薄膜干涉等厚讲义条纹-课件PPT(演示稿)
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《等厚干涉》PPT课件
2） d减小，干涉条纹右移 d增大，干涉条纹左移
3）劈尖张角不变，平行移动 劈上表面时，干涉条纹左移。
17
劈尖干涉的应用 1）干涉膨胀仪
l
l0
l N
2
2）测膜厚
n1
n2 si
sio2 e
eN
2n1
18
3）检验光学元件表面的平整度 4）测细丝的直径
空气 n 1
e
b
b'
e b' 1
厚度均匀薄膜在无穷远处的等倾条纹。 2
半波损失
产生半波损失的条件：光从光疏介质射向光密介 质，即n1<n2；
半波损失只发生在反射光中； 对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波 损失的情况如下：
n1<n2<n3 无 n1>n2>n3 无 n1<n2>n3 有 n1>n2<n3 有
3
情况1： n1<n2<n3
·S
1
ii
L
2
2e tg r sin i
n
2ne 2n e sin r sin i
n > n n
cos r
cos r
2
Ar ···D·BC
e
n sin i nsin r
得 2ne cos r
2
膜厚均匀（e不变）
20
或
2e n2 n' 2sin2 i (i)
紫 k 2,
红
2n1d 736nm 红光
21/ 2
色 k 3, 2n1d 441.6nm 紫光
31/ 2
k 4, 2n1d 315.4nm
4 1/ 2
11
2、不均匀薄膜表面的等厚条纹。
3）劈尖张角不变，平行移动 劈上表面时，干涉条纹左移。
17
劈尖干涉的应用 1）干涉膨胀仪
l
l0
l N
2
2）测膜厚
n1
n2 si
sio2 e
eN
2n1
18
3）检验光学元件表面的平整度 4）测细丝的直径
空气 n 1
e
b
b'
e b' 1
厚度均匀薄膜在无穷远处的等倾条纹。 2
半波损失
产生半波损失的条件：光从光疏介质射向光密介 质，即n1<n2；
半波损失只发生在反射光中； 对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波 损失的情况如下：
n1<n2<n3 无 n1>n2>n3 无 n1<n2>n3 有 n1>n2<n3 有
3
情况1： n1<n2<n3
·S
1
ii
L
2
2e tg r sin i
n
2ne 2n e sin r sin i
n > n n
cos r
cos r
2
Ar ···D·BC
e
n sin i nsin r
得 2ne cos r
2
膜厚均匀（e不变）
20
或
2e n2 n' 2sin2 i (i)
紫 k 2,
红
2n1d 736nm 红光
21/ 2
色 k 3, 2n1d 441.6nm 紫光
31/ 2
k 4, 2n1d 315.4nm
4 1/ 2
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2、不均匀薄膜表面的等厚条纹。
薄膜干涉等厚条纹
等厚干涉条纹
当薄膜上、下表面的反射光都存在或都 不存在半波损失时，其光程差为:
2n2e
当反射光之一存在半波损失时，其光程 差应加上附加光程 /2 ,即：
2n2e 2
2. 劈尖膜
劈尖：薄膜的两个表面是平面,其间有很小夹角。
劈尖膜
2.1 劈尖干涉光程差的计算
=2ne +/2
当光从光疏介质 入射到光密介质
r rk1 rk
R
k k 1
内疏外密
牛顿环
3.3 牛顿环干涉条纹的特征
牛顿环干涉是一系列明暗相间的、内疏外密的 同心圆环。
5. 牛顿环的应用
5.1 依据： 公式 5.2 应用：
rk2 m rk2 mR
• 测透镜球面的半径R ：
已知, 测 m、rk+m、rk，可得R 。
• 测波长λ：
的弯曲方向，判断工件表面 是凹的还是凸的；并证明凹 凸深度可用下式求得 ：
h a
b2
a b
ba
h
ek-1
ek
h
等厚干涉条纹
解:如果工件表面是精确的平面,等厚干涉条纹应 该是等距离的平行直条纹，现在观察到的干涉条 纹弯向空气膜的左端。因此，可判断工件表面是 下凹的，如图所示。由图中相似直角三角形可:
L 暗纹 明纹
≈ /2n
e
结论： a.条纹等间距分布
L
e
b.夹角越小，条纹越疏；反之则密。如过大，
条纹将密集到难以分辨，就观察不到干涉条纹了。
劈尖膜
2.3 劈尖干涉条纹的特征
劈尖干涉条纹是一系列明暗相间的、等间 距分布的、平行于棱边的平直条纹。
劈尖干涉条纹
劈尖膜
例1 在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄
高二物理薄膜干涉PPT课件
高二物理薄膜干涉Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱT课件
（优质）高二物理薄膜干涉 PPT课件
二、薄膜干涉中的色散
让一束光经薄膜的两个表面反射 后，形成的两束反射光产生的干涉 现象叫薄膜干涉．
实验现象:
不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长λ越长，干涉条纹越宽
