薄膜干涉12098学习.pptx
等等倾倾干干涉涉条条纹纹是是一一组组内内疏疏外外密密的的同同心心圆圆环环，越越向向内内，级级次越高。入射角减小，圆半径减小。次越高。入射角减小，圆半径减小。等倾干涉特点：倾角相同的光线对应同一条干涉条纹特点：倾角相同的光线对应同一条干涉条纹增增反反膜膜利利用用薄薄膜膜干干涉涉原原理理，使使薄薄膜膜上上、下下表表面面对对某某种种色色光光的的反反射射光光发发生生相相长长干干涉涉，其其结结果果是是增增加加了了该该光光的的反反射射，减减少少了了它它的透射的透射.增增透透膜膜在在透透镜镜表表面面镀镀一一层层厚厚度度均均匀匀的的透透明明介介质质膜膜，使使其其上上、下下表表面面对对某某种种色色光光的的反反射射光光产产生生相相消消干干涉涉，其其结结果果是是减减少少了了该该光的反射，增加了它的透射光的反射，增加了它的透射.第1页/共14页增透膜增透膜增反膜增反膜加强加强ZnS玻璃玻璃n2=2.34n3=1.50n1=1 MgF2减弱减弱玻璃玻璃n2=1.38n3=1.50n1=1 例例.照照相相机机透透镜镜常常镀镀上上一一层层透透明明薄薄膜膜，目目的的就就是是利利用用干干涉涉原原理理减减少少表表面面的的反反射射，使使更更多多的的光光进进入入透透镜镜.常常用用的的镀镀膜膜物物质质是是MgF2，折折射射率率n=1.38，为为使使可可见见光光谱谱中中=550nm的的光光有有最最小小反反射射，问问膜膜厚厚e=？解解:k=0,1,2,n2=1.38n3=1.50n1=1依题意反射光干涉最小上下表依题意反射光干涉最小上下表明都有半波损失，故明都有半波损失，故第2页/共14页对应于最小厚度，对应于最小厚度，k=0,得得到到 例例.照照相相机机透透镜镜常常镀镀上上一一层层透透明明薄薄膜膜，目目的的就就是是利利用用干干涉涉原原理理减减少少表表面面的的反反射射，使使更更多多的的光光进进入入透透镜镜.常常用用的的镀镀膜膜物物质质是是MgF2，折折射射率率n=1.38，为为使使可可见见光光谱谱中中=550nm的的光光有有最最小小反反射射，问问膜膜厚厚e=？解解:k=0,1,2,n2=1.38n3=1.50n1=1依题意反射光干涉最小上下表依题意反射光干涉最小上下表明都有半波损失，故明都有半波损失，故第3页/共14页等厚干涉等厚干涉1.劈尖干涉劈尖干涉空气劈尖空气劈尖介质劈尖介质劈尖n（1）干涉情况分析）干涉情况分析nekek+1l光程差：光程差：明条纹明条纹暗条纹暗条纹（2）相邻两暗（明）纹的间距）相邻两暗（明）纹的间距相邻条纹间的距离：相邻条纹间的距离：第4页/共14页（3）讨论：）讨论：（a）利用劈尖可以测量微小）利用劈尖可以测量微小角度角度，微小厚度及照射光的波，微小厚度及照射光的波长。长。（b）在尖端是暗纹。）在尖端是暗纹。（c）对于同一级干涉条纹，具）对于同一级干涉条纹，具有相同的介质厚度。有相同的介质厚度。（d）干涉条纹的移动：）干涉条纹的移动：相邻条纹间的距离：相邻条纹间的距离：明条纹暗条纹公式：明条纹暗条纹公式：第5页/共14页应用一应用一薄膜厚度的测量薄膜厚度的测量Ldl薄膜厚度：薄膜厚度：条纹数条纹数测量原理测量原理在半导体元件生产中，测定硅片在半导体元件生产中，测定硅片上的二氧化硅薄膜厚度的常用方法上的二氧化硅薄膜厚度的常用方法是：将薄膜的一部分磨成劈形膜，是：将薄膜的一部分磨成劈形膜，通过观察垂直入射光在其上面产生通过观察垂直入射光在其上面产生的干涉条纹，计算出厚度的干涉条纹，计算出厚度.第6页/共14页说明说明:k反映了偏离直线条纹的程度反映了偏离直线条纹的程度.应用二应用二光学表面检查光学表面检查ee测量原理测量原理第7页/共14页若若因因畸畸变变使使某某处处移移动动了了一一个个条条纹的距离，纹的距离，k=1，则，则 k-1 k k+1表面凸起表面凸起 k-1 k k+1表面凹陷表面凹陷第8页/共14页 例例.有有一一玻玻璃璃劈劈尖尖，放放在在空空气气中中，劈劈尖尖夹夹角角=8 10-6rad.波波长长=0.589 m的的单单色色光光垂垂直直入入射射时时，测测得得干干涉涉条条纹纹的的宽宽度度为为l=2.4mm，求玻璃的折射率。，求玻璃的折射率。解：解：2.牛顿环牛顿环牛顿环的特点：牛顿环的特点：干干涉涉条条纹纹是是以以平平凸凸透透镜镜与与平平面面玻玻璃璃板板的的接接触触点点为为圆圆心心的的明明暗暗相相间间的的圆圆环环，中中心心为为暗暗点点；条条纹纹间间距距不不相等，且内疏外密相等，且内疏外密.第9页/共14页(1)牛顿环的计算分析牛顿环的计算分析首先分析反射光的干涉：首先分析反射光的干涉：设设r 为某级干涉环的半径为某级干涉环的半径erRr暗纹暗纹明纹明纹牛顿环半径公式：牛顿环半径公式：明环明环暗环暗环第10页/共14页牛顿环半径公式：牛顿环半径公式：明环明环暗环暗环讨论：讨论：(1)中心为暗斑（中心为暗斑（k=0），），以后是一级明环，一级暗环，以后是一级明环，一级暗环，二级明环，二级暗环二级明环，二级暗环.(2)随随，条纹间距，条纹间距，所以牛顿环从里向外，所以牛顿环从里向外逐渐变密逐渐变密.(3)实验中常发现牛顿环中心并实验中常发现牛顿环中心并非暗斑，而是灰斑，这是由于非暗斑，而是灰斑，这是由于透镜与玻璃之间存在灰尘或污透镜与玻璃之间存在灰尘或污物物.(4)如从透射光中观察牛顿环，如从透射光中观察牛顿环，则由于不存在半波损失，中央则由于不存在半波损失，中央为明斑（劈尖也存在这问题）为明斑（劈尖也存在这问题）.第11页/共14页G2G1迈克尔逊干涉仪工作原理迈克尔逊干涉仪工作原理第12页/共14页 例例.当当把把折折射射率率为为n=1.40的的薄薄膜膜放放入入迈迈克克尔尔孙孙干干涉涉仪仪的的一一臂臂时时，如如果果产产生生了了7.0条条条条纹纹的的移移动动，求求薄薄膜膜的的厚厚度度.(已已知知钠钠光光的的波波长长为为=589.3nm.)解：解：t第13页/共14页感谢您的观看。第14页/共14页
