05薄膜干涉.ppt

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1、波動(dòng)光學(xué)張三慧教材：19.419.5（了解內(nèi)容）毛駿健教材：12-3-1、12-3-212-3-3（了解內(nèi)容）薄膜干涉1?薄膜干涉是分振幅干涉。等厚條紋——同一條紋相應(yīng)膜的同一厚度。?日常見到的薄膜干涉例子：肥皂泡，雨天地上的油膜，昆蟲翅膀上的彩色------。?膜為何要?。?薄膜干涉有兩種條紋：等傾條紋——同一條紋相應(yīng)入射光的同一傾角分振幅法·p薄膜S*——光的相干長度所限?！?分振幅干涉2【例】分振幅干涉的反射光光程差分析r1、2、均有半波損失1、2、均無半波損失1無半波損失，2有半波損失1有半波損失，2無半波損失3光線以入射角i射向厚度為e（d、h）折射率為n

2、的薄膜，分別被薄膜的上下表面反射的兩束光，在薄膜上方相遇發(fā)生干涉。注意半波損失問題。rn2兩側(cè)介質(zhì)相同，薄膜上下表面反射的兩束光中一束有半波損失利用折射定律和幾何關(guān)系，可得§2厚度均勻的薄膜干涉4等傾干涉：非平行光入射平行平面薄膜，e相同，對(duì)于不同的入射角i產(chǎn)生不同的干涉條紋，這種干涉叫等傾干涉。此式表明，光程差決定于傾角i和薄膜厚度e等厚干涉：平行光入射非均勻薄膜，i相同，對(duì)于不同的薄膜厚度e產(chǎn)生不同的干涉條紋，這種干涉叫等厚干涉。什么情況加？透射光與反射光互補(bǔ)！反射明透射暗；反射暗透射明。反射光干涉公式：5解題步驟：（1）分析薄膜與周圍介質(zhì)折射率n的相對(duì)大??；判

3、定光程差表達(dá)式是否加入半波損失；（2）寫出反射光的光程差表達(dá)式（i＝0時(shí)）；（3）求λ、e或n。（其中kmin與emin對(duì)應(yīng)）（4）透射光與反射光互補(bǔ)！§3厚度均勻的薄膜例題什么情況加？6例題白光垂直照射在空氣中的一厚度為380nm的肥皂膜上，設(shè)肥皂膜的折射率為1.33，問膜的正面呈什么顏色？背面呈什么顏色？藍(lán)綠色紫紅色紅橙黃綠青藍(lán)紫760630600570500450430400nm解：7例題一平行單色光垂直照射到覆蓋著均勻油膜的解：n依次大或n依次小，油膜上下表面反射的光都有(或都無）半波損失，且垂直照射，所以光程差為δ=2ne；反射相消的條件是可解出k1=3，

4、k2=2玻璃板上，設(shè)光源波長在可見光范圍內(nèi)可以連續(xù)變化，波長變化期間只觀察到500nm和700nm兩個(gè)波長的光相繼在反射光中消失，以知油膜的著折射率為1.38，玻璃的折射率為1.50，求油膜的最小厚度。8薄膜技術(shù)的應(yīng)用……增透膜、增反膜例如：較高級(jí)的照相機(jī)的鏡頭由6個(gè)透鏡組成，如不采取有效措施，反射造成的光能損失可達(dá)45%~90%。為增強(qiáng)透光，要鍍?cè)鐾改ぃ驕p反膜。復(fù)雜的光學(xué)鏡頭采用增透膜可使光通量增加10倍。而激光器兩端裝有反射鏡,就鍍有增反射膜。在薄膜干涉中，光線一部分被反射，另一部分則透射進(jìn)入介質(zhì)。反射光干涉極大時(shí)，光線大部分被反射。反射光干涉極小時(shí)，光線大部

5、分被透射。通過控制薄膜的厚度，可以選擇使透射或反射處于極大，增強(qiáng)表面上的反射或者透射，以改善光學(xué)器件的性能。稱為增透膜，增反膜。在生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。9例題：增透、增反膜問：若反射光相消干涉的條件中取k=1，膜的厚度為多少？此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？已知：用波長，照相機(jī)鏡頭n3=1.5，其上涂一層n2=1.38的氟化鎂增透膜，光線垂直入射。解：因?yàn)?，所以反射光?jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相消的條件是：代入k和n2求得：10可見光波長范圍400~700nm波長412.5nm的可見光有增反。反射光相消干涉的條件中取k=0時(shí)，膜的厚度為最小。代入e和n2求得：此膜

6、同時(shí)可能滿足反射光干涉相長的條件：11劈尖——夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜。劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相間的條紋。e?nAn?n?(設(shè)n>n?)反射光1反射光2S*?單色平行光·121、2兩束反射光來自同一束入射光，它們可以產(chǎn)生干涉。觀察劈尖干涉的實(shí)驗(yàn)裝置通常讓光線幾乎垂直入射。§3.劈尖干涉（劈形膜）12設(shè)單色平行光線在A點(diǎn)處入射，膜厚為e，在n,?定了以后,?只是厚度e的函數(shù)。?反射光1?單色平行光垂直入射en?n?n·A反射光2(設(shè)劈尖兩邊介質(zhì)相同)一個(gè)厚度e，對(duì)應(yīng)著一個(gè)光程差?，對(duì)應(yīng)著一個(gè)條紋——等厚條紋。反射光1,2疊加要不要考慮半波損失？（1）劈尖

7、兩邊介質(zhì)相同，13在此問題中，棱邊處是亮紋還是暗紋？亮紋暗紋（2）光線在劈尖兩界面反射時(shí)都存在（或都不存在）半波損失：明暗紋位置與（1）的情況相反。其余相同。亮紋與暗紋等間距地相間排列。14有所以有相鄰兩條亮紋對(duì)應(yīng)的厚度ek,ek+1相差多大？設(shè)相鄰兩條亮紋對(duì)應(yīng)的厚度差為?e：條紋分得更開，更好測(cè)量。劈尖特有的薄膜干涉共有的?L?eekek+1明紋暗紋n?L?151.由條紋間距測(cè)?、n或θ。2.測(cè)微小直徑、厚度。測(cè)微小直徑測(cè)微小厚度?h待測(cè)塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)平晶校驗(yàn)塊規(guī)精密測(cè)長度應(yīng)用舉例：16等厚條紋待測(cè)工件平晶請(qǐng)問：此待測(cè)工件表面上，有一條凹紋還是一條凸紋？答：凸