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文檔簡介
1、薄膜干涉薄膜干涉等厚條紋等厚條紋1、等厚干涉條紋2. 劈尖膜 平行光接近平行光接近垂直入射垂直入射,在上在上、下表面反射的光相干迭加,、下表面反射的光相干迭加,在表面處看到干涉條紋。在表面處看到干涉條紋。設(shè)薄膜的折射率為設(shè)薄膜的折射率為n2,暗條紋暗條紋明條紋明條紋)2(+en2=2k=2)1+k2(=Lekek+1明紋明紋暗紋暗紋e Lekek+1明紋明紋暗紋暗紋e 星戰(zhàn)風(fēng)暴 http:/3.干涉條紋分布的特點:干涉條紋分布的特點:(2). 干涉條紋是平行于棱邊的干涉條紋是平行于棱邊的直條紋直條紋(3). 相鄰明(暗)紋間距相鄰明(暗)紋間距L L:2k1kn2eesinL 22n2sinn
2、2L(適于平行光垂直入射)(適于平行光垂直入射)只有在只有在 很小的劈尖上,才能看到很小的劈尖上,才能看到干涉條紋干涉條紋 (1). 當(dāng)有半波損失時,在劈棱當(dāng)有半波損失時,在劈棱 處處 為暗為暗紋,紋, 否則為一亮紋;否則為一亮紋;0e Lekek+1明紋明紋暗紋暗紋e 劈棱劈棱Lekek+1明紋明紋暗紋暗紋e Lekek+1明紋明紋暗紋暗紋e 劈棱劈棱(4)(4) 當(dāng)某種原因引起膜的等厚線發(fā)生變化時,將當(dāng)某種原因引起膜的等厚線發(fā)生變化時,將引起條紋作相應(yīng)地移動。引起條紋作相應(yīng)地移動。 利用薄膜干涉的原理,可利用薄膜干涉的原理,可測量測量單色光單色光的的波長波長、測出測出微小的角度微小的角度,
3、在工程技術(shù)中,在工程技術(shù)中常來測定常來測定細絲的直徑、薄片的厚度細絲的直徑、薄片的厚度等等。等等。B.B.膜厚減薄膜厚減薄等厚線等厚線條紋條紋向遠離劈棱向遠離劈棱方向平移方向平移B.B.膜厚減薄膜厚減薄等厚線等厚線等厚線等厚線條紋條紋向遠離劈棱向遠離劈棱方向平移方向平移A.A.膜厚增加膜厚增加等厚線等厚線條紋條紋向劈棱方向向劈棱方向平移平移A.A.膜厚增加膜厚增加等厚線等厚線等厚線等厚線條紋條紋向劈棱方向向劈棱方向平移平移增透膜薄膜干涉應(yīng)用 2一、為什么在光學(xué)鏡頭上涂一層透明薄膜來增加透射度呢? 現(xiàn)代光學(xué)裝置,如攝影機、電影放映機的鏡頭、潛水艇的潛望鏡等,都是由 許多光學(xué)元件棗透鏡、棱鏡等組成
4、的進入這些裝置的光,在每一個鏡面上都有一部分光 被反射,因此只有1020的入射光通過裝置,所成的像既暗又不清晰計算表明,如果一個裝置中包含有六個透鏡,那么將有50的光被反射若在鏡面上涂上一層透明薄膜,即增透膜,就大大減少了光的反射損失,增強光的透射強度,從而提高成像質(zhì)量 增透膜增透膜1.1.增透膜增透膜 在透鏡表面鍍一層薄膜,利用干涉原理,使在透鏡表面鍍一層薄膜,利用干涉原理,使反射光產(chǎn)生相消干涉,從而增加光的透射。反射光產(chǎn)生相消干涉,從而增加光的透射。對單層增透膜(通常鍍對單層增透膜(通常鍍 MgFMgF2 2,n n2 2=1.38=1.38),),反射相干光滿足:反射相干光滿足:22(2
5、1)2(1,2,3 )eknk2(21)4ken膜n1=1.0n2=1.38n3=1.50膜n1=1.0n2=1.38n3=1.50min24en2. 增反膜增反膜 增反膜是利用在薄膜上、下表面反射光相長增反膜是利用在薄膜上、下表面反射光相長干涉的原理,使反射光得到增強。干涉的原理,使反射光得到增強。 通常是在光學(xué)玻璃表面鍍上一層折射率通常是在光學(xué)玻璃表面鍍上一層折射率n2 n3 的的介質(zhì)薄膜,介質(zhì)薄膜,)2 , 1k(k2en22 2minn4=e工藝上通常采用工藝上通常采用多層膜。 對于一般的對于一般的照相機照相機和目視光學(xué)儀器,通常選黃綠和目視光學(xué)儀器,通常選黃綠光光 作為作為“控制波長
