薄膜干涉劈尖牛顿环

薄膜干涉属于分振幅法.一般分为两类,即等厚干涉和等倾干涉.§15.3

薄膜干涉15.3.1薄膜干涉由C向光线2引垂线CD,反射光2,3因几何路程引起的光程差:PDC34E5A1B21.反射光的干涉注:考虑薄膜上下两界面的反射光.则反射光2,3的光程差:若n1<n2反射光2,3因半波损失引起的光程差:1,2—反射光1',2'—透射光PDC34E5A1B2反射光2,3因几何路程引起的光程差:反射光干涉的光程差条件:1)干涉加强:2)干涉减弱:注:有无半波损失应按照折射率判断,若无半波损失,括号内取0即可.2.透射光的干涉注:反射光和透射光的干涉具有互补性,符合能量守恒定律.透射光4,5的光程差:3.等厚干涉和等倾干涉1)薄膜厚度相等的位置对应的反射光(或透射光)形成的干涉结果相同,即等厚干涉;2)入射角相等的光形成的干涉结果相同,即等倾干涉.当光线垂直入射时若若15.3.2等厚干涉

1.劈尖空气劈尖介质劈尖nSM劈尖角反射光光程差:反射光光程差:加强减弱明纹暗纹1)空气劈尖棱边处的干涉暗纹2)相邻明(暗)纹中心对应的介质膜厚度差3)相邻明条纹的中心间距

4)等厚干涉条纹的移动每级条纹对应劈尖内介质膜的一个厚度,当此厚度的位置改变时,对应的条纹将随之移动.应用1测量薄膜的厚度Ldb薄膜厚度:测量原理

在半导体元件生产中,测定硅片表面二氧化硅镀膜厚度的方法:将薄膜的一部分磨成劈形膜,通过观察垂直入射光在劈形膜上产生的干涉条纹,计算镀膜厚度.说明:k反映偏离直线条纹的程度.应用2检查光学器件表面ee测量原理若因缺陷使某处条纹移动了一个条纹间距,即k=1,则

k-1kk+1表面凸起

k-1kk+1表面凹陷例15-4.

有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角=810-5rad.波长=589nm的单色光垂直入射时,测得干涉条纹的宽度为

l=2.4mm,求玻璃的折射率.解:2.牛顿环

15.3.2等厚干涉

空气牛顿环反射光干涉条纹是以接触点为圆心,明暗相间的圆环;条纹间距不等;且内疏外密.SLMTe反射光光程差:加强减弱明纹暗纹1)空气牛顿环中心erRr暗纹明纹2)牛顿环半径公式明环暗环设某级明环的半径为r暗斑3)半波损失取决于折射率关系2)牛顿环半径公式明环暗环由中心向外,反射面夹角变大,条纹间距变小.解:解得:

条纹怎样,如何计算条纹半径,级次?例15-5.

用钠灯(=589.3nm)观察牛顿环,第k条暗环的半径为r=4mm,第k+5级暗环半径r=6mm,求所用平凸透镜的曲率半径R.4)等厚干涉条纹的变化增透膜:

在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介质膜,使其上下表面对某种颜色的光反射产生干涉减弱,其结果是减少了该光的反射,增加其透射.照相机镜头眼镜15.3.3增反膜和增透膜激光器谐振腔宇航服增反膜:

利用薄膜干涉原理,使薄膜上下表面对某种颜色的光反射发生干涉加强,其结果是增加了该光的反射,减少其透射.增透膜增反膜加强ZnS玻璃n2=2.34n3

=1.50n1=1

MgF2减弱玻璃n2=1.38n3

=1.50n1=1

透射光和反射光干涉具有互补性,符合能量守恒定律.k=0对应最小厚度,得到

例15-7.空气中肥皂膜(n

=1.33)厚度0.32m.如用白光垂直入射,问肥皂膜呈现什么色彩?解:反射光干涉加强

例15-6.照相机镜头常镀上一层透明薄膜,目的就是利用干涉原理减少表面的反射,使更多的光进入透镜.常用的镀膜物质是MgF2,折射率n=1.38,为使可见光谱中=550nm的光反射最弱,问膜厚e=?解:k=0,1,2,…n2=1.38n3=1.50n1=1依题意上下表面反射都有半波损失,反射光干涉最弱,故2=567nm(黄光)可见光范围400~760nm解:反射光干涉极大

例15-7