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的 路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中 同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度 相等的地方．由于光波波长极短，所以微 薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察 到干涉条纹．
应是下图中的（ ）D
就算学习和生活再艰难，也要一边痛着，一边笑着，给生活一张漂亮的脸。 不要在你的智慧中夹杂着傲慢。不要使你的谦虚心缺乏智慧。 你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 勇猛大胆和坚定的决心能抵得上武器的精良。——达芬奇 通过辛勤工作获得财富才是人生的大快事。——巴尔扎克 如果你是一名将领在战场上出现了一个比你要小上很多的敌方将领，而你用年龄来评价对方的实力那么我可以准确的告诉你你老的可以退休了。 友谊只能在实践中产生并在实践中得到保持。
2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹， 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩 色等都是薄膜干涉．
白光的薄膜干 涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
实验分析:
实验分析:
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板 空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 不同单色光的薄膜干涉条纹
（优质）高二物理薄膜干涉 PPT课件
二、薄膜干涉中的色散
让一束光经薄膜的两个表面反射 后，形成的两束反射光产生的干涉 现象叫薄膜干涉．
实验现象:
不同单色光的薄膜干涉条纹 可见，波长λ越长，干涉条纹越宽
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的 路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中 同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度 相等的地方．由于光波波长极短，所以微 薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察 到干涉条纹．
应是下图中的（ ）D
就算学习和生活再艰难，也要一边痛着，一边笑着，给生活一张漂亮的脸。 不要在你的智慧中夹杂着傲慢。不要使你的谦虚心缺乏智慧。 你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 勇猛大胆和坚定的决心能抵得上武器的精良。——达芬奇 通过辛勤工作获得财富才是人生的大快事。——巴尔扎克 如果你是一名将领在战场上出现了一个比你要小上很多的敌方将领，而你用年龄来评价对方的实力那么我可以准确的告诉你你老的可以退休了。 友谊只能在实践中产生并在实践中得到保持。
2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹， 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩 色等都是薄膜干涉．
白光的薄膜干 涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
实验分析:
实验分析:
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板 空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 不同单色光的薄膜干涉条纹
薄膜干涉-等厚条纹
知第9条暗纹对应于k8代入上式得172m所以sio利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面存在的极小的加工纹路在经过精密加工的工件表面上放一光学平面玻璃使其间形成空气劈形膜用单色光照射玻璃表面并在显微镜下观察到干涉条纹如图所示试根据干涉条纹的弯曲方向判断工件表面是凹的还是凸的
同学们好！
§17－5 薄膜干涉－等厚条纹
一、等厚干涉条纹
当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜 上，如图所示，两光线 a 和b 的光程差：
b’
点光源放在透镜的焦平 面上，平行光入射薄膜 AC=BC，这区域认为薄膜 均匀，令厚度为e
a
b
i A B
a’
n1
n2
n3
C
2n2e cos
＝2e n n sin i
L e
θ
ek ek+1
4.条纹变化
n、一定,
L
条纹变密
n、 一定, L L红 L紫 白光入射出现彩条
、 一定, n L
空气劈尖充水条纹变密
应用1:测量微小直径，厚度
例1 在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄 膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2 的 折射率n =1.46，用波长 =5893埃的钠光照射后，观 察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端点 M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。
