CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)

Interferometria e applicazioni

Maurizio Vannoni

CNR-Istituto Nazionale di OtticaFirenze

CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)

SOMMARIO

Interferenza della luce

Applicazioni profilometriche

Esempi

“Interferometria e applicazioni”

propagazione rettilinea natura ondulatoria

Differenza di fase

“Interferometria e applicazioni”

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Sovrapposizione di fasci coerenti:

Come mai non vediamo (o crediamo di non vedere) questi effetti

nella vita di tutti I giorni ?

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“Interferometria e applicazioni”

Luce bianca

Prisma

Luce laser

Prisma

“Interferometria e applicazioni”

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0 50 100 150

-10

-5

0

5

100 50 100 150

-1

-0.5

0

0.5

1

0 50 100 150

-1

-0.5

0

0.5

1

0 50 100 150

-1

-0.5

0

0.5

1

+

+

+...

=

tempo di coerenza t

più la luce è monocromatica più è coerente

Lunghezza di coerenza

cl c t

“Interferometria e applicazioni”

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In una sorgente di luce incoerente (ad esempio il sole) abbiamo

molte lunghezze d’onda e fase casuale => difficile accorgersi della

natura ondulatoria!

Spettro delle sorgenti (x: lunghezza d’onda in nanometri, y: intensità)

Lampada ad incandescenza Lampada a fluorescenza “neon” Led

“Interferometria e applicazioni”

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“Interferometria e applicazioni”

Si può vedere l’interferenza della luce nella vita di tutti i giorni ?

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“Interferometria e applicazioni”

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“Interferometria e applicazioni”

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Interferenza della luce

Occhio

Asfalto bagnato

Olio

Luce

Interferenzacostruttiva

Interferenzadistruttiva

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Uno stesso ritardo determina relazioni di fase diverse:

Interazione di treni d'onda coerenti (interferenza)

Rosso

Verde

Blu

“Interferometria e applicazioni”

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“Interferometria e applicazioni”

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Occhio

Bolla di sapone

Luce

Luce

Pellicola di sapone

Occhio

“Interferometria e applicazioni”

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“Interferometria e applicazioni”

“Interferometria e applicazioni”

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Occhio

Pellicola d'aria (interferometro di Newton)

“Interferometria e applicazioni”

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Per produrre interferenza avete bisogno di:

1) Due fasci di luce che abbiano una relazione di fase invariante nel tempo: si possono produrre dividendo in due un fascio di luce con un beam-splitter.

2) Una sorgente di luce con una lunghezza di coerenza più lunga della Differenza di Cammino Ottico (OPD): lampade spettrali o ancora meglio laser.

L’interferometro più semplice è quello di Newton.

Occhio

Pellicola d'aria (interferometro di Newton)

“Interferometria e applicazioni”

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Occhio

Pellicola d'aria (interferometro di Newton)

“Interferometria e applicazioni”

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Sviluppo dei sistemi in riflessione

Occhio Specchio

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Occhio

Cubo semiriflettente

Occhio

Sovrapposizioneottica

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Occhio

Cubosemiriflettente

Specchio

Specchio

Sorgente (lampada)

Diffusore (vetro smerigliato)

Interferometro di Michelson

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“Interferometria e applicazioni”

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Occhio

Occhio

Cubo semiriflettente

“Interferometria e applicazioni”

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“Interferometria e applicazioni”

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Occhio

Cubo semiriflettente

Occhio

“Interferometria e applicazioni”

“Interferometria e applicazioni”

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Principio strumentale

CCD Obiettivo

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Versione per microscopio

CCD

Obiettivo

Sorgente

Configurazione Mirau

CCD

Sorgente

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WHITE LIGHT MICROINTERFEROMETER

SYSTEM PERFORMANCE

Vertical scan range 100 μm

Vertical resolution 0.1 nm

Lateral resolution 0.64 to 11.8 μm depending on objective

Data scan rate up to 2.4 μm/sec

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ROUGHNESS MEASUREMENT

Silicon carbide Felt polished nickel

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CNR-Istituto Nazionale di Ottica Applicata (Firenze)

Campioni di diamante

Lavori scientifici realizzati recentemente o in corso,

con possibilità di tesi

- Misura di indice di rifrazione a temperatura criogenica (con applicazioni di tipo astronomico e spaziale)

- Misure ottiche varie con metodi innovativi ed algoritmi creati ad hoc

- Misura di film sottili tramite interferometria

- Misure profilometriche di superfici di diamanti, prima e dopo operazioni di bonding su silicio e/o grafitizzazioni tramite laser impulsati

- Misure in trasmissione di diamanti danneggiati con ion-beam

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Grazie