光的薄膜干涉中文

§10.5 薄膜干涉薄膜干涉：如阳光照射下的肥皂膜，水面上的油膜，蜻蜓、蝉等昆虫的翅膀上呈现的彩色花纹，车床车削下来的钢铁碎屑上呈现的蓝色光谱等。

薄膜干涉的特点：厚度不均匀的薄膜表面上的等厚干涉和厚度均匀薄膜在无穷远出形成的等倾干涉。

一、薄膜干涉当一束光射到两种介质的界面时，将被分成两束，一束为反射光，另一束为折射光，从能量守恒的角度来看，反射光和折射光的振幅都要小于入射光的振幅，这相当于振幅被“分割”了。

两光线 a , b 在焦平面上P 点相交时的光程差Δ取决于n 1, n 2, n 3的性质。

1. 劈形膜 光程差：上表面反射的反射光1光密到光疏，有半波损失；下表面反射的反射光2光疏到光密，没有半波损失（若是介质膜放在空气中，则上表面没有半波损失，下表面有半波损失）。

光程差或者讨论：1 在劈形膜棱边处e=0， 因而形成暗纹。

2 相邻两条明纹(或暗纹)在劈形膜表面的距离。

1n n <干涉条件为,1,2,k k λ=明纹 暗纹 22Δne λ=+=2λ∆=(21),0,1,2k k λ+=,1,2,k k λ=暗纹 明纹ne=(21),0,1,4k k λ+=2,1,2,4kk λ=暗纹明纹3、干涉条纹的移动动应用：1）用劈形膜干涉测量薄片厚度见上图 在牛顿环中，θ逐渐增大，故条纹中心疏，边缘密。

另由暗环半径公式 r 1 : r 2 : r 3 = 1: (2)1/2 : (3)1/2 k ? ? r k ? , 条纹间距? 3)中间条纹级次低 思考：(1) 如果平凸透镜上移，条纹怎样移动平晶 r ∆=22e λ=+=2e λ∆=eLθ∆=透镜上移，膜层厚度增大，条纹级次增大，条纹向外移动。

(2) 白光条纹如何？(3) 在白光照射下，同一级条纹中哪种色的半径大？(4) 如果平板玻璃上有微小的凸起，将导致牛顿环发生畸变，问该处的牛顿环将局部外凸还是内凹？同一级等厚条纹应对应相同的膜层厚度。

§14-4薄膜干涉本节讨论等倾干涉和等厚干涉，以等厚干涉为主。

一、分振幅干涉装置--薄膜干涉由薄膜上下表面分别反射的两束反射光为相干光，薄膜干涉就是要讨论这两束反射光的干涉。

经薄膜上下表面分别反射在薄膜的背面形成两束透射光，这两束透射光也是相干光，还可以讨论这两束透射光的干涉。

薄膜干涉花样L i D E 5 γγB 2 1 两束反射光的光程差光程差由两部部分组成：一部分是由于走过不同的媒质与几何路径而引起，另一部分是由半波损失而引起。

P 1n 1n 2n 1M 2M e C 3 4 A 1P1n 1n 2n 1M 2M d 21n (AB BC )n AD δ=+-反γcos e BC AB ==i AC AD sin =i e sin tan 2⋅⋅=γ2λ+12n n >设 γsin sin 21n i n = 折射定律 两束反射光的光程差由几何关系知 iD E 5 γγB 2 C 3 4 A 1 2)sin 1(cos 222λγγδ+-=n e 反2cos 22λγ+=e n反射光的光程差 2 两束透射光的光程差P 1n 1n 2n 1M 2M d L i D C 34 E5 A 1γγB 2 F BF n CE BC n 12)(-+=透δ由几何关系可以推出两束透射光的光程差 2sin 222122λδ+-=i n n e反i n n e 22122sin 2-=透δδ=反λk明纹),2,1(=k2)12(λ+k暗纹),2,1,0(=k当反射光的光程差满足以下条件时，出现反射光干涉明纹或暗纹δ=透λk明纹),2,1(=k2)12(λ+k暗纹),2,1,0(=k当透射光的光程差满足以下条件时，出现透射光干涉的明纹或暗纹3 半波损失半波损失由光疏媒质向光密媒质入射时，表面的反射光所引起。

（1）如两个表面反射都有半波损失在光程差中不加λ/2（2）如两个表面反射都没有半波损失在光程差中不加λ/2（3）如一个表面反射有半波损失在光程差中加λ/2注意：透射光和反射光干涉具有互补性，符合能量守恒定律.两束相干光的光程差决定于 反射光的光程差透射光的光程差 只有厚度e 变化的情况——等厚干涉只有入射角i 变化的情况——等倾干涉一般情况下薄膜干涉的分析比较复杂，通常只研究两个极端情形：膜的厚度e 入射角i2sin 222122λδ+-=i n n e 反in n e 22122sin 2-=透δ4.薄膜干涉的两种条纹1)等厚干涉当入射角固定时，对于波长一定的入射光，光程差只取决于薄膜的厚度，相同厚度的地方对应相同的光程差，出现同一级条纹。

《薄膜干涉》讲义一、什么是薄膜干涉当一束光照射到薄膜上时，一部分光会在薄膜的上表面反射，另一部分光会穿过薄膜在其下表面反射，这两束反射光相遇时就会产生干涉现象，这就是薄膜干涉。

薄膜干涉在日常生活中并不少见，比如我们看到肥皂泡表面呈现出五彩斑斓的颜色，或者下雨天路面上的油膜也会出现彩色条纹，这些都是薄膜干涉的实例。

要理解薄膜干涉，首先要清楚光是一种电磁波，具有波动性。

当两束光相遇时，如果它们的光程差满足一定的条件，就会发生干涉。

所谓光程，是指光在介质中传播的路程乘以介质的折射率。

二、薄膜干涉的原理为了更深入地理解薄膜干涉，我们来分析一下其原理。

假设一束光以入射角 i 照射到厚度为 d 、折射率为 n 的薄膜上。

在薄膜的上表面，一部分光会被反射，记为光线 1 ；另一部分光会折射进入薄膜，然后在薄膜的下表面反射，再次折射出薄膜，记为光线2 。

光线 1 和光线 2 的光程差取决于入射角 i 、薄膜的厚度 d 以及折射率 n 。

经过一系列的光学计算，可以得出光程差的表达式。

当光程差是波长的整数倍时，两束光相互加强，我们看到明亮的条纹；当光程差是半波长的奇数倍时，两束光相互削弱，我们看到暗条纹。

三、薄膜干涉的分类薄膜干涉主要分为等厚干涉和等倾干涉两类。

等厚干涉是指薄膜的厚度相同的地方，干涉条纹相同。

例如，用一个楔形薄膜做实验，在楔形薄膜的薄端，两束反射光的光程差较小，容易出现暗条纹；在楔形薄膜的厚端，光程差较大，容易出现亮条纹。

这样就形成了明暗相间的等厚干涉条纹。

等倾干涉则是指入射角相同的光线，经过薄膜反射后产生的干涉情况相同。

在等倾干涉中，干涉条纹是一系列同心圆环。

四、薄膜干涉的应用薄膜干涉在许多领域都有着重要的应用。

在光学仪器中，薄膜干涉可以用于增加反射镜的反射率。

通过在反射镜表面镀上一层特定厚度的薄膜，可以使反射光得到增强，提高仪器的性能。

在检测表面平整度方面，薄膜干涉也发挥着重要作用。

如果一个表面是平整的，那么在其表面形成的干涉条纹是均匀的；如果表面存在凹凸不平，干涉条纹就会发生弯曲或变形，从而能够检测出表面的缺陷。