6、控制波長”,使膜的光學(xué)厚度等于,使膜的光學(xué)厚度等于此波長的此波長的 1/41/4,在白光照射下的反射光呈現(xiàn)蘭紫色。在白光照射下的反射光呈現(xiàn)蘭紫色。550nm二、為什么要求增透膜的厚度是入射光在薄膜介質(zhì)中波長的 四分之一呢?當(dāng)光射到兩種透明介質(zhì)的界面時,若光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),光有可能發(fā)生全反射;當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì),反射光有半波損失對于玻璃鏡頭上的增透膜,其折射率大小介于玻璃和空氣折射率之間,當(dāng)光由空氣射向鏡頭時,使得膜兩面的反射光均有半波損失,從而使膜的厚度僅僅只滿足兩反射光的光程差為半個波長膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多經(jīng)歷的路程,即為膜的厚度的兩倍所以,膜厚應(yīng)為光在薄
7、膜介質(zhì)中波長的1/4,從而使兩反射光相互抵消由此可知,增透膜的厚度d/4n(其中n為膜的折射率,為光在空氣中的波長 ) 三、為什么增透膜要用折射率為三、為什么增透膜要用折射率為1.38的氟化鎂作材料鍍制呢的氟化鎂作材料鍍制呢?單層增透膜的理論依據(jù)表明:當(dāng)膜的折射率n膜滿足:nnn膜空玻(其中n空、n玻分別為空氣和玻璃的折射率)時, 反射光的強度為零,光的透射率為100 對于一般折射率在1.5左右的光學(xué)玻璃,為了用單層膜達到100的增透效果 其膜的折射率必須滿足其膜的折射率必須滿足11.51.22nnn膜空玻折射率如此低的鍍膜材料很難找到所以,現(xiàn)在一般都用折射率為1.38的氟化鎂(MgF2)鍍制
8、單層增透膜不過對于折射率較高的光學(xué)玻璃,單層氟化鎂膜能達到很好的增透效果 四、為什么涂有增透膜的光學(xué)鏡頭呈淡紫色呢?對于增透效果很好的氟化鎂膜,仍有約對于增透效果很好的氟化鎂膜,仍有約1.3%的光能量的光能量被反射,再加之對于其它波長的光,給定膜層的厚度被反射,再加之對于其它波長的光,給定膜層的厚度不是這些光在薄膜中的波長的不是這些光在薄膜中的波長的1/4倍,增透效果較差倍,增透效果較差些在通常情況下,入射光為白光,增透膜只能使一些在通常情況下,入射光為白光,增透膜只能使一定波長的光反射時相互抵消,不可能使白光中所有波定波長的光反射時相互抵消,不可能使白光中所有波長的光都相互抵消在選擇增透膜時
9、,一般是使對人長的光都相互抵消在選擇增透膜時,一般是使對人眼靈敏的綠色光在垂直入眼靈敏的綠色光在垂直入 射時相互抵消,這時光譜邊射時相互抵消,這時光譜邊緣部分的紅光和紫光并沒有完全抵消,因此,涂有增緣部分的紅光和紫光并沒有完全抵消,因此,涂有增透膜的光學(xué)鏡面呈淡紫色透膜的光學(xué)鏡面呈淡紫色 產(chǎn)生條件:產(chǎn)生條件:21nn當(dāng)光從折射率小的光疏介質(zhì),正入當(dāng)光從折射率小的光疏介質(zhì),正入射或掠入射于折射率大的光密介質(zhì)射或掠入射于折射率大的光密介質(zhì)時,則反射光有半波損失。時,則反射光有半波損失。21nn當(dāng)光從折射率大的光密介質(zhì),當(dāng)光從折射率大的光密介質(zhì),正入射于折射率小的光疏介質(zhì)正入射于折射率小的光疏介質(zhì)時
