดับความสูงของพื้นผิวได้แม่นยำกว่าหนึ่งไมโครเมตร

โดยปกติแล้ว แผ่นกระจกแบนสำหรับวัดแสงจะมีเพียงด้านเดียวจากสองด้านเท่านั้นที่ถูกทำให้เรียบตามค่าความคลาดเคลื่อนที่ระบุ และด้านที่เรียบนั้นจะถูกระบุด้วยลูกศรที่ขอบของแผ่นกระจก บางครั้งแผ่นกระจกแบนสำหรับวัดแสงจะถูกเคลือบด้วยสารเคลือบแสงและใช้เป็นกระจกเงา ที่มีความแม่นยำสูง หรือหน้าต่างแสงสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ เช่น ในเครื่องวัดการแทรกสอดแบบ Fabry–Pérotหรือโพรงเลเซอร์แผ่นกระจกแบนสำหรับวัดแสงยังใช้ประโยชน์ในด้านสเปกโทรโฟโตเมตรีได้อีกด้วย

การทดสอบความเรียบ

ทดสอบความเรียบของพื้นผิวด้วยแผ่นกระจกสะท้อนแสง พื้นผิวด้านซ้ายเรียบ ส่วนพื้นผิวด้านขวามีลักษณะเอียงโดยมีส่วนโค้งในสองทิศทางตั้งฉากกัน
การทดสอบพื้นผิวเรียบทางแสงซึ่งขนาดเชิงมุมของแหล่งกำเนิดแสงเล็กเกินไป แถบการแทรกสอดจะปรากฏเฉพาะในภาพสะท้อนเท่านั้น ดังนั้นแสงจึงต้องมีขนาดใหญ่กว่าพื้นผิวเรียบ

โดยปกติแล้วจะวางแผ่นเรียบทางแสงลงบนพื้นผิวเรียบที่ต้องการทดสอบ หากพื้นผิวสะอาดและสะท้อนแสงได้ดีพอ เมื่อฉายแสงสีขาวลงบนชิ้นงานทดสอบ จะเกิดแถบการแทรกสอดสีรุ้งขึ้น อย่างไรก็ตาม หากใช้แสงเอกรงค์ เช่น ฮีเลียม โซเดียมความดันต่ำ หรือเลเซอร์ ส่องไปยังชิ้นงาน จะเกิดแถบการแทรกสอดสีเข้มและสีอ่อนขึ้น แถบการแทรกสอดเหล่านี้จะช่วยกำหนดความเรียบของชิ้นงานเทียบกับแผ่นเรียบทางแสงได้ โดยมีความแม่นยำถึงเศษส่วนของความยาวคลื่นของแสง หากพื้นผิวทั้งสองเรียบเท่ากันและขนานกันอย่างสมบูรณ์ จะไม่เกิดแถบการแทรกสอด แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีอากาศติดอยู่ระหว่างพื้นผิว หากพื้นผิวเรียบ แต่มีฟองอากาศ เล็กๆ อยู่ระหว่างนั้น จะเกิดแถบการแทรกสอดที่เป็นเส้นตรงและขนานกัน ซึ่งบ่งบอกถึงมุมของฟองอากาศ (เช่น แถบการแทรกสอดที่มากขึ้นและบางกว่า แสดงว่าฟองอากาศมีความชันมากกว่า ในขณะที่แถบการแทรกสอดที่น้อยลงแต่กว้างกว่า แสดงว่าฟองอากาศมีความชันน้อยกว่า) รูปทรงของแถบยังบ่งบอกถึงรูปทรงของพื้นผิวทดสอบด้วย เนื่องจากแถบที่มีลักษณะโค้ง เส้นโค้ง หรือวงแหวน บ่งบอกถึงจุดสูงและต่ำบนพื้นผิว เช่น ขอบโค้งมน เนินเขาหรือหุบเขา หรือพื้นผิวนูนและเว้า[ 2 ]

การตระเตรียม

ทั้งแผ่นกระจกและพื้นผิวที่จะทดสอบต้องสะอาดมาก ฝุ่นละอองเพียงเล็กน้อยที่ตกลงไประหว่างพื้นผิวก็อาจทำให้ผลการทดสอบผิดพลาดได้ แม้แต่รอยเปื้อนหรือรอยนิ้วมือบนพื้นผิวก็อาจเพียงพอที่จะเปลี่ยนความกว้างของช่องว่างระหว่างพื้นผิวได้ ก่อนการทดสอบ พื้นผิวจะถูกทำความสะอาดอย่างละเอียดถี่ถ้วน โดยทั่วไป จะใช้ อะซิโตนเป็นสารทำความสะอาด เพราะมันละลายน้ำมันส่วนใหญ่ได้และระเหยไปจนหมดโดยไม่ทิ้งคราบตกค้าง โดยปกติแล้ว พื้นผิวจะถูกทำความสะอาดโดยใช้วิธี "ลาก" โดยใช้กระดาษทิชชูที่ไม่เป็นขุยและไม่ทำให้เกิดรอยขีดข่วน ชุบน้ำ ยืดออก และลากไปบนพื้นผิว เพื่อดึงสิ่งสกปรกออกไปด้วย กระบวนการนี้มักทำซ้ำหลายสิบครั้ง เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวสะอาดปราศจากสิ่งสกปรกอย่างสมบูรณ์ จะต้องใช้กระดาษทิชชูใหม่ทุกครั้ง เพื่อป้องกันการปนเปื้อนซ้ำของพื้นผิวจากฝุ่นและน้ำมันที่ถูกกำจัดออกไปก่อนหน้านี้

การทดสอบมักทำในห้องปลอดฝุ่นหรือสภาพแวดล้อมที่ปราศจากฝุ่น เพื่อป้องกันไม่ให้ฝุ่นเกาะบนพื้นผิวระหว่างการทำความสะอาดและการประกอบ บางครั้ง อาจประกอบพื้นผิวโดยการเลื่อนเข้าหากัน ซึ่งจะช่วยขจัดฝุ่นที่อาจตกลงบนพื้นผิวเรียบ การทดสอบมักทำในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอุณหภูมิเพื่อป้องกันการบิดเบี้ยวของกระจก และต้องทำบนพื้นผิวการทำงานที่มั่นคงมาก หลังจากทดสอบแล้ว พื้นผิวเรียบมักจะถูกทำความสะอาดอีกครั้งและเก็บไว้ในกล่องป้องกัน และมักจะเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอุณหภูมิจนกว่าจะนำกลับมาใช้ใหม่

