薄膜干涉检测工件平整度实验报告,为什么薄膜干涉的厚度要很小 -凯发k8娱乐

一种光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象,称为薄膜干涉。

入射波的振幅被“分割”成若干部分,这样获得相 干光的方法常称为分振幅法。 ?

一、等倾干涉条纹(均匀透明介质薄膜)

可知a 和b 两束相干光的光程差为

(d为介质厚度,n为介质折射率,为外界介质的折射率,i为入射角,为单色光的波长)

凡以相同倾角入射的光,经膜的上、下表面反射后 产生的相干光束都有相同的光程差,从而对应于干涉图样中的一条条纹,故将此类干涉条纹称为等倾条纹

等倾干涉明纹的光程差的条件是 暗纹的光程差条件是

入射角i越大,光程差越小,干涉级也越低.在等倾环纹中,半径越大的圆环对应的i也越大,所以中心处的干涉级最高,越向外的圆环纹干涉级越低。

中央的环纹间的距离较大, 环纹较稀疏,越向外,环纹间的距离越小,环纹越密集.

两束透射的相干光的光程差是 可见反射光相互加强时,透射光将相互减弱,当反射光相互减弱时,透射光将相互加强,两者是互补的.从能量角度看来,干涉现象引起了光能的重新分布

二、增透膜和高反射膜

为了减少入射光能在透镜玻璃表面上反射时所引起的损失,在镜面上镀一层厚度均匀的透明薄膜,利用薄膜的干涉使反射光减到最小,这样的薄膜称为增透膜

薄膜两表面的反射光的光程差等于2nd,则干涉相消为:

膜的最小厚度为(当k=0时)

在镀膜工艺中,常把nd称为薄膜的光学厚度

减少其透射率,以增加反射光的强度:把低折射率的膜改成同样光学厚度的高折射率的膜,则薄膜上下表面的两反射光将是干涉加强,这就使反射光增强了,而透射光就将减弱,这样的薄膜就是增反膜或高反射膜

三、等厚干涉条纹(厚薄不均匀薄膜)

1.劈尖膜

在两玻璃片之间形成的空气薄膜称为空气劈尖.两玻璃片的交线称为棱边,在平行于棱边的线上,劈尖的厚度是相等的.

劈尖在c点处的厚度为d,在劈尖上下表面反射的两光线之间的光程差是

明纹:

暗纹:

干涉条纹为平行于劈尖棱边的直线条纹。每一明、暗条纹都与一定的k值相当, 也就是与劈尖的一定厚度d相当。所以,这些干涉条纹称为等厚干涉条纹

任何两个相邻的明纹或暗纹之间的距离l由下式决定:

式中为劈尖的夹角.愈小,干涉条纹愈疏;愈大,干涉条纹愈密.如果劈尖的夹角相当大,干涉条纹就将密得无法分开。因 此,干涉条纹只能在很尖的劈尖上看到

?

把金属丝夹在两块光学平面玻璃片之间,这样形成空气劈尖。如果用波长已知的单色光垂直地照射,即可由等厚干涉条纹,测出细丝的直径.制造半导体元件时,常常需要精确地测量硅片上的二氧化硅(sio2 )薄膜的厚度,这时可用化学方法把二氧化硅薄膜一部分腐蚀掉,使它成为劈尖形状,用已知波长的单色 光垂直地照射到二氧化硅的劈尖上,在显微镜里数出干涉条纹的数目,就可求出 二氧化硅薄膜的厚度h.

2.牛顿环

在一块光学平整的玻璃片b上,放一曲率半径r很大的平凸透镜a,在a、b之间形成一劈尖形空气薄层。当平行光束垂直地射向平凸透镜时,可以观察到在透镜表面出现一组干涉条纹,这些干涉条纹是以接触点o为中心的同心圆环,称为牛顿环

(d为明暗条纹处所对应的空气层厚度;r为平凸透镜半径)

d与r的平方成正比,所以离开中心愈远,光程差增加愈快,所看到的牛顿环也变得愈来愈密.

可求得在反射光中的明环和暗环的半径分别为:

明环:

暗环:

由此得透镜的曲率半径

作者:彭晓韬

日期:2019.11.15

[文章摘要]:彩虹与薄膜干涉现象是最常见的一种自然物理现象。人们对其产生机理也已经十分清楚了。但对其真正的物理意义并未获得人们应有的重视与关注。其最主要的物理意义是明确地告诉人们:光为变化的电磁场而非单一频率的光粒子,光更不可能是所谓的波粒二象性的怪物。本文通过重点叙述光在薄膜干涉过程中的变化过程来认证光非单一频率的光子或携带与频率成正比动能和能量的光量子。

一、彩虹与薄膜干涉现象及其产生机理

从上图一和二可知:在太阳光照射下,空气中分布较均匀且界面较平顺的微小水滴群可使太阳光产生干涉并形成类似薄膜干涉一样的彩虹现象。其机理是:水滴表面的散射光与入射进水滴并被水

目录: 空山新雨后:大物学习笔记(目录)?zhuanlan.zhihu.com

(大家也都注意到了,这部分的知识都是前面波动的知识,没什么新知识。所以我也就没有按照之前的知识要点一点点讲,而是按照书上的一个个模型讲。就可能显得有点散乱。而且这些模型也只是典型模型,很明显不能覆盖所有的内容,这部分解题还是要注意灵活性的,会用到很多三角函数之类的几何知识。考的简单的话,肯定就是直接书上的模型了,带公式,秒杀)

(至于干涉、衍射、折射、反射等是什么,这些在前面的波动学都是有讲的,这里就不细致地再给大家讲了,就直接用。)

等倾干涉

平行光线经过薄透镜,光程相同:在干涉和衍射实验中,常常用薄透镜将平行光线会聚成一点,而不会引起附加的光程差,只能改变光波的传播方向。这个证明是数学的问题,就像平行光垂直准线射入抛物线会汇聚于焦点

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