10、,反射光沒有半波損失。時,反射光沒有半波損失。折射光都無半波損失。折射光都無半波損失。1n2nir半波損失:半波損失:光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì),光反射后有光從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì),光反射后有了量值為了量值為 的位相突變,即在反射過程中損失了半個的位相突變,即在反射過程中損失了半個波長的現(xiàn)象。波長的現(xiàn)象。 光的等厚干涉現(xiàn)象牛頓環(huán)牛頓環(huán)牛頓環(huán)將一曲率半徑相將一曲率半徑相當(dāng)大的平凸玻璃透鏡放當(dāng)大的平凸玻璃透鏡放在一平面玻璃的上面,在一平面玻璃的上面,則在兩者之間形成一個則在兩者之間形成一個厚度隨直徑變化的空氣厚度隨直徑變化的空氣隙。隙??諝庀兜牡群窀煽諝庀兜牡群窀缮鏃l紋是一組明暗相間涉條紋是一組明暗
11、相間的同心環(huán)。該干涉條紋的同心環(huán)。該干涉條紋最早被牛頓發(fā)現(xiàn),所以最早被牛頓發(fā)現(xiàn),所以稱為牛頓環(huán)(稱為牛頓環(huán)(Newton -Newton -ringring)牛頓環(huán)牛頓環(huán)白光入射的牛頓環(huán)照片白光入射的牛頓環(huán)照片3 3 小結(jié):小結(jié): (1 1)牛頓環(huán)中心是暗點。愈往邊緣,條紋級別愈高。)牛頓環(huán)中心是暗點。愈往邊緣,條紋級別愈高。(2)復(fù)色光入射,彩色圓環(huán))復(fù)色光入射,彩色圓環(huán)(3)透射光)透射光與之互補與之互補(4)動態(tài)反應(yīng):連續(xù)增加)動態(tài)反應(yīng):連續(xù)增加 薄膜的厚度薄膜的厚度, 視場中條紋視場中條紋縮入縮入, 反之,冒出。反之,冒出。0 1 2 345.愈往邊緣,條紋愈密。愈往邊緣,條紋愈密。干
12、涉條紋的特點:(1).(1).干涉圖樣是以接觸點為干涉圖樣是以接觸點為圓圓心心的一組明、暗相間的同心的一組明、暗相間的同心圓圓環(huán),環(huán),有半波損失時,中間為一暗斑。(2).(2).從中心向外,條紋級數(shù)越來從中心向外,條紋級數(shù)越來越高,條紋的間隔越來越密。越高,條紋的間隔越來越密。(3).(3).用白光照射將形成用白光照射將形成彩色光譜,對每一級光譜,紅色的在外圈,紫對每一級光譜,紅色的在外圈,紫色的在內(nèi)圈。色的在內(nèi)圈。(4).(4).增大透鏡與平板玻璃間的距離,膜的等厚線向增大透鏡與平板玻璃間的距離,膜的等厚線向中心收縮,則干涉圓環(huán)也向中心收縮(內(nèi)陷),膜中心收縮,則干涉圓環(huán)也向中心收縮(內(nèi)陷)
13、,膜厚每改變厚每改變 ,條紋就向外冒出(擴張)或向中,條紋就向外冒出(擴張)或向中心內(nèi)陷一條。心內(nèi)陷一條。2/2n二二. .用牛頓環(huán)測透鏡的曲率半徑用牛頓環(huán)測透鏡的曲率半徑R R 牛頓環(huán)儀是由一個曲率半徑很大的平凸透鏡的凸面與一個牛頓環(huán)儀是由一個曲率半徑很大的平凸透鏡的凸面與一個平面玻璃接觸在一起構(gòu)成,平凸透鏡的凸面與玻璃片之間的空平面玻璃接觸在一起構(gòu)成,平凸透鏡的凸面與玻璃片之間的空氣層厚度從中心接觸點到邊緣逐漸增加。氣層厚度從中心接觸點到邊緣逐漸增加。CORekrk牛頓環(huán)儀牛頓環(huán)儀 當(dāng)用平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)儀上時,一部分光線在當(dāng)用平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)儀上時,一部分光線在空氣層的