แสงสว่าง

เพื่อให้ได้ผลการทดสอบที่ดีที่สุด จะใช้แสงโมโนโครมาติก ซึ่งประกอบด้วยความยาวคลื่นเดียวเท่านั้น ส่องสว่างแผ่นกระจก ในการแสดงแถบการแทรกสอดอย่างถูกต้อง จำเป็นต้องคำนึงถึงหลายปัจจัยเมื่อตั้งค่าแหล่งกำเนิดแสง เช่น มุมตกกระทบระหว่างแสงกับผู้สังเกตขนาดเชิงมุมของแหล่งกำเนิดแสงเมื่อเทียบกับรูม่านตา และความสม่ำเสมอของแหล่งกำเนิดแสงเมื่อสะท้อนจากกระจก

สามารถใช้แหล่งกำเนิดแสงเอกสีได้หลายแหล่ง เลเซอร์ส่วนใหญ่ปล่อยแสงที่มีแถบความถี่แคบมาก และมักเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่เหมาะสมเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนปล่อยแสงที่ 632 นาโนเมตร (สีแดง) ในขณะที่เลเซอร์ Nd:YAG ที่ เพิ่มความถี่เป็นสองเท่า ปล่อยแสงที่ 532 นาโนเมตร (สีเขียว) ไดโอดเลเซอร์และเลเซอร์โซลิดสเตทแบบใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสง หลายชนิด ปล่อยแสงสีแดง เหลือง เขียว น้ำเงิน หรือม่วงเลเซอร์ย้อมสีสามารถปรับจูนให้ปล่อยแสงได้เกือบทุกสี อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ยังประสบกับปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเลเซอร์สเปคเคิลซึ่งปรากฏให้เห็นในแถบการแทรกสอด 

สามารถใช้หลอดแก๊สหรือหลอดไอโลหะหลายชนิดได้เช่นกัน เมื่อใช้งานที่ความดันและกระแสไฟฟ้าต่ำ หลอดเหล่านี้โดยทั่วไปจะให้แสงในเส้นสเปกตรัม ต่างๆ โดยมีเส้นหนึ่งหรือสองเส้นที่เด่นที่สุด เนื่องจากเส้นเหล่านี้แคบมาก จึงสามารถใช้หลอดไฟร่วมกับตัวกรองที่มีแบนด์วิดท์แคบเพื่อแยกเส้นที่เด่นที่สุดได้ หลอดปล่อยประจุฮีเลียมจะให้เส้นที่ 587.6  นาโนเมตร (สีเหลือง) ในขณะที่หลอดไอปรอทจะให้เส้นที่ 546.1 นาโนเมตร (สีเขียวอมเหลือง) หลอด ไอแคดเมียมจะให้เส้นที่ 643.8  นาโนเมตร (สีแดง) แต่หลอดโซเดียมความดันต่ำจะให้เส้นที่ 589.3  นาโนเมตร (สีเหลือง) ในบรรดาหลอดไฟทั้งหมด หลอดโซเดียมความดันต่ำเป็นหลอดเดียวที่ให้เส้นเดียว จึงไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกรอง

แถบการแทรกสอดจะปรากฏเฉพาะในการสะท้อนของแหล่งกำเนิดแสง ดังนั้นแผ่นเรียบทางแสงจะต้องถูกมองจากมุมตกกระทบที่แสงส่องลงมาอย่างแม่นยำ หากมองจากมุมศูนย์องศา (จากด้านบนโดยตรง) แสงจะต้องอยู่ในมุมศูนย์องศาเช่นกัน เมื่อมุมมองเปลี่ยนไป มุมของแสงก็ต้องเปลี่ยนไปด้วย ต้องจัดวางตำแหน่งของแสงเพื่อให้สามารถมองเห็นการสะท้อนครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมด นอกจากนี้ ขนาดเชิงมุมของแหล่งกำเนิดแสงจะต้องใหญ่กว่าดวงตาหลายเท่า ตัวอย่างเช่น หากใช้หลอดไฟไส้ แถบการแทรกสอดอาจปรากฏเฉพาะในการสะท้อนของไส้หลอดเท่านั้น การขยับหลอดไฟให้ใกล้กับแผ่นเรียบมากขึ้น ขนาดเชิงมุมจะใหญ่ขึ้น และไส้หลอดอาจปรากฏครอบคลุมแผ่นเรียบทั้งหมด ทำให้ได้ค่าที่ชัดเจนขึ้น บางครั้ง อาจใช้ ตัวกระจาย แสง เช่นการเคลือบผงภายในหลอดไฟฝ้า เพื่อให้เกิดการสะท้อนที่สม่ำเสมอจากกระจก โดยทั่วไป การวัดจะแม่นยำมากขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดแสงอยู่ใกล้กับแผ่นเรียบมากที่สุด แต่ดวงตาอยู่ห่างออกไปมากที่สุด[ 3 ]

การเกิดแถบการแทรกสอดเกิดขึ้นได้อย่างไร

หลักการทำงานของการแทรกสอด ระยะห่างระหว่างแถบสว่าง (a) และแถบมืด (b) แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงความยาวของเส้นทางแสงเป็น 1/2 ของความยาวคลื่น ดังนั้นความกว้างของช่องว่างจึงเปลี่ยนแปลงไปเป็น 1/4 ของความยาวคลื่น ดังนั้นระยะห่างระหว่างแถบสว่างหรือแถบมืดสองแถบจึงแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของช่องว่างเป็น 1/2 ของความยาวคลื่น ช่องว่างระหว่างพื้นผิวและความยาวคลื่นของคลื่นแสงนั้นถูกขยายให้ใหญ่เกินจริง

