光干涉原理是什麼？5大應用範疇，專家帶你深入了解！

目錄 1.光干涉是什麼？認識原理 深入運用 2.光干涉2大類型介紹 3.光干涉應用有哪些？5大範疇 領域廣泛 4.光干涉應用儀器推薦

光干涉原理，可涉及到光學、材料科學等多個學科。且在各種技術和工業領域中，也都有著廣泛的應用，例如：光學儀器的校準、生物醫學成像與精密的物質測量等。當兩束或多束同頻率的光波在相同的空間中重疊時，由於它們的相位差異，會產生明暗交替的干涉條紋。而這種現象不僅揭示了光的波動性，更為現代科技帶來了無數的校準與應用的可能性！

 

光干涉是什麼？認識原理 深入運用

所謂的「光干涉」，是指光波在空間中相遇或疊加時，由於光波特性而產生的干涉現象。而「光干涉」是一種波動現象，此現象可以用「波動光學理論」來解釋，其核心概念包括以下幾點： 

• 光波的疊加

光波是一種電磁波，具有振幅、波長和頻率等特性；當兩個或多個光波相遇時，它們的振幅會簡單相加，形成新的「合成波」。

• 相位差

在光波疊加時，如果兩個波的相位（即波的起始位置）不同，就會發生相位差。相位差，決定了光波疊加後的合成波的振幅，從而影響干涉現象的結果。

• 干涉條紋

當兩束光波疊加時，若其相位差是固定的並且在一定範圍內變化，就會形成「干涉條紋」。「干涉條紋」是指明暗相間的波紋狀圖案，是因為光波的疊加和相位差影響而產生。

• 自然界中常見的干涉現象

光通過於空中的氣泡後，所產生的干涉現象。

光干涉2大類型介紹

類型	說明
建設性干涉	建設性干涉發生在光波疊加時增強振幅，形成明亮的區域
破壞干涉	破壞干涉則是振幅相消，形成暗淡的區域；光的波長越大，形成的干涉圖案亮紋寬度會越大

光干涉應用有哪些？5大範疇 領域廣泛

光干涉原理，在許多領域都有應用，例如：干涉儀器、干涉光柵等。而著名的干涉實驗有：楊氏雙狹縫實驗和邁克生干涉儀（Michelson interferometer）。 這些實驗和應用，皆有助於研究光波的性質，以及應用於測量、圖像處理和科學研究等領域。光干涉原理可應用於多種檢測和測量領域，常見的應用有以下5種：

• 薄膜厚度測量

光干涉技術，可以用來測量透明薄膜的厚度。可通過觀察干涉條紋的變化，來推斷薄膜的光程差，從而確定其厚度。適用於：透明光學材料薄膜的量測。

• 折射率測量

光干涉技術，可以通過測量材料中光的相位差來計算折射率，對於在材料研究、光學元件製造等領域非常有用。

• 表面形狀測量

光干涉，可以用於測量物體表面的形狀、高度差、凹凸度等。並經由分析干涉條紋的變化，得到物體表面的形狀等資訊。適用於：製造業中的精密表面質量檢測。

• 光學元件檢測

光干涉技術，可以用來檢測光學元件的性能，如：透鏡的曲率、平面度，光柵的參數等。

• 其他應用

氣體濃度測量、機械震動與變形測量、非破壞性材料檢測與生物醫學等領域，皆被廣泛的應用。

光干涉應用儀器推薦

以光干涉法來量測薄膜厚度及折射率等技術，目前已十分成熟。尤其是在半導體光學元件、光學薄膜的製程或材料的研發實驗室裡，皆可見到顯微分光量測儀。而非接觸式的量測可同時量測反射率、膜厚及光學係數；達到即時監控的目的，且不會傷害樣品，快速且精準的達成量測目標。
光學式膜厚計的準確度，可以根據不同的儀器類型、設計和製造品質而有所不同。一般來說，光學式膜厚計的準確度，分為以下6個面向：

👉 分辨率（Resolution）

指儀器，能夠區分的最小膜厚變化。高分辨率的膜厚計，能夠檢測較小的膜厚變化，提供更精確的結果。

👉 靈敏度（Sensitivity）

靈敏度，是表示儀器對膜厚變化的敏感程度。擁有較高的靈敏度，就意味著儀器可以檢測到較小的膜厚變化，從而提高測量的準確度。

👉 測量範圍（Measurement Range）

測量範圍，指的是儀器可以測量的膜厚範圍。通常，較大的測量範圍可應對不同厚度的薄膜樣品。但在極端情況下，測量範圍過大可能會影響準確度。

👉 校正

光學式膜厚計的準確度，還會受到校正的影響。定期的校正，可以確保儀器的準確性。因為光學元件和訊號處理系統，可能會隨著時間變化或受到環境影響而產生誤差。

👉 光源穩定性

儀器所使用的光源穩定性，對準確度來說也很重要。光源的穩定性，可直接影響到干涉條紋的穩定性，從而影響膜厚計的準確度。

👉 材料特性和複雜度

膜厚計的準確度，也取決於被測量材料的特性和複雜度。不同的薄膜結構，可能會導致不同的干涉模式，是需要適當的方法來處理。



顯微分光膜厚量測儀OPTM，在薄膜的膜厚量測上有優異的表現，從1奈米薄膜的厚度、到數十微米厚膜量測；具備多層膜堆疊結構、長時間量測穩定性、不受透明基板背反射影響等等，相較於傳統橢圓偏光儀快速且精準的量測頗為業界推崇。想知道更多關於光干涉的相關資訊，也可以技術文章看看喔！