Quelltext der Seite Fizeau-Interferometer

Ein''' Fizeau-Interferometer'''<ref>Peter R. Lawson: ''Principles of Long Baseline Stellar Interferometry.'' In: ''Course notes from the 1999 Michelson Summer School, 15.–19. August  1999.'' National Aeronautics and Space Administration, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, 2000.</ref> (benannt nach seinem Erfinder [[Hippolyte Fizeau]]) ist ein spezielles [[Interferometer]], das unter anderem für die Beurteilung der optischen Qualität von Oberflächen und Optiken genutzt wird. Dazu wird eine definierte Oberfläche mit Hilfe der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von Licht mit einer anderen Oberfläche verglichen.

== Aufbau und Funktionsweise ==
[[Datei:Fizeau Interferometer Diagram FR.jpg|alt=Fizeau Interferometer Prinzip|mini|Funktionsweise des Fizeau-Interferometers (fr.)]]
Ein Fizeau-Interferometer für die Beurteilung opaker Oberflächen ist wie folgt aufgebaut. [[Monochromatisches Licht]] (z.&nbsp;B. [[Laser]]licht) wird über einer [[Objektiv (Optik)|Objektivlinse]] und einer [[Blende (Optik)|Lochblende]] „gefiltert“. Die Lochblende befindet sich im [[Fokus]] (Brennpunkt) einer zweiten Linse, der [[Kollimation]]slinse. Zwischen der Blende und der zweiten Linse befindet sich ein [[Strahlteiler]].

Der kolliminierte Strahl trifft nun auf eine Glasplatte, deren zur Kollimationslinse zeigende Oberfläche von guter optischer Qualität ist. Die andere Oberfläche ist von außerordentlicher Qualität, eine sogenannte λ/20-Oberfläche oder besser ist notwendig. Sie dient als Referenzfläche, durch die ein Teil des Lichts reflektiert wird.
Der transmittierte Anteil geht weiter zur Probenfläche. Der von der Probenfläche reflektierte Anteil enthält Informationen über die durch die Probe verursachte [[Abbildungsfehler|Aberration]]. Die Wellenfronten beider Anteile interferieren im Interferometer und werden über den Strahlteiler auf einen Bildschirm oder Detektor geleitet. Das aufgenommene Bild zeigt nun ein scharfes Bild der Probenfläche, das mit einem Streifenmuster (dem Interferenzmuster) durchzogen ist.
Dabei zeigt ein durchgehender Streifen Bereiche gleicher Luftspaltdicke an. Angrenzende Streifen hingegen zeigen eine Änderung der Dicke an, die der halben Wellenlänge des Lichts entsprechen.<ref name="Bass_I_3rd">{{Literatur |Autor=Bass Michael, Decusatis Casimer, Enoch Jay |Titel=Handbook of Optics. Volume I: Geometrical and Physical Optics, Polarized Light, Components and Instruments |Auflage=3 |Verlag=McGraw Hill Professional |Datum=2010 |ISBN=978-0-07-149889-0}}</ref>

Der Aufbau eines Fizeau-Interferometers ist vergleichbar mit dem eines [[Fabry-Pérot-Interferometer]]s, das ebenfalls aus zwei teilweise [[Reflexion (Physik)|reflektierenden]] Flächen besteht. In einem Fizeau-Interferometer jedoch sind die beiden Flächen in der Regel weniger reflektierend ([[Reflexionsgrad]] rund 4–30 %), so dass sekundäre Reflexionen weniger zum Randkontrast<!-- (frings contrast?)--> beitragen.

Die Lichtsäume sind leicht zu interpretieren, und die Unterschiede von weniger als λ/20 einer Wellenlänge können visuell gemessen werden.
Das klassische Streifenmuster, das durch ein Fizeau-Interferometer erzeugt wird, sind [[Newtonsche Ringe]], deshalb wird es manchmal auch als Newton-Interferometer bezeichnet. Diese werden durch den Vergleich einer konvexen Kugel mit einer ebenen Probenoberfläche erzeugt.<ref name="Bass_I_3rd" />

Der Strahlteiler hat im Unterschied zu anderen Interferometern keine interferometrische Funktion. Des Weiteren ist er nicht um 45° gegenüber dem kollimierten Strahl verdreht. Daraus ergeben sich ein paar praktische Vorteile:<ref>{{Literatur |Autor=Michael Bass |Titel=Handbook of optics, Volume II: Design, Fabrication, and Testing; Sources and Detectors; Radiometry and Photometry |Auflage=3 |Verlag=McGraw Hill Professional |Datum=2009 |ISBN=978-0-07-149890-6 |Seiten=13.9 |Online={{Google Buch |BuchID=w3zD5LwGu0sC |SeitenID=SA13-PA9}}}}</ref> Der Strahlteiler
# besitzt eine einfache und robuste Bauweise,
# kann bei gleicher Apertur kleiner als bei anderen Interferometern sein – und somit auch das Interferometer,
# ist leichter auszurichten (justierungsunempfindlich).