แผนภาพแสดงแผ่นกระจกแบนวางอยู่บนพื้นผิวที่จะทดสอบ เว้นแต่ว่าพื้นผิวทั้งสองจะเรียบสนิท จะมีช่องว่างเล็กๆ ระหว่างกัน (ดังแสดงในภาพ) ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามรูปทรงของพื้นผิว แสงเอกรงค์ (สีแดง) ส่องผ่านแผ่นกระจกแบนและสะท้อนจากทั้งพื้นผิวด้านล่างของแผ่นกระจกแบนและพื้นผิวด้านบนของชิ้นงานทดสอบ รังสีสะท้อนทั้งสองรวมกันและซ้อนทับกันอย่างไรก็ตาม รังสีที่สะท้อนจากพื้นผิวด้านล่างจะเดินทางเป็นระยะทางที่ยาวกว่า ระยะทางที่เพิ่มขึ้นนี้เท่ากับสองเท่าของช่องว่างระหว่างพื้นผิว นอกจากนี้ รังสีที่สะท้อนจากพื้นผิวด้านล่างจะเกิดการกลับเฟส 180° ในขณะที่การสะท้อนภายในของรังสีอีกอันจากด้านล่างของแผ่นกระจกแบนจะไม่ทำให้เกิดการกลับเฟส ความสว่างของแสงสะท้อนขึ้นอยู่กับความแตกต่างของระยะทางของรังสีทั้งสอง

  1. การแทรกสอดแบบเสริมกัน : ในบริเวณที่ความแตกต่างของความยาวเส้นทางระหว่างรังสีทั้งสองเท่ากับจำนวนคี่เท่าของครึ่งความยาวคลื่น (λ/2) ของคลื่นแสง คลื่นสะท้อนจะอยู่ในเฟสเดียวกันดังนั้น "จุดต่ำสุด" และ "จุดสูงสุด" ของคลื่นจะตรงกัน ด้วยเหตุนี้ คลื่นจะเสริมกัน (บวกกัน) และความเข้มของแสงที่ได้จะมากขึ้น ส่งผลให้สังเกตเห็นบริเวณที่สว่างกว่า
  2. การแทรกสอดแบบหักล้าง : ในตำแหน่งอื่นๆ ที่ความแตกต่างของความยาวเส้นทางเท่ากับจำนวนเท่าของครึ่งความยาวคลื่น คลื่นสะท้อนจะต่างเฟสกัน 180° ดังนั้น "จุดต่ำสุด" ของคลื่นหนึ่งจะตรงกับ "จุดสูงสุด" ของคลื่นอีกคลื่นหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ คลื่นจะหักล้างกัน (ลบกัน) และความเข้มของแสงที่ได้จะอ่อนลงหรือเป็นศูนย์ ส่งผลให้สังเกตเห็นบริเวณมืดในบริเวณนั้น

หากช่องว่างระหว่างพื้นผิวไม่คงที่ การรบกวนนี้จะทำให้เกิดลวดลายของเส้นหรือแถบสว่างและมืดที่เรียกว่า " แถบการรบกวน " ปรากฏบนพื้นผิว ซึ่งคล้ายกับเส้นชั้นความสูงบนแผนที่ที่แสดงความแตกต่างของระดับความสูงของพื้นผิวทดสอบด้านล่าง ช่องว่างระหว่างพื้นผิวจะคงที่ตลอดแนวแถบการรบกวน ความแตกต่างของความยาวเส้นทางระหว่างแถบสว่างหรือมืดที่อยู่ติดกันสองแถบคือหนึ่งความยาวคลื่นของแสง ดังนั้นความแตกต่างของช่องว่างระหว่างพื้นผิวจึงเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น เนื่องจากความยาวคลื่นของแสงนั้นเล็กมาก เทคนิคนี้จึงสามารถวัดความเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความเรียบได้ ตัวอย่างเช่น ความยาวคลื่นของแสงสีแดงอยู่ที่ประมาณ 700  นาโนเมตร ดังนั้นความแตกต่างของความสูงระหว่างสองแถบจึงเป็นครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นนั้น หรือ 350  นาโนเมตร ซึ่งประมาณ 1/100 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์

การพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์

การเปลี่ยนแปลงความสว่างของแสงสะท้อนเป็นฟังก์ชันของความกว้างของช่องว่าง{\displaystyle d\,}สามารถหาได้โดยการหาอนุพันธ์ของสูตรสำหรับผลรวมของคลื่นสะท้อนทั้งสอง สมมติว่า แกน zอยู่ในทิศทางของรังสีสะท้อน และเพื่อความง่าย ให้สมมติว่าความเข้มAของรังสีแสงสะท้อนทั้งสองเท่ากัน (ซึ่งแทบจะไม่เป็นความจริง แต่ผลจากความแตกต่างของความเข้มจะทำให้ความแตกต่างระหว่างแถบสว่างและแถบมืดลดลง) สมการสำหรับสนามไฟฟ้าของ รังสีแสง ไซน์ที่สะท้อนจากพื้นผิวด้านบนซึ่งเคลื่อนที่ไปตามแกน z คือ

อี1(z,ที)=เอคอส(2πzλωที){\displaystyle E_{1}(z,t)=A\cos \left({\frac {2\pi z}{\lambda }}-\omega t\right)}

ที่ไหนเอ{\displaystyle A\,}คือแอมพลิจูดสูงสุด λ คือความยาวคลื่น และω=2πเอฟ{\displaystyle \omega =2\pi f\,}คือความถี่เชิงมุมของคลื่น รังสีที่สะท้อนจากพื้นผิวด้านล่างจะล่าช้าเนื่องจากความยาวเส้นทางที่เพิ่มขึ้นและการกลับเฟส 180° ที่จุดสะท้อน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสϕ{\displaystyle \phi \,}เมื่อเทียบกับรังสีด้านบน

อี2(z,ที)=เอคอส(2πzλωที+ϕ){\displaystyle E_{2}(z,t)=A\cos \left({\frac {2\pi z}{\lambda }}-\omega t+\phi \right)\,}

ที่ไหนϕ{\textstyle \phi \,}คือความแตกต่างของเฟสระหว่างคลื่นในหน่วยเรเดียนคลื่นทั้งสองจะซ้อนทับกันและรวมกัน ผลรวมของสนามไฟฟ้าของคลื่นทั้งสองคือ