14、下表面反射,一部分光線在空氣層的上表面反射,空氣層的下表面反射,一部分光線在空氣層的上表面反射,這兩部分光有光程差,它們在平凸透鏡的凸面附近相遇而發(fā)這兩部分光有光程差,它們在平凸透鏡的凸面附近相遇而發(fā)生干涉。當(dāng)我們用顯微鏡來觀察時,便可清楚地看到中心是生干涉。當(dāng)我們用顯微鏡來觀察時,便可清楚地看到中心是一暗圓斑,而周圍是許多明暗相間、間隔逐漸減小的同心環(huán),一暗圓斑,而周圍是許多明暗相間、間隔逐漸減小的同心環(huán),稱為牛頓環(huán)。它屬于等厚干涉條紋。稱為牛頓環(huán)。它屬于等厚干涉條紋。k k級干涉圓環(huán)對應(yīng)的兩束相干光的光程差為:級干涉圓環(huán)對應(yīng)的兩束相干光的光程差為:由干涉條件可知:由干涉條件可知: 22ke
15、暗條紋亮條紋, 2 , 1 , 02) 12(22, 3 , 2 , 122kkekkekkABerRCOR R為透鏡的曲率半徑,為透鏡的曲率半徑,r rk k為第為第k k級干涉環(huán)的半徑,由幾何關(guān)系可得級干涉環(huán)的半徑,由幾何關(guān)系可得 :所以所以,由于由于 ,可忽略,可忽略,因此得到:因此得到:222)(kkreRR222kkkeRerkeR 2keRrekk22(此式說明:(此式說明: 與與 成正比,即離開中心愈成正比,即離開中心愈遠,光程差增加愈快,因此,干涉環(huán)愈密。)遠,光程差增加愈快,因此,干涉環(huán)愈密。) ke2kr整理后得:整理后得:上式上式若已知若已知 ,測出第,測出第k級暗條紋的
16、半徑級暗條紋的半徑r rk k ,便可算出透鏡的曲率半徑,便可算出透鏡的曲率半徑R。 krRk2在實驗中不能直接用在實驗中不能直接用 公式,原因有二:公式,原因有二:實際觀察牛頓環(huán)時發(fā)現(xiàn),牛頓環(huán)的中心不是一個實際觀察牛頓環(huán)時發(fā)現(xiàn),牛頓環(huán)的中心不是一個點,而是一個不甚清晰的暗或亮的圓斑。其原因是點,而是一個不甚清晰的暗或亮的圓斑。其原因是透鏡與平板玻璃接觸時,由于接觸壓力引起形變,透鏡與平板玻璃接觸時,由于接觸壓力引起形變,使接觸處為一圓面,而圓面的中心很難定準(zhǔn),因此使接觸處為一圓面,而圓面的中心很難定準(zhǔn),因此rk不易測準(zhǔn);不易測準(zhǔn);鏡面上可能有灰塵等存在而引起一個附加厚度,鏡面上可能有灰塵等存
17、在而引起一個附加厚度,從而形成附加的光程差,這樣,絕對級數(shù)也不易定從而形成附加的光程差,這樣,絕對級數(shù)也不易定準(zhǔn)。準(zhǔn)。krRk2 為了克服這些困難,為了克服這些困難, 對對 進行處理,進行處理,首先取暗環(huán)首先取暗環(huán)直徑直徑D Dk k 來替代半徑來替代半徑r rk k , ,則可寫成:則可寫成: 或或再采用逐差法,以消除附加光程差帶來的誤差,若再采用逐差法,以消除附加光程差帶來的誤差,若m與與n級暗級暗環(huán)直徑分別環(huán)直徑分別Dm與與Dn,則:則:兩式相減得:兩式相減得:上式只出現(xiàn)相對級數(shù)(上式只出現(xiàn)相對級數(shù)(m-n),無需知道待測暗環(huán)的絕對級),無需知道待測暗環(huán)的絕對級數(shù),而且由于分子是數(shù),而且
