(精品)薄膜干涉-等厚条纹.ppt

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1、同学们好！同学们好！n1n2n3ibaabABC 当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜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，两光线上，如图所示，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点光源放在透镜的焦平面上，平行光入射薄膜面上，平行光入射薄膜AC=BCAC=BC，这区域认为薄膜，这区域认为薄膜均匀，令厚度为均匀，令厚度为e e 当当 i i 保持不变时，光程差仅保持不变时，光程差仅与膜的厚度有关，凡厚度相同的与膜的厚度有关，凡厚度相同的地方光程差相同，从而对应

2、同一地方光程差相同，从而对应同一条干涉条纹条干涉条纹-等厚干涉条纹。等厚干涉条纹。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：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，另两光学平板玻璃一端接触，另一端垫一薄纸或细丝一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）形态(与薄膜等厚线相同与薄膜等厚线相同)：平行于棱：平行于棱边，明、暗相间条纹边，明、暗相间条纹棱边处棱边处:

3、e e=0,=0,Lekek+1（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+1e4.4.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应用应用1:测量微小直径，厚度测量微小直径，厚度 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中，为了测定硅片上SiOSiO2 2薄薄膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiOSiO2 2 的的折射率折射率n n=1.46=1.46，用波长用波长

4、 =5893=5893埃的钠光照射后，观埃的钠光照射后，观察到劈尖上出现察到劈尖上出现9 9条暗纹，且第条暗纹，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条条暗纹对应于暗纹对应于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。应用应用2:2:检测工件平面的平整度检测工

5、件平面的平整度例例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 件表面存在的极小的加工纹路，件表面存在的极小的加工纹路，在经过精密加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，用单色光照射玻璃表面，并在成空气劈形膜，用单色光照射玻璃表面，并在显微镜下观察到干涉条纹，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：解解:

6、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该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，可判断工件表面是纹弯向空气膜的左端。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下凹的，如图所示。由图中相似直角三角形可:所以所以:ab hba hek-1ek所以所以:ab hba hek-1ek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以接触点为中心的明暗相间的同心圆环心圆环中心中心暗斑暗斑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应用：测量透镜的曲率半径应用：测量透镜的曲率半径谢谢 谢谢