椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得

椭圆偏振法测量薄膜厚度实验的小结和心得

摘要：椭圆偏振测量是一种通过分析偏振光在待测薄膜样品表面反射前后偏振状态的改变来获得薄膜材料的光学性质和厚度的一种光学方法。由于椭圆偏振测量术测量精度高，具有非破坏性和非扰动性，该方法被广泛应用于物理学、化学、材料学、摄影学，生物学以及生物工程等领域。

关键词：误差、改进、小结、实验感受

引言：椭圆偏振法是根据测量其反射光的偏振来确定薄膜厚度及各种光学参数。这种方法已成功应用于测量介质膜、金属膜、有机膜和半导体膜的厚度、折射率、消光系数和色散等。本实验是采用消光型的椭圆偏振测厚仪，具有简单、精度高、慢等特点。

正文：

1、实验目的和原理

通过实验，了解椭偏法的基本原理，学会用椭偏法测量纳米级薄膜的厚度和折射率，以及金属的复折射率。椭偏法测量的基本思路是，起偏器产生的线偏振光经取向一定的1／4 波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。根据偏振光在反射前后的偏振状态变化（包括振幅和相位的变化），便可以确定样品表面的许多光学特性。

2、实验的误差来源

通过实验，我们发现本实验最大的误差是来源于对消光位置的判定。实验中，由于仪器不能完全被消光，所以消光位置的确定就显得有些困难。虽然经过多次调节光路，到最后确定位置的时候也不能确定完全消光，这会直接影响实验的精度，给实验带来较大误差。除此之外，由于本实验中，各种状态的判定均靠人眼判断，例如：样品台是否水平、消光状态、起偏器和检偏器的位置

读数等，使实验存在较多的人为误差，这些都是不可避免的。

3、实验的改进

由上述的误差分析，我们可以知道实验的主要误差来源。对于最主要的误差“消光位置的确定”,是由于靠人眼来判断消光位置的所致的。因此，我们在实验中应该尽量避免更多的不确定因素，我们可以使光学量通过电学量来表示，即可以在仪器的末端安装一个光电接收电流表，通过电流表的读数可以直观地反映出仪器的消光状况，使得测量更加精确。虽然电流表的读数也是靠人眼来读取，但是通过这种方式会减少误差。还有一些关于次要误差的减少，例如：我们在调节载物台水平时，可以用精度高一些的水平仪，以确保我们实验的条件更加好。而且，我们应该尽量多地读取更多组数据，以便求平均值来减少误差。

4、实验小结

本实验是光学实验。对于光学实验，最为重要的是光路的调节，光路的调节准确与否，直接影响了实验的精度。因此，在实验前要准确调节光路，使起偏器和检偏器保持光线同轴。

学习本实验中简化问题的方法。从实验原理看，本实验中，实际计算的量很多，而且需要求解很烦的超越方程。但通过适当的变换以及光学仪器的运用可使问题简化。如通过1/4波片之后，光变成等幅椭圆偏振光，使得

1/=E E is ip ，使得||||E E E E is ip

rs

rp tg --=ψ变为||E E rs rp tg -=ψ，计算可以大大简化。通过调整仪器，使反射光成为线偏光，即0=-ββrs

rp 或（π），则)ββ

is ip --=∆（或）（ββπis

ip --=∆，可使问题简化。 5、近代物理实验课的感受

上完这个学期的近代物理实验课，我们大学阶段的物理实验课就结束了。这个学期的实验课，和以往一样都是那么的生动有趣。一方面是，这学期的物理实验课教学方法与上一个学期一样。在做实验之前，老师不仅要求我们课前

要预习，还要求我们做实验之前要小组讨论，而且要讨论得激烈。我很喜欢这种上课的模式，因为虽然实验前同学们都有预习，但仍然存在一些不明白的知识，在讨论的过程中，同学们可以通过对彼此的观点的思考与辨别，更加深入地了解与掌握本实验的原理和知识点，再结合实验中的动手过程，就让我们更加地认识到实验的原理。另一方面，这个学期的物理实验课，让我们接触到一些放射性的物质，虽然有一点危险，不过更多的是有趣。因为这些关于核的实验可以让我更加地了解放射性的性质，帮我揭开了关于核的神秘面纱。