อี=อี1+อี2=เอ[คอส(2πzλωที)+คอส(2πzλωที+ϕ)]{\displaystyle E=E_{1}+E_{2}=A\left[\cos \left({\frac {2\pi z}{\lambda }}-\omega t\right)+\cos \left({\frac {2\pi z}{\lambda }}-\omega t+\phi \right)\right]\,}

โดยใช้เอกลักษณ์ตรีโกณมิติสำหรับผลรวมของโคไซน์สองค่า:คอสเอ+คอส=2คอส(เอ+2)คอส(เอ2){\displaystyle \cos a+\cos b=2\cos \left({a+b \over 2}\right)\cos \left({ab \over 2}\right)\,}สามารถเขียนได้ดังนี้

อี=2เอคอส(ϕ2)คอส(2πzλωที+ϕ2){\displaystyle E=2A\cos \left({\phi \over 2}\right)\cos \left({2\pi z \over \lambda }-\omega t+{\phi \over 2}\right)\,}

นี่แสดงถึงคลื่นที่มีความยาวคลื่นเดิม ซึ่งแอมพลิจูดเป็นสัดส่วนกับโคไซน์ของϕ2{\textstyle {\frac {\phi }{2}}}ดังนั้นความสว่างของแสงสะท้อนจึงเป็น ฟังก์ชัน ไซน์ที่ แกว่งไปมาตาม ความกว้างของช่องว่างdความแตกต่างของเฟสϕ{\textstyle \phi }เท่ากับผลรวมของการเลื่อนเฟส2πλ(2){\textstyle {2\pi \over \lambda }(2d)\,}เนื่องจากความแตกต่างของความยาวเส้นทาง 2d และการเปลี่ยนเฟสเพิ่มเติม 180° ที่จุดสะท้อน

ϕ=4πλ+π=2π(2λ+12){\displaystyle \phi ={4\pi d \over \lambda }+\pi =2\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)}

ดังนั้นสนามไฟฟ้าของคลื่นที่เกิดขึ้นจะเป็น

อี=2เอคอส[π(2λ+12)]คอส[2πzλωที+π(2λ+12)]{\displaystyle E=2A\cos \left[\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)\right]\cos \left[{2\pi z \over \lambda }-\omega t+\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)\right]\,}

นี่แสดงถึงคลื่นสั่นที่มีขนาดแปรผันแบบไซน์ระหว่าง2เอ{\displaystyle 2A}และศูนย์เช่นกัน{\displaystyle d}เพิ่มขึ้น

  • การแทรกสอดแบบเสริมกัน : ความสว่างจะสูงสุดในบริเวณใด|คอสπ(2λ+12)|=1{\displaystyle \left|\cos \pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)\right|=1\,}ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ
    π(2λ+12)=nπ,n0,1,2,=(n12)λ2{\displaystyle {\begin{aligned}\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)&=n\pi ,\quad n\in {0,1,2,\ldots }\\\Rightarrow d&=\left(n-{1 \over 2}\right){\lambda \over 2}\end{aligned}}}

=λ4,3λ4,5λ4,{\displaystyle \Rightarrow d={\lambda \over 4},{3\lambda \over 4},{5\lambda \over 4},\ldots }

  • การแทรกสอดแบบหักล้าง : ความสว่างจะเป็นศูนย์ (หรือในกรณีทั่วไปคือค่าต่ำสุด) ณ จุดที่ |คอสπ(2λ+12)|=0{\displaystyle \left|\cos \pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)\right|=0\,}ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ
    π(2λ+12)=(n+12)π,n0,1,2,=nλ2{\displaystyle {\begin{aligned}\pi \left({2d \over \lambda }+{1 \over 2}\right)&=\left(n+{1 \over 2}\right)\pi ,\quad n\in {0,1,2,\ldots }\\\Rightarrow d&=n{\lambda \over 2}\end{aligned}}}

=0,2λ4,4λ4,6λ4,{\displaystyle \Rightarrow d=0,{2\lambda \over 4},{4\lambda \over 4},{6\lambda \over 4},\ldots }

ดังนั้นแถบสว่างและแถบมืดจึงสลับกัน โดยระยะห่างระหว่างแถบสว่างหรือแถบมืดที่อยู่ติดกันสองแถบแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงความยาวของช่องว่างเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น (λ/2)

ความแม่นยำและข้อผิดพลาด

แผ่นเรียบ λ/10 สองแผ่นที่ความยาวคลื่น 589  นาโนเมตร แม้ว่าพื้นผิวทั้งสองจะมีรอยไม่เรียบอยู่บ้าง แต่การทดสอบแสดงให้เห็นว่าทั้งสองแผ่นเรียบสัมพันธ์กัน เมื่อบิดงอมากขึ้น แถบแสงบางๆ จะขยายกว้างขึ้นจนเหลือเพียงแถบแสงเดียว
ภาพถ่ายความร้อนของแผ่นกระจกเรียบหลังจากจับต้องเพียงไม่กี่วินาที บริเวณที่ร้อนกว่าจะทำให้ความหนาของแผ่นกระจกเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับบริเวณที่เย็นกว่า ส่งผลให้พื้นผิวบิดเบี้ยวไปตามนั้น

