薄膜干涉
物理学术语
假设照射一束光波于薄膜,由于折射率不同,光波会被薄膜的上界面与下界面分别反射,因相互干涉而形成新的光波,这现象称为薄膜干涉。对于这现象的研究可以透露出关于薄膜表面的资讯,这包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商业用途很广泛,例如,增透膜镜子滤光器等等。
原理
假设照射一束光波于薄膜,由于折射率不同,光波会被薄膜的上界面与下界面分别反射,因相互干涉而形成新的光波,这现象称为薄膜干涉。对于这现象的研究可以透露出关于薄膜表面的资讯,这包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商业用途很广泛,例如,增透膜镜子滤光器等等。
现在考虑在另一种材料上的一层薄膜。这种情况下,薄膜的上下表面同时反射光线。总反射光是两部分反射光的总和。由于光的波动性,两个界面的反射光可能干涉相长(强度增加)或干涉相消(强度减小),这取决于它们的相位关系。相位关系取决于两个反射光不同的光程,而光程取决于薄膜厚度,光学常数,和波长。
又光线由疏介质进入密介质被反射,光的相位会转180度(i必须+1/2),所以当光程差2nd = (i+1/2)λ时,两组反射光干涉相长;相反的,当光程差2nd = iλ时,两组反射光相位相反,因而干涉相消。 (d 是薄膜厚度,i 是整数,2 是因为下表面反射光穿过薄膜两次)
由此可以看出,薄膜反射率随着1/波长(波长倒数)周期性地变化。较厚的薄膜在给定波长范围内有较多的振荡,而较薄的膜在给定波长范围内有较少,常常不完整的振荡。
光程差公式
薄膜干涉中两相干光的光程差公式为 Δ=2ntcos(θt)±λ/2 式中n为薄膜的折射率;t为入射点的薄膜厚度;θt为薄膜内的折射角;±λ/2 是由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏-光密界面,另一是光密-光疏界面)上反射而引起的附加光程差。
范例
一个肥皂泡就是一个薄膜,但是它的表面厚度不均匀。而光是由红色,绿色,和蓝色光波组成的,不同的颜色就从表面上反射出来。
光是一种波,不同颜色的光波有不同的波长。当一个光波照到一个半透明的薄膜时,一部分光被上表面反射回去,另一部分被下表面反射回去,剩余的光透射过去。
一道蓝色光照到肥皂泡的表面。你可以看见,一部分光被上表面反射回去,另一部分被下表面反射回去,剩余的光透射过去。在这个位置肥皂泡的厚度和波的长度相对应,这样上下表面反射回去的光波非常完美的叠起来,形成非常强的蓝色反射光。
假设红色光照到肥皂泡的同一点,因为红光的波长比较长,这样上下表面反射回去的光没有很好地叠在一起,它们相互减弱,无法形成很强的红色反射。
然而当肥皂泡更厚一点时红色光波就会叠在一起,蓝色光波就会相互减弱,这个肥皂泡看上去是红色的。
作用
相关条目
参考资料
最新修订时间:2024-04-27 08:13
目录
概述
原理
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