05薄膜干涉.ppt

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1、波动光学张三慧教材：19.419.5（了解内容）毛骏健教材：12-3-1、12-3-212-3-3（了解内容）薄膜干涉1薄膜干涉是分振幅干涉。等厚条纹——同一条纹相应膜的同一厚度。日常见到的薄膜干涉例子：肥皂泡，雨天地上的油膜，昆虫翅膀上的彩色------。膜为何要薄？薄膜干涉有两种条纹：等倾条纹——同一条纹相应入射光的同一倾角分振幅法·p薄膜S*——光的相干长度所限。§1分振幅干涉2【例】分振幅干涉的反射光光程差分析r1、2、均有半波损失1、2、均无半波损失1无半波损失，2有半波损失1有半波损失，2无半波损失3光线以入射角i射向厚度为e（d、h）折射率为n

2、的薄膜，分别被薄膜的上下表面反射的两束光，在薄膜上方相遇发生干涉。注意半波损失问题。rn2两侧介质相同，薄膜上下表面反射的两束光中一束有半波损失利用折射定律和几何关系，可得§2厚度均匀的薄膜干涉4等倾干涉：非平行光入射平行平面薄膜，e相同，对于不同的入射角i产生不同的干涉条纹，这种干涉叫等倾干涉。此式表明，光程差决定于倾角i和薄膜厚度e等厚干涉：平行光入射非均匀薄膜，i相同，对于不同的薄膜厚度e产生不同的干涉条纹，这种干涉叫等厚干涉。什么情况加？透射光与反射光互补！反射明透射暗；反射暗透射明。反射光干涉公式：5解题步骤：（1）分析薄膜与周围介质折射率n的相对大小；判

3、定光程差表达式是否加入半波损失；（2）写出反射光的光程差表达式（i＝0时）；（3）求λ、e或n。（其中kmin与emin对应）（4）透射光与反射光互补！§3厚度均匀的薄膜例题什么情况加？6例题白光垂直照射在空气中的一厚度为380nm的肥皂膜上，设肥皂膜的折射率为1.33，问膜的正面呈什么颜色？背面呈什么颜色？蓝绿色紫红色红橙黄绿青蓝紫760630600570500450430400nm解：7例题一平行单色光垂直照射到覆盖着均匀油膜的解：n依次大或n依次小，油膜上下表面反射的光都有(或都无）半波损失，且垂直照射，所以光程差为δ=2ne；反射相消的条件是可解出k1=3，

4、k2=2玻璃板上，设光源波长在可见光范围内可以连续变化，波长变化期间只观察到500nm和700nm两个波长的光相继在反射光中消失，以知油膜的着折射率为1.38，玻璃的折射率为1.50，求油膜的最小厚度。8薄膜技术的应用……增透膜、增反膜例如：较高级的照相机的镜头由6个透镜组成，如不采取有效措施，反射造成的光能损失可达45%~90%。为增强透光，要镀增透膜，或减反膜。复杂的光学镜头采用增透膜可使光通量增加10倍。而激光器两端装有反射镜,就镀有增反射膜。在薄膜干涉中，光线一部分被反射，另一部分则透射进入介质。反射光干涉极大时，光线大部分被反射。反射光干涉极小时，光线大部

5、分被透射。通过控制薄膜的厚度，可以选择使透射或反射处于极大，增强表面上的反射或者透射，以改善光学器件的性能。称为增透膜，增反膜。在生产中有广泛的应用。9例题：增透、增反膜问：若反射光相消干涉的条件中取k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？已知：用波长，照相机镜头n3=1.5，其上涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。解：因为，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：代入k和n2求得：10可见光波长范围400~700nm波长412.5nm的可见光有增反。反射光相消干涉的条件中取k=0时，膜的厚度为最小。代入e和n2求得：此膜

6、同时可能满足反射光干涉相长的条件：11劈尖——夹角很小的两个平面所构成的薄膜。劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相间的条纹。enAnn(设n>n)反射光1反射光2S*单色平行光·121、2两束反射光来自同一束入射光，它们可以产生干涉。观察劈尖干涉的实验装置通常让光线几乎垂直入射。§3.劈尖干涉（劈形膜）12设单色平行光线在A点处入射，膜厚为e，在n,定了以后,只是厚度e的函数。反射光1单色平行光垂直入射ennn·A反射光2(设劈尖两边介质相同)一个厚度e，对应着一个光程差，对应着一个条纹——等厚条纹。反射光1,2叠加要不要考虑半波损失？（1）劈尖

7、两边介质相同，13在此问题中，棱边处是亮纹还是暗纹？亮纹暗纹（2）光线在劈尖两界面反射时都存在（或都不存在）半波损失：明暗纹位置与（1）的情况相反。其余相同。亮纹与暗纹等间距地相间排列。14有所以有相邻两条亮纹对应的厚度ek,ek+1相差多大？设相邻两条亮纹对应的厚度差为e：条纹分得更开，更好测量。劈尖特有的薄膜干涉共有的Leekek+1明纹暗纹nL151.由条纹间距测、n或θ。2.测微小直径、厚度。测微小直径测微小厚度h待测块规λ标准块规平晶校验块规精密测长度应用举例：16等厚条纹待测工件平晶请问：此待测工件表面上，有一条凹纹还是一条凸纹？答：凸