โดยขัดกับสัญชาตญาณแล้ว แถบการแทรกสอดไม่ได้เกิดขึ้นภายในช่องว่างหรือพื้นผิวเรียบเอง แท้จริงแล้วแถบการแทรกสอดเกิดขึ้นเมื่อคลื่นแสงทั้งหมดมาบรรจบกันที่ดวงตาหรือกล้อง ทำให้เกิดภาพ เนื่องจากภาพเป็นผลรวมของหน้าคลื่นที่มาบรรจบกันและแทรกสอดกัน ดังนั้นความเรียบของชิ้นงานทดสอบจึงสามารถวัดได้เทียบกับความเรียบของพื้นผิวเรียบทางแสงเท่านั้น ความเบี่ยงเบนใดๆ บนพื้นผิวเรียบจะถูกบวกเพิ่มเข้าไปในความเบี่ยงเบนบนพื้นผิวทดสอบ ดังนั้น พื้นผิวที่ขัดเงาจนมีความเรียบ λ/4 จึงไม่สามารถทดสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยพื้นผิวเรียบ λ/4 เนื่องจากไม่สามารถระบุได้ว่าข้อผิดพลาดอยู่ที่ใด แต่สามารถเปิดเผยรูปทรงของมันได้โดยการทดสอบด้วยพื้นผิวที่แม่นยำกว่า เช่น พื้นผิวเรียบทางแสง λ/20 หรือ λ/50 นอกจากนี้ยังหมายความว่าทั้งแสงและมุมมองมีผลต่อความแม่นยำของผลลัพธ์ เมื่อส่องสว่างหรือมองจากมุมหนึ่ง ระยะทางที่แสงต้องเดินทางข้ามช่องว่างจะยาวกว่าเมื่อมองและส่องสว่างตรงๆ ดังนั้น เมื่อมุมตกกระทบชันขึ้น แถบแสงก็จะปรากฏว่าเคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงไปด้วย มุมตกกระทบศูนย์องศามักจะเป็นมุมที่เหมาะสมที่สุด ทั้งสำหรับการส่องสว่างและการมองเห็น น่าเสียดายที่โดยปกติแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะได้มุมนี้ด้วยตาเปล่าเครื่องวัดการแทรกสอด หลายเครื่อง ใช้ตัวแยกแสงเพื่อให้ได้มุมดังกล่าว เนื่องจากผลลัพธ์สัมพันธ์กับความยาวคลื่นของแสง ความแม่นยำจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการใช้แสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า แม้ว่า เส้น 632 นาโนเมตรจากเลเซอร์ฮีเลียม-นีออนมักจะถูกใช้เป็นมาตรฐานก็ตาม[ 4 ]

ไม่มีพื้นผิวใดที่เรียบสนิท ดังนั้น ข้อผิดพลาดหรือความไม่สม่ำเสมอใดๆ ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวสำหรับการทดสอบทางแสงจะส่งผลต่อผลการทดสอบ พื้นผิวสำหรับการทดสอบทางแสงมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก ซึ่งอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของพื้นผิวชั่วคราวอันเนื่องมาจากการขยายตัวทางความร้อน ที่ไม่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปแล้วกระจกมักมี การนำความร้อนที่ไม่ดีทำให้ใช้เวลานานในการเข้าสู่สมดุลทางความร้อนการสัมผัสพื้นผิวเพียงอย่างเดียวก็สามารถถ่ายเทความร้อนได้มากพอที่จะทำให้ผลลัพธ์ผิดเพี้ยน ดังนั้นจึงมีการใช้กระจกเช่นซิลิกาหลอมเหลวหรือโบโรซิลิเกตซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำมาก กระจกต้องแข็งและมีความเสถียรสูง และมักจะหนามากเพื่อป้องกันการงอ เมื่อทำการวัดในระดับนาโนเมตร แรงกดเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้กระจกงอมากพอที่จะทำให้ผลลัพธ์ผิดเพี้ยนได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีพื้นผิวการทำงานที่เรียบและมั่นคงมาก ซึ่งสามารถทำการทดสอบได้ เพื่อป้องกันไม่ให้ทั้งพื้นผิวและชิ้นงานทดสอบยุบตัวลงภายใต้น้ำหนักรวมกัน บ่อยครั้ง ที่ใช้ แผ่นพื้นผิว ที่ผ่านการเจียระไนอย่างแม่นยำ เป็นพื้นผิวการทำงาน เพื่อให้ได้โต๊ะที่มั่นคงสำหรับการทดสอบ เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบสนิทมากยิ่งขึ้น บางครั้งอาจทำการทดสอบโดยวางพื้นผิวทดสอบไว้บนแผ่นเรียบทางแสงอีกแผ่นหนึ่ง โดยวางพื้นผิวทดสอบไว้ตรงกลาง

ความเรียบสนิท

ความเรียบสัมบูรณ์คือความเรียบของวัตถุเมื่อวัดเทียบกับมาตราส่วนสัมบูรณ์ซึ่งพื้นผิวอ้างอิง (มาตรฐาน) ปราศจากความไม่สม่ำเสมอโดยสิ้นเชิง ความเรียบของพื้นผิวแสงใดๆ จะสัมพันธ์กับความเรียบของมาตรฐาน ดั้งเดิม ที่ใช้ในการสอบเทียบ ดังนั้น เนื่องจากพื้นผิวทั้งสองมีความไม่สม่ำเสมออยู่บ้าง จึงมีวิธีน้อยมากที่จะทราบความเรียบสัมบูรณ์ที่แท้จริงของพื้นผิวแสงใดๆ พื้นผิวเดียวที่สามารถบรรลุความเรียบสัมบูรณ์ได้เกือบทั้งหมดคือพื้นผิวของเหลว เช่น ปรอท และบางครั้งสามารถอ่านค่าความเรียบได้ภายใน λ/100 ซึ่งเทียบเท่ากับค่าเบี่ยงเบนเพียง 6.32  นาโนเมตร (632  นาโนเมตร/100) อย่างไรก็ตาม พื้นผิวของเหลวนั้นใช้งานและจัดตำแหน่งได้ยากมาก ดังนั้นโดยทั่วไปจึงใช้เฉพาะเมื่อเตรียมพื้นผิวมาตรฐานสำหรับการสอบเทียบพื้นผิวอื่นๆ เท่านั้น[ 5 ]

วิธีการอื่นในการกำหนดความเรียบสัมบูรณ์คือ "การทดสอบสามแผ่นเรียบ" ในการทดสอบนี้ จะทำการทดสอบแผ่นเรียบสามแผ่นที่มีขนาดและรูปร่างเท่ากัน โดยการวิเคราะห์รูปแบบและการเปลี่ยนแปลงเฟส ที่แตกต่างกัน จะสามารถคาดการณ์รูปทรงสัมบูรณ์ของแต่ละพื้นผิวได้ โดยปกติแล้วจะต้องทดสอบอย่างน้อยสิบสองครั้ง โดยตรวจสอบแต่ละแผ่นเรียบเทียบกับแผ่นเรียบอื่นๆ อย่างน้อยสองทิศทาง เพื่อขจัดข้อผิดพลาด บางครั้งอาจทดสอบแผ่นเรียบโดยวางตั้งฉาก แทนที่จะวางราบ เพื่อช่วยป้องกันการหย่อนคล้อย[ 6 ] [ 7 ]