在本学期的近代物理实验课上，我们做了关于近代物理的实验，让我受益菲浅。其中很多知识在平时的学习中都是无法学习到的，其中很多实验都开阔了我们的视野，让我们获得了许多平时课堂上得不到的知识。

通过一个学期的物理实验，我觉得实验是物理学的基础，我们学到的许多理论都来源于实验，也学到了许多物理课上没有教到的理论。很多实验都是需要花费许多心思去学习的，也是非常复杂的。我们学习理科的同学，更加要重视实验课，因为理论与实践结合是最重要。

在每次试验之前，我们都要做预习报告，通过实验手册和自己参阅资料，得知本次实验的目的、原理、所需仪器、实验步骤、实验中的要求及注意事项等问题。经过一个学期的实验课我们可以知道预习报告是非常重要的，只有在实验前认真做好预习，才能在实验课上更快、更好地完成实验，同时也能收获更多知识。

实验操作当然是物理实验的核心。经过了一个学期的实验，我发现做实验有许多需要注意的地方，掌握了这些技巧才能讓实验结果变的更加准确和方便。做实验的时候，一定要集中精神，例如在做盖革—米勒计数管的特性及放射性衰变的统计规律实验的时候，我们要集中精神地看着电压和计数率的变化情况，因为电压要控制在一定的范围，当我们稍不留神，电压就会超出观察的范围，从而造成仪器的损坏或者实验的失败，因此集中注意力是相当重要的。其次，做实验时要有足够的耐心和定力。就像做椭偏法测薄膜厚度这个实验一样，需要测多组数据，而且不一定测出来的每一组数据都能成功，还要在电脑上通过查表之后才能确定，这就需要足够的耐心和一定的动手能力。最后，一定要知道实验的注意事项，什么是不能做的，就像做核实验时，我们就不能随

便去碰那些放射源，在拿取时必须要用镊子拿，不然会对人造成危险。当然做完实验之后一定要还原好实验器材，不能做完了就拍拍屁股走人，这是一名大学生应有的素质。总之在实验中需要注意的事情还有很多，这些事情让我们体会到，物理实验需要严谨的思维，需要认真思考，每一步都要严谨，不然就会产生不该产生的误差影响最终的数据结果，或导致实验失败。

实验完成之后自然是数据处理和实验报告。实验数据是对实验定量分析的依据，是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下，实验数据处理得恰当与否，会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验的重要内容之一。这学期的近代物理实验的数据都是比较多和比较繁琐的，而且要求图文并茂，这更加要求我们处理数据的时候要细心。还有需要一些软件帮助处理数据和画图，我们在输入数据的时候就要更加认真谨慎。

经过这一年的大学物理实验课的学习，让我收获多多。想要做好物理实验容不得半点马虎，它培养了我们的耐心、信心和恒心。当然，我也发现了自己存在很多不足的地方。我的动手能力还不够强，理论知识还不够扎实，当有些实验需要比较强的动手能力的时侯我还不能从容应对，实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或者是你尚不是深刻理解的东西。现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台让我们去锻炼自己的动手能力。我的学习方式还有待改善，当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好地完成。伟大的科学家之所以伟大就是他们利用实验证明了他们的伟大。唯有实验才是检验理论正确与否的唯一方法。为了要使你的理论被人接受，你必须用事实来证明，让那些怀疑的人哑口无言。虽然我们的大学物理实验只是对以前的实验的一种再现，但是对于一个普通的大学生来说，这些事情也并不是一件容易的事情。我的数据处理能力还得提高，数据处理的是否得当将直接影响你的实验成功与否。当实验得出一大堆复杂数据的时侯我的处理方式和能力还不足，有时候会算错结果，有时候会无从下手，有时候会绕远路用复杂的方式去处理数据。经过这一年，我学会了一些处理数据的方法，相信这同样也能对我其它的课程的学习起到帮助作用。

结束语：