16、薄膜干涉

知识点回顾1、获得相干光的方法：1kkDxxxd2、杨氏双缝干涉的条纹间距：同一光点，分成两路，各行其道，合二为一。分波前法分振幅法四、光程与光程差（P345）干涉现象的条纹分布决定于两束相干光的位相差。1810997924582msc.光在真空中的传播速度：光在介质中的传播速度：ncv光在介质中的波长：ncvTTnn光在媒质中传播几何路程r位相改变22nrnr21n2n1r2r2S1S)(11221222212rnrnrrnn光程光在某一介质中所经历的几何路程r和这种介质的折射率n的乘积nriirn光程均匀介质ctrvcnr光程可认为是在相同时间内，光在真空中通过的路程。)(11222rnrn光程差=(n2r2-n1r1)2两同相的相干光源发出的两相干光束，干涉条纹明暗条件由光程差确定0,1,2(21)0,1,22kkkk干涉加强干涉减弱不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光程差？问题ABCabcFA、B、C的位相相同，在F点会聚，互相加强。A、B、C各点到F点的光程都相等。AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，AaF的光程与BbF的光程相等。解释使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。例题1杨氏实验中，以钠光=589.3nm作为光源，D=500mm，问：1)当d=1.2mm和d=10mm两种情况时，明条纹间距为多少？2)能分清明条纹最小间距为0.065mm的最大双缝间距为多少？3)在d=10mm情况中，如用折射率n=1.30、厚度t=0.051mm的透明薄膜挡在S2的后面，条纹发生什么变化？1)明条纹的间距0.25Dxmmd0.03Dxmmdmax4.5Ddmmx2)最大双缝间距3)d=10mm，n=1.30、厚度t=0.051mm的透明薄膜挡在S2的后面，条纹发生什么变化？两束光在任意点光程差：亮条纹满足：零级亮条纹位置x=0处干涉级数——原零级条纹位置现为第26级亮条纹，整个条纹向下移动§10.3薄膜干涉（Thin-FilmInterference）P352水膜在白光下白光下的肥皂膜蝉翅在阳光下蜻蜓翅膀在阳光下白光下的油膜肥皂泡玩过吗?P1n1n2n1M2MdL一、等倾干涉（Equalinclinationinterference）ADCD21()nABBCnADrcosdBCABiACADsinidsintan212sinsinnin212nniDC34E5A1B2k加强),2,1(k2)12(k减弱),2,1,0(k根据具体情况而定222212sin2dnnir根据具体情况而定或22cos2ndr当光线以其它角度入射时，相同的倾角对应着同一级条纹，故这种薄膜干涉又叫等倾干涉。222t212sindnni透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互补性，符合能量守恒定律.P1n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B212nn当光线垂直入射时0ir222ndr22nd1n1n2n1n3n2n12nn当时123nnn当时123nnn当时r222ndr222nd等倾干涉的应用1.迈克尔孙干涉仪2.增透膜和高反射膜利用薄膜干涉使反射光减小，这样的薄膜称为增透膜，使反射光增强则为高反膜。1n1nnSMDTL劈尖角1nn1、劈尖22nd,2,1,kk明纹,1,0,2)12(kk暗纹bd二、等厚干涉（Equalthicknessinterference）Ln1nD劈尖干涉nn1dnk2)21(nk2（明纹）（暗纹）bb/2n讨论1）劈尖0d2为暗纹.3）条纹间距（明纹或暗纹）nb212iiddn2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差2nbLn1nD劈尖干涉nn1/2nbb每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动.4）干涉条纹的移动2）测膜厚ise1n2n2ios1）干涉膨胀仪0l劈尖干涉的应用12nNel2Nl1nn1nLd空气1ne3）检验光学元件表面的平整度2'bbe6231b'b4）测细丝的直径bLnd2bd2、牛顿环（了解）由一块平板玻璃和一平凸透镜组成22d光程差牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLRrdM半透半反镜T4）应用例子:可以用来测量光波波长，用于检测透镜质量，曲率半径等.1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距不等，为什么？3）将牛顿环置于的液体中，条纹如何变？1n工件标准件),2,1,0(k暗环半径明环半径),3,2,1(kRkr)21(kRr结果劈尖不规则表面等厚干涉条纹照片白光入射单色光入射肥皂膜的等厚干涉条纹例3在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2的折射率n=1.46，用波长=5893埃的钠光照射后，观察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端点M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。SiSiO2OM解：由暗纹条件h=(2k+1)/4n=2nh=(2k+1）/2(k=0,1,2…)知,第9条暗纹对应于k=8,代入上式得=1.72(m)所以SiO2薄膜的厚度为1.72m。