204 薄膜的等厚干涉

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1、薄膜的等厚干涉1一、薄膜干涉如图，相干光在B点的光程差为：而得2利用得薄膜干涉相遇点光程差：i①②如果点光源S与薄膜相距很远，上式也适用。3讨论（1）如果平行光入射薄膜表面当平行光垂直入射薄膜表面时，薄膜干涉相遇点光程差为：（2）当薄膜厚度一定时薄膜厚度相同处，光程差相同，对应同一条干涉条纹。这种干涉称等厚干涉。每一干涉条纹与一入射角对应，称这类干涉为等倾干涉。4产生等倾干涉，光源必须是扩展光源。且在透镜焦平面上观察干涉条纹。i考虑同一入射面内所有相同入射角的光线同一入射角的入射光线反射后会聚于同一点形成一圆

2、锥52、等厚干涉应用举例（1）增透膜增透膜是使膜上下两表面的反射光干涉满足减弱条件。如MgF2薄膜。平行光垂直入射时，相干光的光程差为增透条件：（2）增反膜增反膜是使膜上下两表面的反射光干涉满足加强条件。MgF2薄膜的增反条件：6高反膜如图的多层膜：对于ZnS来说，增反条件为：对于MgF2来说，增反条件为：7用单色平行光垂直照射劈尖，形成的等厚干涉条纹出现在平行于劈棱的相同厚度的位置上。（3）劈尖明暗纹条件：明暗·劈棱处为暗纹还是明纹？讨论8·相邻明（暗）纹薄膜厚度差·相邻条纹间距9·把劈尖上表面向上缓慢平移

3、，有何现象？因为劈尖角不变，条纹间距不变。·把劈尖角逐渐增大因为劈尖角变大，条纹间距变小。劈尖上表面向上缓慢平移时等光程差处向劈棱处移动，条纹向劈棱处移动。因为劈尖角增大时等光程差处向劈棱处移动，条纹向劈棱处挤。劈尖上总条纹数不变。劈尖上总条纹数变多。10播放动画11播放动画12例1、测量钢球直径用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射长L=20mm的空气劈尖，测得条纹间距为1.18×10-4m。求：钢球直径d。解：13例2、在半导体元件生产中，为测定硅（Si）片上SiO2薄膜的厚度，将该膜一端削成劈尖状，已知

4、SiO2折射率n=1.46，用波长为546.1nm的绿光垂直照射，观测到SiO2劈尖薄膜上出现7条暗纹图，问SiO2薄膜厚度是多少（Si的折射率为3.42）？解：劈尖处是明纹，薄膜厚：14劈尖的另一作用：检测待测平面的平整度依据：同一条纹对应的空气薄膜厚度相同待测平面光学平板玻璃15例3、为检测某一工件的表面光洁度，在它表面上放一块标准平面玻璃，一端垫一小片锡箔，使平板玻璃与待测物之间形成空气劈尖，用通过绿色滤片的波长为550nm的光垂直照射，观测到一般干涉条纹间距l=2.34mm，但某处条纹弯曲如图所示，其

5、弯曲最大畸变量a=1.86mm。问：该处工件表面有怎样的缺陷，其深度（或高度）如何？解：16将一块半径很大的平凸镜与一块平板玻璃叠放在一起，二者之间便形成类似劈尖形的空气层。用单色平行光垂直照射，在空气层上表面两束反射光干涉，产生的干涉条纹称牛顿环。①②空气薄膜厚度相同处光程差相同，所以牛顿环为一系列同心圆环。（4）牛顿环17①②讨论：明纹暗纹·牛顿环中心是明的还是暗的？·明暗纹条件：·rk与ek间的关系18·牛顿环半径得明环半径：由得暗环半径：由·牛顿环条纹的特点19·牛顿环应用测量未知单色平行光的波长测量

6、第k级和第m级暗环直径dk、dm由得检测光学镜头表面曲率是否合格验规20解：由例1、在牛顿环实验中，以钠光灯为光源，测得牛顿环第k=20的暗环直径d=11.75mm求透镜的曲率半径。21例2、用曲率半径R=4.50m的平凸透镜做牛顿环实验，测得第k级暗环半径rk=4.950mm,第(k+5)级暗环半径rk+5=6.605mm，问所使用的单色光波长是多少，环级数k值如何？解：由联立得22