薄膜干涉-等厚条纹精选文档.ppt

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1、薄膜干涉-等厚条纹本讲稿第一页，共二十页n1n2n3ibaabABC 当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，如当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，如图所示，两光线图所示，两光线 a a 和和b b 的光程差：的光程差：17175 5 薄膜干涉等厚条纹薄膜干涉等厚条纹一、等厚干涉条纹一、等厚干涉条纹 点光源放在透镜的焦平面上，点光源放在透镜的焦平面上，平行光入射薄膜平行光入射薄膜AC=BCAC=BC，这区域认为薄膜均，这区域认为薄膜均匀，令厚度为匀，令厚度为e e本讲稿第二页，共二十页 当当 i i 保持不变时，光程差仅与膜保持不变时，光程差仅与膜的厚度有关，凡厚度相同的地方光

2、程的厚度有关，凡厚度相同的地方光程差相同，从而对应同一条干涉条纹差相同，从而对应同一条干涉条纹-等厚干涉条纹。等厚干涉条纹。本讲稿第三页，共二十页为此，明纹和暗纹出现的条件为：为此，明纹和暗纹出现的条件为：若光线垂直入射膜面，即若光线垂直入射膜面，即 ，光程差公式简化为：光程差公式简化为：本讲稿第四页，共二十页二、劈尖膜二、劈尖膜1.1.装置：装置：两光学平板玻璃一端接触，另一两光学平板玻璃一端接触，另一端垫一薄纸或细丝端垫一薄纸或细丝单色、平行光垂直入射单色、平行光垂直入射SM劈尖角劈尖角本讲稿第五页，共二十页2.2.明暗条纹条件明暗条纹条件明明暗暗3.3.条纹特点条纹特点（1 1）形态）形

3、态(与薄膜等厚线相同与薄膜等厚线相同)：平行于棱边，：平行于棱边，明、暗相间条纹明、暗相间条纹棱边处棱边处:e e=0,=0,Lekek+1本讲稿第六页，共二十页（2）相邻明（暗）纹对应薄膜厚度差：）相邻明（暗）纹对应薄膜厚度差：(3)(3)条纹宽度（两相邻暗纹间距）条纹宽度（两相邻暗纹间距）Lekek+1e本讲稿第七页，共二十页4.4.条纹变化条纹变化条纹变密条纹变密白光入射出现彩条白光入射出现彩条空气劈尖充水条纹变密空气劈尖充水条纹变密本讲稿第八页，共二十页应用应用1:测量微小直径，厚度测量微小直径，厚度本讲稿第九页，共二十页 例例1 1 在半导体元件生产中，为了测定硅片上在半导体元件生产

4、中，为了测定硅片上SiOSiO2 2薄膜的厚薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiOSiO2 2 的折射率的折射率n n=1.46=1.46，用波长，用波长 =5893=5893埃的钠光照射后，观察到劈尖上出现埃的钠光照射后，观察到劈尖上出现9 9条条暗纹，且第暗纹，且第9 9条在劈尖斜坡上端点条在劈尖斜坡上端点M M处，处，SiSi的折射率为的折射率为3.423.42。试求。试求SiOSiO2 2薄膜的厚度。薄膜的厚度。SiSiO2OM解：由解：由暗纹暗纹条件条件 e=(2k+1)/4n=2ne =(2k+1）/2 (k=0,1,2)知知,第第9 9

5、条暗纹对应于条暗纹对应于k k=8,=8,代入上式得代入上式得=1.72(m)所以所以SiOSiO2 2薄膜的厚度为薄膜的厚度为1.72 1.72 m m。本讲稿第十页，共二十页应用应用2:2:检测工件平面的平整度检测工件平面的平整度本讲稿第十一页，共二十页例例2 利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工 件表面存件表面存在的极小的加工纹路，在的极小的加工纹路，在经过精密加工的工件表面上放在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃，使其间形成空气劈形膜，用单色光照一光学平面玻璃，使其间形成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，射玻璃表面，

6、并在显微镜下观察到干涉条纹，ab hba hek-1ek如图所示，试根据干涉条纹如图所示，试根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件表面的弯曲方向，判断工件表面是凹的还是凸的；并证明凹是凹的还是凸的；并证明凹凸深度可用下式求得凸深度可用下式求得：本讲稿第十二页，共二十页解解:如果工件表面是精确的平面如果工件表面是精确的平面,等厚干涉条纹应该等厚干涉条纹应该是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条纹弯是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条纹弯向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是下凹的，向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是下凹的，如图所示。由图中相似直角三角形可如图所示。由图中相似直角三角形可:所以

7、所以:ab hba hek-1ek本讲稿第十三页，共二十页所以所以:ab hba hek-1ek本讲稿第十四页，共二十页牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样显微镜显微镜SL M半透半透半反镜半反镜T三、牛顿环三、牛顿环1.1.装置装置平板玻璃上放置平板玻璃上放置曲率半径很大的平凸透镜曲率半径很大的平凸透镜本讲稿第十五页，共二十页2.明暗纹条件明暗纹条件单色平行光垂直入射单色平行光垂直入射明明暗暗3.明暗纹特点明暗纹特点以接触点为中心的明暗相间的同心以接触点为中心的明暗相间的同心圆环圆环中心中心暗斑暗斑本讲稿第十六页，共二十页4.明暗纹半径明暗纹半径等价于由角度逐渐增大的劈尖围成：等价于由角度逐渐增大的劈尖围成：条纹内疏外密条纹内疏外密条纹内低外高条纹内低外高本讲稿第十七页，共二十页得得明明暗暗条纹内疏外密条纹内疏外密白光照射出现彩环白光照射出现彩环rRe本讲稿第十八页，共二十页应用：测量透镜的曲率半径应用：测量透镜的曲率半径本讲稿第十九页，共二十页谢谢 谢谢本讲稿第二十页，共二十页