การบิด

แผ่นกระจกเรียบที่ใช้ในการสอบเทียบชิ้นส่วนโลหะ

การบิดตัวเกิดขึ้นเมื่ออากาศเกือบทั้งหมดถูกบีบออกไปจากระหว่างพื้นผิว ทำให้พื้นผิวทั้งสองยึดติดกันแน่น โดยส่วนหนึ่งเกิดจากสุญญากาศระหว่างพื้นผิว ยิ่งพื้นผิวเรียบมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งบิดตัวเข้าหากันได้ดีขึ้นเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความเรียบนั้นครอบคลุมไปจนถึงขอบ หากพื้นผิวสองชิ้นเรียบมาก พวกมันอาจบิดตัวเข้าหากันแน่นจนต้องใช้แรงมากในการแยกออกจากกัน

โดยทั่วไปแล้ว แถบการแทรกสอดจะปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อแผ่นเรียบทางแสงเริ่มแนบสนิทกับพื้นผิวที่ทดสอบ หากพื้นผิวสะอาดและเรียบมาก แผ่นเรียบจะเริ่มแนบสนิทเกือบจะทันทีหลังจากสัมผัสกันครั้งแรก หลังจากที่การแนบสนิทเริ่มต้นขึ้น เมื่ออากาศค่อยๆ ถูกดันออกไปจากระหว่างพื้นผิว จะเกิดเป็นลิ่มทางแสงขึ้นระหว่างพื้นผิว แถบการแทรกสอดจะเกิดขึ้นตั้งฉากกับลิ่มนี้ เมื่ออากาศถูกดันออกไป แถบการแทรกสอดจะปรากฏว่าเคลื่อนที่ไปยังช่องว่างที่หนาที่สุด กระจายออกและกว้างขึ้น แต่มีจำนวนน้อยลง เมื่ออากาศถูกดันออกไป สุญญากาศที่ยึดพื้นผิวเข้าด้วยกันจะแข็งแรงขึ้น โดยปกติแล้วไม่ควรปล่อยให้แผ่นเรียบทางแสงแนบสนิทกับพื้นผิวจนเกินไป มิฉะนั้นอาจเกิดรอยขีดข่วนหรือแตกหักได้เมื่อแยกออกจากกัน ในบางกรณี หากทิ้งไว้หลายชั่วโมง อาจต้องใช้บล็อกไม้เพื่อเคาะให้แยกออกจากกัน การทดสอบความเรียบด้วยแผ่นเรียบทางแสงมักจะทำทันทีที่เกิดรูปแบบการแทรกสอดที่ใช้งานได้ และจากนั้นจึงแยกพื้นผิวออกจากกันก่อนที่มันจะแนบสนิทจนเกินไป เนื่องจากมุมของลิ่มนั้นตื้นมากและช่องว่างนั้นเล็กมาก การบิดผ้าอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงจึงจะเสร็จสมบูรณ์ การเลื่อนผ้าแบนๆ ไปตามพื้นผิวจะช่วยเร่งการบิดได้ แต่การพยายามบีบอากาศออกจะมีผลเพียงเล็กน้อย

หากพื้นผิวไม่เรียบเพียงพอ หากมีฟิล์มน้ำมันหรือสิ่งสกปรกอยู่บนพื้นผิว หรือหากมีฝุ่นละอองเล็กน้อยตกลงระหว่างพื้นผิว อาจทำให้ไม่สามารถบิดได้เลย ดังนั้น พื้นผิวต้องสะอาดมากและปราศจากเศษสิ่งสกปรกเพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำ[ 8 ]

การกำหนดรูปทรงพื้นผิว

  1. การบิดเริ่มต้น 532 นาโนเมตร
  2. การบิดเบื้องต้น, แสงสีขาว,
  3. การบิดผ้า 1 ชั่วโมง
  4. บิดผ้า 2 ชั่วโมง
  5. บิดจนแห้งสนิท
  6. บิดจนแห้งสนิทภายใต้แสงสีขาว หน้าต่างมีลักษณะเว้าเล็กน้อย ไม่ใช่แบบนูน
การทดสอบความเรียบของหน้าต่างกระจกโฟลต โดยการวางไม้บรรทัดขวางภาพ ใกล้กับแถบแสง และนับจำนวนแถบแสงที่ตัดผ่านไม้บรรทัด จะสามารถวัดความเรียบของพื้นผิวตามแนวเส้นใดๆ ได้ หน้าต่างนี้มีความเรียบ 4–6λ (~2100–3100 นาโนเมตร) ต่อหนึ่งนิ้ว 
การทดสอบพื้นผิวด้วยแสงในสีเขียวและสีแดง ความยาวคลื่นเกือบจะเป็น คู่ตรงข้ามแบบฮาร์มอ นิก (สีเขียวสั้นกว่า λ/4) ดังนั้นแถบการแทรกสอดจึงทับซ้อนกันทุกๆ แถบสีแดงที่สี่ (ทุกๆ แถบสีเขียวที่ห้า) ทำให้เกิดการแทรกสอดและเกิดเป็นแถบสีเหลือง

ริ้วเหล่านี้มีลักษณะคล้ายเส้นบน แผนที่ ภูมิประเทศโดยริ้วจะตั้งฉากกับช่องว่างระหว่างพื้นผิวเสมอ เมื่อเริ่มบิดตัวครั้งแรก มุมของช่องว่างอากาศจะมีขนาดใหญ่ และริ้วจะดูคล้ายกับเส้นตารางภูมิประเทศ หากริ้วเป็นเส้นตรง แสดงว่าพื้นผิวนั้นราบเรียบ หากปล่อยให้พื้นผิวบิดตัวจนขนานกัน ริ้วตรงจะกว้างขึ้นจนเหลือเพียงริ้วสีเข้ม และจะหายไปในที่สุด หากพื้นผิวไม่ราบเรียบ เส้นตารางจะมีส่วนโค้งอยู่บ้าง ซึ่งบ่งบอกถึงลักษณะภูมิประเทศของพื้นผิว ริ้วตรงที่มีส่วนโค้งอาจบ่งบอกถึงเนินสูงหรือแอ่ง ริ้วตรงที่มีรูปตัว "V" ตรงกลางบ่งบอกถึงสันเขาหรือหุบเขาที่พาดผ่านตรงกลาง ในขณะที่ริ้วตรงที่มีส่วนโค้งใกล้ปลายบ่งบอกถึงขอบที่โค้งมนหรือมีขอบยกสูง