== Anwendung ==

Fizeau-Interferometer werden üblicherweise zur Messung der Form einer optischen Oberfläche verwendet (z.&nbsp;B. der Parallelität). In der Regel wird dabei eine Linse oder Spiegel mit einem Vergleichsstück gleicher Form oder Oberflächengüte verglichen. Manchmal wird das Vergleichsstück durch ein [[diffraktives optisches Element]] realisiert, da diese durch [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|fotolithografische Methoden]] gefertigt werden können und eine höhere Präzision bei der Herstellung ermöglichen. Fizeau-Interferometer werden auch in [[Faseroptischer Sensor|faseroptischen Sensoren]] zur Messung von Druck, Temperatur, Dehnung etc. eingesetzt.

Auch in [[Interferenzmikroskop]]en werden häufig Fizeau-Interferometer eingesetzt.<ref>{{Literatur |Autor=Reinhart Poprawe |Titel=Lasertechnik für die Fertigung: Grundlagen, Perspektiven und Beispiele für den innovativen Ingenieur |Verlag=Springer |Datum=2004 |ISBN=3-540-21406-2 |Online={{Google Buch |BuchID=rPABLxoX9wgC |Seite=405}}}}</ref>

[[Datei:Fizeau interferometer.JPG|mini|Fizeau-Interferometer zur Messung der Wirkung von Wasserbewegung auf die [[Lichtgeschwindigkeit]].]]
Mit einem abgewandelten Fizeau-Interferometer kann auch der Einfluss der Bewegung eines Mediums (wie Wasser) auf die Lichtgeschwindigkeit gemessen werden. Wie in der nebenstehende Grafik dargestellt wird durch einen gekippten Strahlteiler reflektiert und mit Hilfe einer Linse und einem Spalt in zwei parallele Strahlen aufgespalten. Die Strahlen durchqueren jeweils einen anderen Teil eines Rohres, in dem sich Wasser bewegt. Nach der Durchquerung werden beide Strahlen durch eine weitere Linse so an einem Spiegel reflektiert, dass jeder Strahl den Weg des jeweils anderen Strahls zurück nimmt. Die beiden Strahlen werden am Detektor kombiniert und bilden ein Interferenzmuster, das vom [[Gangunterschied]] bei ihrem Weg durch das Wasser abhängt.<ref name="Wood">{{Literatur |Autor=Robert Williams Wood |Titel=Physical Optics |Verlag=The Macmillan Company |Datum=1905 |Seiten=514 |Online={{Google Buch |BuchID=Ohp5AAAAIAAJ |Seite=514}}}}</ref>

== Literatur ==
* {{Literatur
   |Autor=Joseph M. Geary
   |Titel=Introduction to optical testing
   |Verlag=SPIE Press
   |Datum=1993
   |ISBN=0-8194-1377-1
   |Online={{Google Buch |BuchID=9bVlw51dyrEC |Seite=56}}}}
* {{Literatur
   |Autor=P. Hariharan
   |Titel=Optical interferometry
   |Verlag=Academic Press
   |Datum=2003
   |ISBN=0-12-311630-9
   |Online={{Google Buch |BuchID=EGdMO3rfVj4C |Seite=119}}}}
* {{Literatur
   |Autor=P. Hariharan
   |Titel=Basics of interferometry
   |Verlag=Academic Press
   |Datum=2007
   |ISBN=978-0-12-373589-8
   |Online={{Google Buch |BuchID=sWbGSSQ6fPYC |Seite=67}}}}
* {{Literatur
   |Autor=Gerd Litfin
   |Titel=Technische Optik in der Praxis
   |Verlag=Springer
   |Datum=2004
   |ISBN=3-540-21884-X
   |Seiten=52
   |Online={{Google Buch |BuchID=mHsU4mPToB0C |Seite=52}}}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Interferometrie]]