18、由于分子是 ,通過幾何分析可知,即使,通過幾何分析可知,即使牛頓環(huán)中心無法定準(zhǔn),也不會影響牛頓環(huán)中心無法定準(zhǔn),也不會影響R的準(zhǔn)確度。的準(zhǔn)確度。 krRk2kkrD224kDkRkDRk42mRDm42nRDn42)(422nmDDRnm22nmDD 實實 驗驗 內(nèi)內(nèi) 容容用牛頓環(huán)測定透鏡的曲率半徑用牛頓環(huán)測定透鏡的曲率半徑1.熟悉讀數(shù)顯微鏡的使用方法熟悉讀數(shù)顯微鏡的使用方法 目鏡目鏡調(diào)焦手輪調(diào)焦手輪測微鼓輪測微鼓輪鎖緊手輪鎖緊手輪標(biāo)尺標(biāo)尺450可調(diào)式半反鏡可調(diào)式半反鏡2 .2 .調(diào)整測量裝置。調(diào)整測量裝置。 1 1). .調(diào)整半反鏡,使讀數(shù)顯微鏡的目鏡中看到均勻明調(diào)整半反鏡,使讀數(shù)顯微鏡的目鏡
19、中看到均勻明亮的光場。亮的光場。2 2). . 調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡,使十字叉絲清晰、無視調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡,使十字叉絲清晰、無視差。調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的物鏡調(diào)節(jié)螺釘,置鏡筒于最低差。調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的物鏡調(diào)節(jié)螺釘,置鏡筒于最低位置,然后,邊觀察邊升高物鏡,直至在目鏡中觀察位置,然后,邊觀察邊升高物鏡,直至在目鏡中觀察到清晰的牛頓環(huán)。到清晰的牛頓環(huán)。3 .3 .測量牛頓環(huán)的直徑使干涉圓環(huán)中心在視場中央,仔測量牛頓環(huán)的直徑使干涉圓環(huán)中心在視場中央,仔細觀察干涉條紋的特點。細觀察干涉條紋的特點。4 .4 .讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)方法讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)方法 主尺的分度值為主尺的分度值為1mm1mm,測微鼓輪共有
20、,測微鼓輪共有100100個刻度,其份度值為個刻度,其份度值為0.01mm0.01mm,可估讀到,可估讀到0.001mm0.001mm。 主尺主尺測微鼓輪測微鼓輪15mm0.506mm最后讀數(shù)為:最后讀數(shù)為:15.506mm注注 意意 事事 項項1.在測量時,讀數(shù)顯微鏡的測微鼓輪應(yīng)沿一個方向轉(zhuǎn)動,中途在測量時,讀數(shù)顯微鏡的測微鼓輪應(yīng)沿一個方向轉(zhuǎn)動,中途不可倒轉(zhuǎn)。不可倒轉(zhuǎn)。2.2.環(huán)數(shù)不可數(shù)錯,在數(shù)的過程中發(fā)現(xiàn)環(huán)數(shù)有變化時,必須重測。環(huán)數(shù)不可數(shù)錯,在數(shù)的過程中發(fā)現(xiàn)環(huán)數(shù)有變化時,必須重測。3.3.測量中,應(yīng)保持桌面穩(wěn)定,不受振動,不得觸動牛頓環(huán)裝置,測量中,應(yīng)保持桌面穩(wěn)定,不受振動,不得觸動牛頓環(huán)