หากพื้นผิวไม่เรียบสนิท เมื่อบิดผ้าไปเรื่อยๆ ขอบริ้วจะกว้างขึ้นและโค้งงอมากขึ้น เมื่อบิดจนหมดแล้ว ขอบริ้วจะคล้ายกับเส้นโค้งแสดงระดับความโค้งของพื้นผิว ขอบริ้วที่โค้งมนแสดงถึงพื้นผิวที่ลาดเอียงเล็กน้อยหรือเป็นทรงกระบอกเล็กน้อย ในขณะที่มุมที่แคบในขอบริ้วแสดงถึงมุมแหลมบนพื้นผิว วงกลมเล็กๆ อาจแสดงถึงส่วนที่นูนหรือบุ๋ม ในขณะที่วงกลมซ้อนกันแสดงถึงรูปทรงกรวย วงกลมซ้อนกันที่เว้นระยะห่างไม่เท่ากันแสดงถึงพื้นผิวที่นูนหรือเว้า ก่อนที่พื้นผิวจะบิดจนหมดแล้ว ขอบริ้วเหล่านี้จะบิดเบี้ยวเนื่องจากมุมที่เพิ่มเข้ามาของลิ่มอากาศ เปลี่ยนเป็นเส้นโค้งแสดงระดับความโค้งเมื่ออากาศถูกดันออกไปอย่างช้าๆ

แถบมืดเดี่ยวจะมีช่องว่างที่มีความหนาเท่ากัน โดยลากเส้นไปตามความยาวของแถบทั้งหมด แถบสว่างที่อยู่ติดกันจะแสดงความหนาที่แคบกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น หรือกว้างกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น แถบที่บางและอยู่ใกล้กันมากขึ้นจะทำให้ความชันสูงขึ้น ในขณะที่แถบที่กว้างกว่าและอยู่ห่างกันมากขึ้นจะแสดงความชันที่ตื้นกว่า น่าเสียดายที่การดูแถบเพียงครั้งเดียวไม่สามารถบอกได้ว่าแถบเหล่านั้นแสดงถึงความชันขึ้นหรือลง เนื่องจากแถบที่อยู่ติดกันอาจไปในทิศทางใดก็ได้ วงแหวนของวงกลมศูนย์กลางเดียวกันอาจบ่งชี้ว่าพื้นผิวนั้นเว้าหรือนูน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่คล้ายกับภาพลวงตาหน้ากากกลวง

มีสามวิธีในการทดสอบรูปทรงของพื้นผิว แต่ที่พบได้บ่อยที่สุดคือ "การทดสอบด้วยแรงกดจากนิ้ว" ในการทดสอบนี้ จะใช้แรงกดเล็กน้อยกับพื้นผิวเรียบ เพื่อดูว่าริ้วสีเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด ริ้วสีจะเคลื่อนที่ออกห่างจากปลายด้านแคบของลิ่ม หากพื้นผิวที่ทดสอบเป็นเว้า เมื่อกดลงตรงกลางของวงแหวน พื้นผิวเรียบจะงอเล็กน้อย และริ้วสีจะดูเหมือนเคลื่อนที่เข้าด้านใน อย่างไรก็ตาม หากพื้นผิวเป็นนูน พื้นผิวเรียบจะสัมผัสกับพื้นผิว ณ จุดนั้น ดังนั้นจึงไม่มีพื้นที่ให้งอ ริ้วสีจึงจะยังคงอยู่นิ่ง เพียงแต่ขยายกว้างขึ้นเล็กน้อย หากกดที่ขอบของพื้นผิวเรียบ จะเกิดเหตุการณ์คล้ายกัน หากพื้นผิวเป็นนูน พื้นผิวเรียบจะโยกเล็กน้อย ทำให้ริ้วสีเคลื่อนที่เข้าหานิ้ว อย่างไรก็ตาม หากพื้นผิวเป็นเว้า พื้นผิวเรียบจะงอเล็กน้อย และริ้วสีจะเคลื่อนที่ออกจากนิ้วเข้าหาตรงกลาง แม้ว่าการทดสอบนี้จะเรียกว่าการทดสอบแรงกดด้วย "นิ้ว" แต่โดยทั่วไปมักใช้ไม้หรือเครื่องมืออื่น ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการทำให้แก้วร้อน (โดยน้ำหนักของไม้จิ้มฟันเพียงอย่างเดียวก็มักจะให้แรงกดเพียงพอแล้ว)

อีกวิธีหนึ่งคือการนำพื้นผิวเรียบไปสัมผัสกับแสงสีขาว เพื่อให้เกิดริ้วสีรุ้ง จากนั้นจึงกดลงตรงกลาง หากพื้นผิวเว้า จะเกิดการสัมผัสเป็นจุดๆ ตามขอบ และริ้วสีด้านนอกจะเปลี่ยนเป็นสีเข้ม หากพื้นผิวโค้ง จะเกิดการสัมผัสเป็นจุดๆ ตรงกลาง และริ้วสีตรงกลางจะเปลี่ยนเป็นสีเข้ม คล้ายกับการอบชุบสีของเหล็ก ริ้วสีจะออกสีน้ำตาลอ่อนๆ ที่ด้านแคบกว่า และสีน้ำเงินที่ด้านกว้างกว่า ดังนั้นหากพื้นผิวเว้า สีน้ำเงินจะอยู่ด้านในของวงแหวน แต่ถ้าโค้ง สีน้ำเงินจะอยู่ด้านนอก

