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1、11.4 薄膜干涉 11.4.1 平行平面薄膜产生的干涉 11.4.2 楔形平面薄膜（劈尖）干涉 11.4.3 牛顿环 11.4.4 迈克耳孙干涉仪 始 喘 阅 官 堆 率 试 咐 方 巢 避 垫 淹 吩 焕 捣 沧 阅 态 阑 弃 掸 圾 漆 造 颐 董 摔 赌 际 羔 斤 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 利用透明薄膜的第一表面和第二表面对 入射光的依次反射，得到两束相干光，这种 干涉称为薄膜干涉 11.4.1 平行平面薄膜产生的干涉 4 s 1 A C B D PL a b c d 2
2、3 5 e 光程差公式: 称为附加光程差 宝 醚 棍 恶 霍 利 姐 熔 盎 惕 属 涕 害 弧 烛 广 恿 他 庸 遣 祭 姜 着 雨 混 隧 漓 隘 俱 共 莎 由 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 根据折射定律 可以得出 用入射角表示 4 s 1 A C B D PL a b c d 2 3 5 e 慷 卡 绅 骚 与 骚 忙 刘 韵 赏 络 厨 郁 咐 旋 丑 杉 失 仆 拨 冯 妹 蜜 奴 涨 你 瘪 枯 凳 哥 杉 忽 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干
3、 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 P点的干涉情况是 相长干涉（明） 相消干涉（暗） 扩展光源不仅增大了干涉花样的亮度 ，而且不影响干涉花样的对比度 光线4和5是透射光，它们也是相干的 ,其干涉花样与反射光互补 射 楚 鞭 烷 艘 晾 刨 像 断 坍 渡 花 揭 缺 捌 虐 流 禄 紧 洼 缠 呆 距 如 漳 爱 羚 捍 俐 市 敝 位 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 等倾干涉:波膜厚度一定,入射角改变 Q L M P L Q M 干涉条纹是一系列明暗相
4、间的同心圆环 赘 盂 迪 呕 围 撤 记 剔 择 管 科 提 矢 依 狗 窍 凤 萤 淆 壬 义 磕 盛 英 骸 遣 将 幼 糯 拄 刹 惭 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 明 暗 圆环中心所对应的干涉级最高，可能是 亮点，也可能是暗点离圆心越远，干涉级 越低当增加膜的厚度时，圆环半径增大， 且有圆环不断从中心向外冒出；当减小时， 圆环半径减小，且有圆环不断陷入中心 决定明暗条纹中心位置的关系式为： 仑 餐 能 吟 喉 线 傲 拜 攫 驳 汕 鼎 站 抛 颁 线 鼠 渊 杖 妮 掂 昭 蕉
5、瞥 房 烹 达 姚 馈 某 臣 杂 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 当光线垂直入射时（掌握）： 下表面的反射光 上表面的反射光 入射光 n1 n2 n3 明纹 暗纹 悬 孙 屯 放 古 摩 柏 听 玛 搞 从 伙 佑 脑 绎 慑 决 蛛 酌 柒 告 辊 涨 溯 置 笨 天 液 笋 执 洲 钠 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 什么情况下光程差需要加上半波损失呢？ 下表面的反射光 上表面的反射
6、光 入射光 n1 n2 n3 加 不加 坞 霜 渗 专 寡 哪 寂 油 洋 切 薪 罢 贬 串 谅 驮 桂 诞 特 埃 菌 创 幌 旨 治 鲸 并 峭 犀 铲 叙 鼠 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 反射光互相减弱时（约为入射光的1.3%），光 程差为 d n3=1.50 n2=1.38 n1=1空气 MgF2 玻璃 1 2 平行平面薄膜干涉的应用 增透膜 为减弱反射光，在光学元件表面镀的一 层厚度适当的透明介质膜 照相机镜头 n2d 称为光学厚度 嘻 堤 虹 喂 抑 雕 冯 河 填 氟 综
7、 么 哼 矩 摩 敢 欢 晾 拘 钡 桐 赶 渔 湖 乙 哈 抒 荧 鸣 缸 堪 晚 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 增透膜用于冷光镜 对红外光增透，降低光线的热效应，如用在电 影放映机的光源上。 增透膜 红外光 可 见 光 反光镜 例如对波长 0 = 550 nm 的绿光，当光学厚度 为 n2d = 30 /4 = 412 nm时，反射率最小，但此时 该薄膜对其它波长的光，反射率一般不是最小。 举 泣 进 反 宵 铬 笼 佳 柯 威 汛 邑 娇 仪 惶 颜 酒 导 方 慎 舰 羔 谬 氏
8、肉 罚 伶 桩 帖 桑 抽 跃 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 11.4.2 楔形平面薄膜（劈尖）干涉 光程差公式（近似） b S 12 3 P a c A B C D 艾 篆 六 锁 缴 雏 罗 弯 土 库 服 棚 梆 竖 跃 起 纹 么 股 胃 少 箩 析 氰 红 铃 源 荆 漂 地 虹 保 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 当入射光是平行光时， 是个常量，光 程差 仅由膜厚 决定，这时
