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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”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
Sovrapposizione di fasci coerenti:
Come mai non vediamo (o crediamo di non vedere) questi effetti
nella vita di tutti I giorni ?
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
“Interferometria e applicazioni”
Luce bianca
Prisma
Luce laser
Prisma
“Interferometria e applicazioni”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
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”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
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”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
“Interferometria e applicazioni”
Si può vedere l’interferenza della luce nella vita di tutti i giorni ?
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
“Interferometria e applicazioni”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
“Interferometria e applicazioni”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
Interferenza della luce
Occhio
Asfalto bagnato
Olio
Luce
Interferenzacostruttiva
Interferenzadistruttiva
“Interferometria e applicazioni”
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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”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
“Interferometria e applicazioni”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
Occhio
Bolla di sapone
Luce
Luce
Pellicola di sapone
Occhio
“Interferometria e applicazioni”
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“Interferometria e applicazioni”
“Interferometria e applicazioni”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
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
“Interferometria e applicazioni”
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Occhio
Cubo semiriflettente
Occhio
Sovrapposizioneottica
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“Interferometria e applicazioni”
Occhio
Cubosemiriflettente
Specchio
Specchio
Sorgente (lampada)
Diffusore (vetro smerigliato)
Interferometro di Michelson
“Interferometria e applicazioni”
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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
“Interferometria e applicazioni”
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Versione per microscopio
CCD
Obiettivo
Sorgente
Configurazione Mirau
CCD
Sorgente
“Interferometria e applicazioni”
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
“Interferometria e applicazioni”
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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
“Interferometria e applicazioni”
CNR-Istituto Nazionale di Ottica (Firenze)
Grazie