วิธีที่สามเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนสายตาสัมพันธ์กับพื้นผิวเรียบ เมื่อเคลื่อนสายตาจากมุมตกกระทบศูนย์องศาไปยังมุมเฉียง แถบแสงจะปรากฏว่าเคลื่อนที่ หากพื้นผิวที่ทดสอบเป็นเว้า แถบแสงจะปรากฏว่าเคลื่อนเข้าหาจุดศูนย์กลาง หากพื้นผิวเป็นนูน แถบแสงจะเคลื่อนออกห่างจากจุดศูนย์กลาง เพื่อให้ได้การอ่านพื้นผิวที่แม่นยำอย่างแท้จริง โดยปกติควรทำการทดสอบในทิศทางที่แตกต่างกันอย่างน้อยสองทิศทาง เนื่องจากเส้นตาราง แถบแสงจึงแสดงเพียงส่วนหนึ่งของตาราง ดังนั้นร่องที่วิ่งผ่านพื้นผิวอาจแสดงเป็นเพียงการโค้งงอเล็กน้อยในแถบแสงหากขนานกับร่อง อย่างไรก็ตาม หากหมุนพื้นผิวเรียบ 90 องศาและทดสอบใหม่ แถบแสงจะตั้งฉากกับร่องและจะปรากฏเป็นแถวของเส้นโค้งรูปตัว V หรือ U ในแถบแสง การทดสอบในทิศทางมากกว่าหนึ่งทิศทางจะช่วยให้สร้างแผนที่พื้นผิวได้ดีขึ้น[ 9 ]

เสถียรภาพในระยะยาว

ภายใต้การดูแลและการใช้งานที่เหมาะสม แผ่นเรียบแสงจำเป็นต้องรักษาความเรียบไว้ได้เป็นเวลานาน ดังนั้น กระจกแข็งที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ เช่นซิลิกาหลอมเหลวมักถูกใช้เป็นวัสดุในการผลิต อย่างไรก็ตาม การวัดในห้องปฏิบัติการบางส่วนของแผ่นเรียบแสงซิลิกาหลอมเหลวที่อุณหภูมิห้อง แสดงให้เห็นการเคลื่อนที่ที่สอดคล้องกับความหนืดของวัสดุในระดับ 10¹⁷ 10¹⁸ Pa ·s [ 10 ] ซึ่งเทียบเท่ากับการเบี่ยงเบนเพียงไม่กี่นาโนเมตรในช่วงระยะเวลาหนึ่งทศวรรษ เนื่องจากความเรียบของแผ่นเรียบแสงนั้นสัมพันธ์กับความเรียบของแผ่นทดสอบดั้งเดิม ความเรียบที่แท้จริง (สัมบูรณ์) ณ เวลาที่ผลิตจึงสามารถกำหนดได้โดยการทำการทดสอบอินเตอร์เฟอโรเมตรีโดยใช้แผ่นเรียบที่เป็นของเหลว หรือโดยการทำการทดสอบ "สามแผ่นเรียบ" ซึ่งรูปแบบการรบกวนที่เกิดจากแผ่นเรียบทั้งสามจะถูกวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์ การทดสอบบางส่วนที่ได้ดำเนินการไปแล้วแสดงให้เห็นว่าบางครั้งอาจเกิดการเบี่ยงเบนขึ้นบนพื้นผิวของซิลิกาหลอมเหลว อย่างไรก็ตาม การทดสอบแสดงให้เห็นว่าการเสียรูปอาจเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว โดยมีเพียงบางส่วนของพื้นผิวเรียบเท่านั้นที่เสียรูปในช่วงเวลาการทดสอบ บางส่วนเสียรูปเพียงบางส่วน และบางส่วนยังคงเหมือนเดิม สาเหตุของการเสียรูปนั้นไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดและจะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าตลอดช่วงชีวิต (พื้นผิวเรียบ λ/4 มีค่าเบี่ยงเบนปกติของพื้นผิว 158 นาโนเมตร ในขณะที่พื้นผิวเรียบ λ/20 มีค่าเบี่ยงเบนปกติมากกว่า 30  นาโนเมตร) การเสียรูปนี้พบได้เฉพาะในซิลิกาหลอมเหลวเท่านั้น ในขณะที่กระจกโซดาไลม์ยังคงมีความหนืด 10 41  Pa·s ซึ่งสูงกว่าหลายอันดับ[ 11 ]

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ระนาบแสง

แผ่น เรียบทางแสง เป็นชิ้นส่วน กระจก เกรด ทางแสง ที่ผ่านการขัด และ ขัดเงา ให้เรียบมากบนด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้าน โดยปกติจะมีความเรียบเพียงไม่กี่สิบ นาโนเมตร...

การทดสอบความเรียบ

โดยปกติแล้วจะวางแผ่นเรียบทางแสงลงบนพื้นผิวเรียบที่ต้องการทดสอบ หากพื้นผิวสะอาดและสะท้อนแสงได้ดีพอ เมื่อฉายแสงสีขาวลงบนชิ้นงานทดสอบ จะเกิดแถบการแทรกสอดสีรุ้งขึ้น อย่างไรก็ตาม หากใช้แสงเอกรงค์ เช่น ฮีเลียม โซเดียมความดันต่ำ หรือเลเซอร์ ส่องไปยังชิ้นงาน...

การตระเตรียม

ทั้งแผ่นกระจกและพื้นผิวที่จะทดสอบต้องสะอาดมาก ฝุ่นละอองเพียงเล็กน้อยที่ตกลงไประหว่างพื้นผิวก็อาจทำให้ผลการทดสอบผิดพลาดได้ แม้แต่รอยเปื้อนหรือรอยนิ้วมือบนพื้นผิวก็อาจเพียงพอที่จะเปลี่ยนความกว้างของช่องว่างระหว่างพื้นผิวได้ ก่อนการทดสอบ...

แสงสว่าง

เพื่อให้ได้ผลการทดสอบที่ดีที่สุด จะใช้แสงโมโนโครมาติก ซึ่งประกอบด้วยความยาวคลื่นเดียวเท่านั้น ส่องสว่างแผ่นกระจก ในการแสดงแถบการแทรกสอดอย่างถูกต้อง จำเป็นต้องคำนึงถึงหลายปัจจัยเมื่อตั้งค่าแหล่งกำเนิดแสง เช่น มุมตกกระทบ ระหว่าง แสงกับผู้สังเกต ขนาดเชิงมุม...