《薄膜光學(xué)與技術(shù)》期末考試試題1和答案

1、2012-2013學(xué)年第1學(xué)期薄膜光學(xué)與技術(shù)期末考試試題（B卷）參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、填空題（每空1分，共25分）1、薄膜是指附著于基底，且與基底不同質(zhì)的非自持性涂層。2、鍍制單層介質(zhì)薄膜時(shí)，第二次看到相同的反射色時(shí)的膜層光學(xué)厚度是第一次看到相同的反射色時(shí)膜層光學(xué)厚度的倍。3、K9玻璃上的單層MgF2膜層與單層ZrO2膜層具有相同的反射色調(diào)時(shí)，MgF2膜層的光學(xué)厚度等于（大于、小于、等于）ZrO2膜層的光學(xué)厚度。4、在折射率為3.5的材料表面鍍單層減反射膜，材料最佳的折射率為：1.8708。5、周期性對(duì)稱膜系（pqp）s的等效折射率和基本周期/pqp的等效折射率完全相同，其等效位相厚度等于基本

2、周期的s倍。6、按照材料狀態(tài)不同，一般將薄膜分為固體薄膜、氣體薄膜和液體薄膜三類。7、Torr和Pa是兩個(gè)常用來(lái)表示真空度的單位，它們較為準(zhǔn)確的換算關(guān)系為：1Torr=133.3Pa。8、鍍膜室內(nèi)真空度高表明氣體壓強(qiáng)小，真空度低則氣體壓強(qiáng)大。9、由于極值點(diǎn)的判讀精度不高，因此常常采用過(guò)正控制、高級(jí)次監(jiān)控、預(yù)鍍監(jiān)控片等措施來(lái)提高極值法監(jiān)控精度。10、電子槍的e型槍是指電子束出射后至坩堝表面的運(yùn)動(dòng)方向改變了270度。11、請(qǐng)寫出常用的三種金屬鍍膜材料：_A、_A、_AL。12、一般鍍膜系統(tǒng)測(cè)量真空需要兩個(gè)真空計(jì)：熱電偶真空計(jì)和電離真空計(jì)。13、采用光電極值法監(jiān)控膜厚，監(jiān)控片為K9玻璃（折射率為1.

3、52），如果要鍍制單層ZnS薄膜（折射率為2.35），監(jiān)控的第一個(gè)透射率極值點(diǎn)應(yīng)該是極大值還是極小值：極小值。14、能夠直接用來(lái)抽大氣的真空泵是機(jī)械泵。15、熱蒸發(fā)技術(shù)常用的蒸發(fā)源有電阻蒸發(fā)源和電子槍。二、判斷題：先回答以下說(shuō)法是否正確？然后說(shuō)明理由或修改正確。（每題4分，共20分）1、膜層的有效位相厚度表示為：§=亍ndcos0，當(dāng)光波斜入射時(shí)，對(duì)于s光和九p光而言，要分別代入修正后的折射率值進(jìn)行運(yùn)算。答：錯(cuò)誤。當(dāng)光波斜入射時(shí)，無(wú)論對(duì)于s光和p光而言，折射率值均是同一個(gè)值。2、采用單半波濾光片結(jié)構(gòu)，獲得的通帶波形比多半波濾光片更加接近矩形。答：錯(cuò)誤。采用多半波濾光片結(jié)構(gòu)，獲得的通帶

4、波形比單半波濾光片更加接近矩形。3、一般鍍膜設(shè)備上需要機(jī)械泵和擴(kuò)散泵組合起來(lái)作為真空機(jī)組，這主要是因?yàn)殡p泵組合可以提高抽氣速率。答：錯(cuò)誤。因?yàn)闄C(jī)械泵可以直接抽大氣，但極限真空并不高，而擴(kuò)散泵可以抽到鍍膜所需的真空度，但不能直接抽大氣，也不能直接排氣到大氣，因此鍍膜機(jī)上采用雙泵組合的方式才能完成抽氣過(guò)程。4、用于離子輔助鍍膜的離子源，有產(chǎn)生離子束的，也有產(chǎn)生等離子體的。潘寧離子源是一種典型的產(chǎn)生等離子體的離子源。答：錯(cuò)誤。潘寧離子源是一種典型的產(chǎn)生離子束的離子源。5、測(cè)量鍍膜樣片的透射率時(shí)，將鍍膜面向著光源和背對(duì)光源測(cè)得的結(jié)果不同。答：錯(cuò)誤。樣片的透射率與光的傳播方向無(wú)關(guān)。注：正誤回答正確得2分

