大学物理11.3 薄膜干涉.pptVIP

11.3 薄膜干涉 11.3.1 平行平面薄膜产生的干涉 11.3.2 楔形平面薄膜（劈尖）干涉 11.3.3 牛顿环 11.3.4 迈克耳孙干涉仪 利用透明薄膜的第一表面和第二表面对入射光的依次反射，得到两束相干光，这种干涉称为薄膜干涉． 11.3.1 平行平面薄膜产生的干涉 4 s 1 A C B D P L a b c d 2 3 5 e 光程差公式: 称为附加光程差 根据折射定律 用入射角表示 可以得出 4 s 1 A C B D P L a b c d 2 3 5 e P点的干涉情况是 相长干涉（明） 相消干涉（暗） 扩展光源不仅增大了干涉花样的亮度，而且不影响干涉花样的对比度． 光线4和5是透射光，它们也是相干的，其干涉花样与反射光互补． 等倾干涉：薄膜厚度一定，入射角改变． Q L M P L Q M 干涉条纹是一系列明暗相间的同心圆环． 明 暗 圆环中心所对应的干涉级最高，可能是亮点，也可能是暗点．离圆心越远，干涉级越低．当增加膜的厚度时，圆环半径增大，且有圆环不断从中心向外冒出；当减小时，圆环半径减小，且有圆环不断陷入中心． 决定明暗条纹中心位置的关系式为： 平行光垂直入射， 介于空气和玻璃之间： 增反膜 增透膜 11.3.2 楔形平面薄膜（劈尖）干涉 光程差公式（近似） b S 1 2 3 P a c A B C D 实际上常使 S L M T 当入射光是平行光时， 是个常量，光程差 仅由膜厚 决定，这时干涉条纹与薄膜的等厚线平行，这种干涉称为等厚干涉. 明纹 暗纹 例1 在半导体元件生产中，为了测定硅（ ）表面（ ）薄膜的厚度，可将氧化后的硅片用很细的金刚砂磨成如图所示的楔形并做清洁处理后进行测试,已知 和 的折射率分别为 和 ，用波长为 的钠光照射，观测到 楔形膜上出现7条暗纹．如图所示，图中实线表示暗纹，第7条暗纹在斜坡的起点M.问 薄膜的厚度是多少？ 解: 这是一个劈尖干涉问题 故O处为明纹． 条纹间隔数为6.5 7 6 5 4 3 2 1 M O 11.3.3 牛顿环 T M L S A o B 取一曲率半径相当大的平凸透镜A，放在一平板玻璃B上，如图所示．在玻璃之间便形成了上表面为球面，下表面为平面的空气薄膜. 明纹 暗纹 如图: 为牛顿环半径 ，故 因为 可略去 A R C e r o B 在介质 中 例2 氦氖激光器发出的激光波长为 ，以它为光源做牛顿环实验，得到下列的测量结果．第 个暗环半径 ，第 个暗环半径为 ，求平凸透镜的曲率半径R ． 解: 两式平方后相减得 例3 白光垂直入射到置于空气中的一块透明介质薄膜上，膜的折射率 ，厚度 ．求在反射光中满足相消干涉条件的那些可见光的波长（可见光的波长范围在 之间）? 解： 满足条件 11.3.4 迈克耳孙干涉仪 分光板 补偿板 反射镜 反射镜 在 上成的像 E 接收器 S 面光源 2 S 1 E