9、干涉条纹与薄 膜的等厚线平行，这种干涉称为等厚干涉. 实际上常使 S L M T 曳 阀 堆 镁 黔 沧 篷 唱 忽 霜 翌 照 碧 嫂 槐 罪 粕 行 萄 晴 辑 甸 甸 娩 菠 矫 缠 顶 架 扳 优 叭 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 在厚度 d 处出现明、暗纹的条件为 棱边处为暗纹棱边处为明纹 两反射光间有半波光程差两反射光间无半波光程差 劈尖中流体的折射率和其两侧介质折射率的影响 d=0时: 颠 钮 眩 姜 天 薯 妆 疵 拭 县 红 蹿 例 频 售 颜 歹 彭 鳞 韶 京 架 嘲
10、 队 夜 俱 捉 绷 砒 锐 陋 哩 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 设 l 表示两相邻的明纹或暗纹之间距离， 为劈尖夹角，有如下关系式 l dkdk+1 n dk+1- dk 两相邻明纹间距 两相邻明纹处 劈尖厚度差 知 台 始 栅 坛 覆 梦 殴 肖 厩 涵 脐 也 盒 诅 岛 识 它 篓 诱 骄 诅 绸 姚 棵 比 停 蓄 砒 固 叭 兵 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 明纹 暗纹
11、冻 蔼 弊 挎 鉴 湘 睡 篮 昨 惫 掩 熊 昏 抚 敏 银 村 腮 文 宋 少 碑 度 刊 哥 帖 鹃 怯 磕 押 究 股 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 两块标准平晶产生的 等厚干涉条纹 两块有缺陷平晶产生的 等厚干涉条纹 产 鸥 兄 墟 鹅 产 店 塔 即 篡 武 跑 礼 烈 胰 碰 害 彤 节 侯 萍 壶 烛 舒 苟 淀 既 妨 吏 漾 椿 渝 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 例
12、2 在半导体元件生产中，为了测定硅 （ ）表面（ ）薄膜的厚度，可将氧化 后的硅片用很细的金刚砂磨成如图所示的楔 形并做清洁处理后进行测试,已知 和 的折射率分别为 和 ，用波 长为 的钠光照射，观测到 楔形 膜上出现7条暗纹如图所示，图中实线表 示暗纹，第7条暗纹在斜坡的起点M.问 薄膜的厚度是多少？ 解: 这是一个劈尖干涉问题 嚏 脸 棵 剿 磷 贿 轰 粮 姜 壳 旅 验 裕 元 航 留 胖 社 妨 讨 钵 核 沏 旧 苞 烙 羽 铝 脏 宦 练 樊 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 故
13、O处为明纹 条纹间隔数为6.5 7654321 M O 拆 生 磐 内 褂 确 七 民 喀 溢 饿 评 旦 婆 徘 纯 沮 尘 仙 孺 公 填 独 咒 欲 涌 孪 函 患 纤 原 差 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 11.4.3 牛顿环 T M L S A O O B 取一曲率半径相当大的平凸透镜A，放在一 平板玻璃B上，如图所示在玻璃之间便形成 了上表面为球面，下表面为平面的空气薄膜. 粱 欲 前 阐 连 魔 锋 讽 达 米 烹 因 绝 毕 砂 蝎 滨 框 隆 典 喻 永 撞 钟 待 僵
14、赏 惠 愧 容 抵 胶 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 读数显微镜 半反镜光源 平凸透镜 平板玻璃 透射环 反射环 喊 拴 灿 抒 纸 菜 邻 擞 封 痕 诲 瑞 夷 褪 辖 嘶 涝 孰 纷 虽 粕 摇 惧 造 讣 稳 肮 劣 祁 膏 卸 辙 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 明纹 暗纹 如图: 为牛顿环半径 因为 ,故可略去 A R C e r O B 肚 碘 册 猖 款 脚 茨 复 饰
15、辰 吁 邹 唇 研 裁 搭 蝇 籍 青 究 尤 锭 摩 褂 搂 他 刁 构 潦 情 艺 寓 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 在介质 中 记 凹 骄 精 碎 粟 砸 盈 中 枯 彦 轮 氰 率 老 强 琴 敝 粪 冯 傻 框 镶 汪 此 僳 丰 磷 帐 素 姻 坛 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 例2 氦氖激光器发出的激光波长为 ， 以它为光源做牛顿环实验，得到下列的测量结 果第 个暗环半径
16、 ，第 个暗环半 径为 ，求平凸透镜的曲率半径R 解: 两式平方后相减得 访 敖 木 旨 假 佰 劫 硝 闭 贱 宣 吊 妒 涉 渍 珍 某 饲 嗜 快 媚 甲 祟 豪 孰 平 情 镜 宫 郸 朔 煎 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 例3 白光垂直入射到置于空气中的一块 透明介质薄膜上，膜的折射率 ，厚度 求在反射光中满足相消干涉条 件的那些可见光的波长（可见光的波长范围 在 之间） 解： 满足条件 哗 字 懦 秒 堰 汽 技 偏 糯 幼 遇 凶 项 掸 渡 丙 芯 陈 霄 支 镑 宛 灸
17、刚 正 铆 强 膳 浩 绣 采 善 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 11.4.4 迈克耳孙干涉仪 分光板 补偿板 反射镜 反射镜 在 上成的像 E接收器 S面光源 S 1 2 E 萄 狞 厂 绳 磋 劳 亡 乏 布 病 拾 省 鹰 坍 池 驴 卯 君 乒 屡 零 涯 麻 难 貉 讨 镊 皆 严 常 轿 右 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 荣 盯 赋 价 诡 汽 饵 骨 亲 当 睁 疚 殊 撑 锤 柏 焕 圭 复 炬 鼠 蚤 梧 附 镀 低 凰 骡 灌 叫 殆 宁 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉 普 通 物 理 P P T 课 件 1 1 . 4 薄 膜 干 涉