5、，理由正確得2分。三、問(wèn)答題（每題5分，共15分）1、什么是單層介質(zhì)膜層反射率的雙重周期性？其周期性的主要特點(diǎn)有哪些?答：?jiǎn)螌咏橘|(zhì)膜的反射率會(huì)隨著薄膜位相厚度的變化而呈現(xiàn)周期性變化（2分）；當(dāng)膜厚確定后，隨著光波波長(zhǎng)的變化，反射率會(huì)隨之發(fā)生周期性變化（2分）。隨厚度變化的周期呈現(xiàn)間隔相等，而隨波長(zhǎng)變化的周期不等，波長(zhǎng)越大，周期越長(zhǎng)。如將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為光波頻率，則隨頻率不同，反射率的周期是等間隔的（1分）。說(shuō)明：周期性每正確一點(diǎn)2分，特點(diǎn)回答正確1分。2、試敘述光電極值法監(jiān)控膜厚的基本原理。答：光通過(guò)正在鍍膜的比較片時(shí)，隨著薄膜厚度的增加，比較片的透射率（反射率）會(huì)發(fā)生周期性的變化，且薄膜光學(xué)厚度每

6、變化久/時(shí)，透射率出現(xiàn)一次極值（3分）。利用光電測(cè)光方法測(cè)量正在鍍制膜層的T（或R）隨膜層厚度增加過(guò)程3中的極值個(gè)數(shù)，可以獲得以久/為單位的整數(shù)厚度的膜層（2分）。3、影響膜層厚度均勻性的主要因素有哪些？答：蒸發(fā)源發(fā)射特性，由蒸發(fā)源結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)膜料不同的發(fā)射分布特性引起（3分）蒸發(fā)源與被鍍件的相對(duì)位置；被鍍件的面形（2分）。四、計(jì)算題（1、2題各10分，第3題20分，共40分）1、已知n=1.52,n=2.3,n=1.44，窄帶濾光膜系GHLHLHLHLH2LHLHLHLHAGHL的峰值透射率是多少？解：根據(jù)2H或2L為虛設(shè)層的特點(diǎn)，膜系可以等效為GHLG結(jié)構(gòu)，（2分）組合導(dǎo)納Y=n=1.442

7、1.52二0.5958n2G2.32H膜系中可以看出，入射介質(zhì)為空氣，因此反射率為（1-0.5958<1+0.5958丿2=6.42%所以，膜系的透射率最終為T=1-R=93.58%3分）3分）2分）說(shuō)明：計(jì)算結(jié)果正確共4分。如果沒(méi)有進(jìn)行分步運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算情況酌情給分。2、石英玻璃基底上鍍制高反膜G/（HL）5H/A，若鍍膜材料為ZnS和MgF2，求峰值反射率和中心波長(zhǎng)處反射帶的波長(zhǎng)寬度？（中心波長(zhǎng)500nm；ZnS折射率為2.15；MgF2折射率為1.38；玻璃ng=1.46）解：組合導(dǎo)納為n2n2n122.1512Y（h）5hh2667582（2分）n2nnion1.38io-1.4

8、6LGLG峰值反射率1-YR（）298.51%1+Y（2分）波數(shù)寬度2n-nAg一arcsm（Hl=0.14兀n+nHL（2分）波長(zhǎng)寬度A九q2九Ag/g22-500-0.14140（nm）（2分）0說(shuō)明：每個(gè)步驟的公式正確各2分，4個(gè)計(jì)算結(jié)果正確共2分。如果沒(méi)有進(jìn)行分步運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算情況酌情給分。3、圖中兩條曲線分別是鍍有單層ZrO膜層和鍍有單層TiO膜層的K9（n=1.52）平板玻璃的實(shí)測(cè)透過(guò)率光譜曲線， 計(jì)算ZrO膜層的折射率和厚度。2 計(jì)算TiO膜層的折射率和厚度。2 ZrO膜層的兩個(gè)透過(guò)率極小值相等說(shuō)明了什么?2 TiO膜層的所有透過(guò)率極小值均不相等說(shuō)明了什么?2解：計(jì)算ZrO膜層的

9、折射率和厚度。（10分）2樣片的透射率極小值均為0.78，根據(jù)T=（1一R1）（1一R=0.7811-RR11-YR1二（市）2n2Y=ng1-nR=（4）221+ns可得n=1.97（11.52211+1.52丿0.04261在800nm波長(zhǎng)處，有nd=m九411在600nm波長(zhǎng)處，同樣有nd=（m+1）九4211于是由nd=（m+1）九=m九，得到m=3d=300nm42412分）2分）2分）1分）1分）1分）1分）25 計(jì)算TiO膜層的折射率和厚度。（7分）由于480nm和780nm極小值不相等，因此分別計(jì)算，對(duì)于九=780nm1T1=0.664，同理可得n1=2.328（2分）對(duì)于九=480nm1T1=0.645，同理可得n2=2.390（2分）由nd=X-mi4ind=X24