21、裝置,否則重測。否則重測。等厚干涉:等厚干涉:當(dāng)光線垂直入射于薄膜的表面時,干涉的當(dāng)光線垂直入射于薄膜的表面時,干涉的公式簡化為:公式簡化為:222(21)2kn dkk=1,2,3 干涉加強干涉加強k=1,2,3干涉減弱干涉減弱例例1、空氣中的肥皂泡厚度空氣中的肥皂泡厚度320nm,介質(zhì)的折射率介質(zhì)的折射率n=1.33。從正上方看哪個波長的光可以呈現(xiàn)出極大?從正上方看哪個波長的光可以呈現(xiàn)出極大?解:由解:由2nd+/2=k2/132033. 122/12kkndK=1=1702.4nmK=2=567.5nmK=3=340.5nm=567.5nm是可見光,黃綠色。其余不是可見光。是可見光,黃綠
22、色。其余不是可見光。 例如:例如:較高級的照相機的鏡頭由較高級的照相機的鏡頭由 6 6 個透鏡組成,如不個透鏡組成,如不采取有效措施,反射造成的光能損失可達采取有效措施,反射造成的光能損失可達 45%90%45%90%。為增強透光,要鍍增透膜,或減反膜。復(fù)雜的光學(xué)鏡頭為增強透光,要鍍增透膜,或減反膜。復(fù)雜的光學(xué)鏡頭采用增透膜可使光通量增加采用增透膜可使光通量增加 10 10 倍。倍。而激光器兩端裝有反射鏡。就鍍有增反而激光器兩端裝有反射鏡。就鍍有增反( (射射) )膜。膜。在薄膜干涉中,光線一部分被反射,另一部分則透射在薄膜干涉中,光線一部分被反射,另一部分則透射進入介質(zhì)。干涉極大時,光線大部
23、分被反射。干涉極進入介質(zhì)。干涉極大時,光線大部分被反射。干涉極小時,光線大部分被透射。通過控制薄膜的厚度,可小時,光線大部分被透射。通過控制薄膜的厚度,可以選擇使以選擇使透射透射或或反射反射處于極大,處于極大,增強表面上的增強表面上的反射反射或或者者透射透射, 以改善光學(xué)器件的性能。稱為增透膜,增反以改善光學(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。膜。在生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。1.增透膜增透膜光學(xué)鏡頭為減少反射光,光學(xué)鏡頭為減少反射光,通常要鍍增透膜。通常要鍍增透膜。增透膜是增透膜是使膜上下兩表面使膜上下兩表面的反射光滿足減弱條件。的反射光滿足減弱條件。2) 12(k )2 , 1(
24、k減弱減弱2cos22rdn例:例:為增強照相機鏡頭的透射光,往往在鏡頭為增強照相機鏡頭的透射光,往往在鏡頭(n3= =1.52)上鍍一層)上鍍一層 MgF2 薄膜(薄膜(n2=1.38),使對人),使對人眼和感光底片最敏感的黃綠光眼和感光底片最敏感的黃綠光 = 555 nm 反射最小,反射最小,假設(shè)光垂直照射鏡頭,求:假設(shè)光垂直照射鏡頭,求:MgF2 薄膜的最小厚度。薄膜的最小厚度。解:解:2) 12(k )2 , 1(k減弱減弱dn22321nnn24) 12(nkdk=1,k=1,膜最薄膜最薄24ndm101738.14105559通常通常 k 取取 2,243nd38.14105553
