《《长春光机所-薄膜光学课件2》》.ppt

* * 薄 膜 光 学——基础理论 薄膜光学的基础理论 电磁场的基本性质 光学薄膜系统特性计算 对称膜系等效折射率分析方法 介绍麦克劳德的导纳轨迹图解技术 薄 膜 光 学——基础理论 光学薄膜基础理论 几个条件： 工作波段：光学 薄膜厚度于考虑的波长在一个数量级 薄膜的面积与波长相比可认为无限大 薄膜材料各向均匀、同性 薄膜材料为非铁磁性材料 光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播 薄 膜 光 学——基础理论 电磁波谱 电磁波谱 光是电磁波 薄 膜 光 学——基础理论 薄膜的干涉 两束光产生干涉的条件： 频率相同 振动方向一致 位相相同或位相差恒定 薄膜的双光束干涉 薄 膜 光 学——基础理论 薄 膜 光 学——基础理论 薄 膜 光 学——基础理论 薄 膜 光 学——基础理论 单层膜的多光束干涉 多光束干涉强度的计算原则上和双光束完全相同，也是先把振动迭加，再计算强度，差别仅在于参与干涉的光束由两束增加到多束，至于计算方法则以采用复振幅最为方便。 薄 膜 光 学——基础理论 麦克斯韦方程组 微分形式 积分形式 以上是麦克斯韦在电学高斯定律、磁学高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培定律总结归纳出来的 薄 膜 光 学——基础理论 E——电场强度 j——电流密度矢量 D——电位移矢量 jD——位移电流矢量 H——磁场强度 ρ ——电荷密度 B——磁感应强度 ε ——介电常数 μ——磁导率 σ ——电导率 个向同性、均匀介质物质方程： D =ε E B =μ H j = σE 麦克斯韦方程组 薄 膜 光 学——基础理论 0 平面电磁波理论 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论 c2/v2是一个介质固有的无量纲的常数，将c/v记作N n称为折射率；k称为消光系数 N称为复折射率；光学导纳 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论 整理比较可得： 在光学波段μ约为1 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——E和H的关系 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——E和H的关系 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论—— 坡印廷矢量 电磁波传播时，表示单位时间内通过单位面积的能矢量S,称为坡印廷矢量，或能流密度 这表明电磁波坡印廷矢量和振幅平方及介质的光学导纳成正比。 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——单一界面的反射和折射E和H的边界条件 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——反射和折射定律 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——反射和折射定律 ---菲涅尔折射定律 它不仅适用于介质，同样适用于金属。 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——反射和折射定律 垂直入射的情况：E和H都与界面平行 由于第二种介质中没有反射波：H1=Ht E1=Et 在第一种介质中有正方向和反方向两种波 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——反射和折射定律 R可以是正数、也可以是负数（180度为相越变） 薄 膜 光 学——基础理论 平面电磁波理论——反射和折射定律 对于倾斜入射：引进一个修正光纳η