25、9m1037在該厚度下藍紫光反射加強,所以我們看到鏡頭表面在該厚度下藍紫光反射加強,所以我們看到鏡頭表面為藍紫色。為藍紫色。2.增反膜增反膜減少透光量,增加反射光,減少透光量,增加反射光,使膜上下兩表面的反射光滿使膜上下兩表面的反射光滿足加強條件足加強條件。例如:例如:激光器諧振腔反射鏡采用優(yōu)質(zhì)增反膜介質(zhì)薄膜激光器諧振腔反射鏡采用優(yōu)質(zhì)增反膜介質(zhì)薄膜層已達層已達15 層,其反射率層,其反射率99.9。n等厚干涉:等厚干涉:在同一干涉條紋下薄膜厚度相同。在同一干涉條紋下薄膜厚度相同。 用單色平行光垂用單色平行光垂直照射玻璃劈尖,由直照射玻璃劈尖,由于在同一條紋下的薄于在同一條紋下的薄膜厚度相同,形
26、成干膜厚度相同,形成干涉條紋為平行于劈棱涉條紋為平行于劈棱的一系列等厚干涉條的一系列等厚干涉條紋。紋。很小 n由于單色光在劈尖上下兩由于單色光在劈尖上下兩個表面反射后形成個表面反射后形成 、 兩束兩束光。滿足相干光的條光。滿足相干光的條件。件。2) 12(kk )2 ,1( k )2 , 1 , 0(k加強加強減弱減弱22knd, 很小,1cos r321nnn設(shè)光線垂直于底面射入,設(shè)光線垂直于底面射入,由薄膜干涉公式由薄膜干涉公式:1. .劈棱處劈棱處dk= =0,光程差為光程差為22knd2劈棱處為暗紋劈棱處為暗紋kd2. .第第 k 級暗紋處劈尖厚度級暗紋處劈尖厚度2) 12(k22kn
27、d由由nkdk2kd1kdl3. .相鄰暗紋劈尖厚度差相鄰暗紋劈尖厚度差kkddd1nknk22)1(n2d4.4.相鄰條紋間距相鄰條紋間距sindlsin2n很小, sin這里這里的單位用弧度。的單位用弧度。sindl 2 sinln n2n2n l干涉條紋平行等距出現(xiàn)。干涉條紋平行等距出現(xiàn)。的應(yīng)用的應(yīng)用1. .測量微小物體的厚度測量微小物體的厚度dL將微小物體夾在兩薄玻璃片將微小物體夾在兩薄玻璃片間,形成劈尖,用單色平行間,形成劈尖,用單色平行光照射。光照射。lLDDLl22例:生產(chǎn)晶體管時要測量硅片上的二例:生產(chǎn)晶體管時要測量硅片上的二氧化硅薄膜的厚度,通常將硅片的一氧化硅薄膜的厚度,通
28、常將硅片的一邊磨成劈尖,(如左圖)。已知邊磨成劈尖,(如左圖)。已知sio2 2的折射率為的折射率為1.46,用波長為用波長為546.1nm的光垂直照射,觀測到劈尖上出現(xiàn)的光垂直照射,觀測到劈尖上出現(xiàn)7 7條暗紋。問條暗紋。問sio2 2厚度時多少?(厚度時多少?(si si的折的折射率為射率為3.42。)。)3(2 7 1) /213 546.112001.2 1022 2 1.46dnmmmn 解:本例中無半波損失,由解:本例中無半波損失,由 2nd=(2k-1)/2 (k = 1,2,3,)sisio22.2.檢測待測平面的平整度檢測待測平面的平整度 由于同一條紋由于同一條紋下的空氣薄膜厚度下的空氣薄膜厚度相同,當(dāng)待測平面相同,當(dāng)待測平面上出現(xiàn)溝槽時條紋上出現(xiàn)溝槽時條紋向左彎曲。向左彎曲。待測平面待測平面光學(xué)平板玻璃光學(xué)平板玻璃 將一塊半徑很大的平將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起,用單色平行光垂在一起,用單色平行光垂直照射,由平凸鏡下表面直照射,由平凸鏡下表面和平板玻璃上表面兩束反和平板玻璃上表面兩束反射光干涉,產(chǎn)生牛頓環(huán)干射光干涉,產(chǎn)生牛頓環(huán)干涉條紋。涉條紋。oR空氣薄膜厚度相同處光程差相同,干涉條紋為一系列空氣薄膜厚度相同處光程差相同,干涉條紋為一系列同心圓。同心圓。oR由于
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