k 0、 1、 2
暗
3.条纹特点 （1）形态(与薄膜等厚线相同)：平行于棱 边，明、暗相间条纹 L
棱边处: e = 0,
2 , 为暗纹
θ
ek ek+1
（2）相邻明（暗）纹对应薄膜厚度差：
同学们好！
§17－5 薄膜干涉－等厚条纹
一、等厚干涉条纹
当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜 上，如图所示，两光线 a 和b 的光程差：
b’
点光源放在透镜的焦平 面上，平行光入射薄膜 AC=BC，这区域认为薄膜 均匀，令厚度为e
a
b
i A B
a’
n1
n2
n3
C
2n2e cos
＝2e n n sin i
L e
θ
ek ek+1
4.条纹变化
n、一定,
L
条纹变密
n、 一定, L L红 L紫 白光入射出现彩条
、 一定, n L
空气劈尖充水条纹变密
应用1:测量微小直径，厚度
例1 在半导体元件生产中，为了测定硅片上SiO2薄 膜的厚度，将该膜的一端腐蚀成劈尖状，已知SiO2 的 折射率n =1.46，用波长 =5893埃的钠光照射后，观 察到劈尖上出现9条暗纹，且第9条在劈尖斜坡上端点 M处，Si的折射率为3.42。试求SiO2薄膜的厚度。
k 0、 1、 2
暗
3.条纹特点 （1）形态(与薄膜等厚线相同)：平行于棱 边，明、暗相间条纹 L
棱边处: e = 0,
2 , 为暗纹
θ
ek ek+1
（2）相邻明（暗）纹对应薄膜厚度差：
高二物理薄膜干涉ppt正式完整版
如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是 平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹 如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或 凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯 曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整 情况。这种测量精度可达10-6cm。
单色光
标准样板 薄片
被检测平面
(a)
(b)
(c)
高二一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别
肥皂泡上呈现的彩色环纹。
后 ，二让形一、成束薄的光膜两经束干薄反膜涉射的中光两的产个色生表散的面干反涉射 从若从（当的反 看取从让注从高 22（从反注肥在—3从2取从所看若、 、 、 、光改光优薄强射到一上一：光二优光射：皂透—弯一上以到改用用如用源 用 源 质 膜 度 出的 个 面 束 薄 源 物质 源 出 薄 泡 镜 检 曲 个 面 可 的 用单手图手发白发）的，来 干透照光片发理 ）发来片上或查的透照以干白色紧所紧出光出高厚这,涉明射经厚出薄 高出,厚呈棱表程明射产涉光形 形光压示压的照的二度种图的，薄度的膜 二的度现镜面度的，生图照成 成照两为两光射光物适薄样标入膜一光干 物光一的的的就标入干样射两 两射块一块与则与理当膜是准射的般与涉 理与般彩表平可准射涉是则列 列肥玻显玻肥看肥薄时叫明样光两仅肥薄肥仅色面整以样光明看P;波 波皂璃示璃P皂不皂膜，增暗板从个为皂膜皂为环上程了板从暗不,,T薄 板 薄 板这这课膜到膜干在透相，空表零膜干膜零纹涂度解，空相到膜看膜看两 两件表干表涉薄膜间放气面点表涉表点。上被放气间干到干到列 :列（面涉面膜。的在层反零面面零一测在层的涉PP彩涉彩波 波PP反条反的条待的射几反反几层表待的条条TT色现色频 频课课射纹射两纹检上后毫射射毫薄面检上纹纹）条象条率 率件件的。的个查下，米的的米膜的查下。;; 纹的纹相 相光光表的表形左光光左平的表(一，实，同 同发发面部面成右发发右整部面般阳验阳,, 上件反的，，情件反用光装光反表射两只只况表射氟下置下射面出束相相。面出化的，的路并两反当当并两镁肥肥P程在列射于于在列是)皂皂。度一光光一一一光附泡泡恰端形产张张端形有和和好垫成生纸纸垫成肥水水等一相的片片一相皂面面于薄干干的的薄干膜飘飘半片光涉厚厚片光的浮浮个，，现度度，，铁油油波使从象使从丝膜膜长样反叫样反圈出出，板射薄板射，现现因的光膜的光S彩彩是而平中干平中色色一互面就涉面就等等点相与会．与会都都燃抵被看被看是是的，检到检到薄薄酒这查干查干膜膜精就的涉的涉干干灯大平条平条涉 涉。大 面 纹 面 纹．．减间间小形形光成成的一一反个个射楔楔损形形失空空，气气增膜膜强，，了用用透单单射色色光光光
物理薄膜的等厚干涉资料 .ppt
e ek 1 ek 2n
l
ek
ek 1
e
·相邻条纹间距
l n i s n2in s 2 n
e
9
·把劈尖上表面向上缓慢平移，有何现象？ 因为劈尖角不变，条纹间距不变。 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。 劈尖上总条纹数不变。 ·把劈尖角逐渐增大 因为劈尖角变大，条纹间距变小。 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。 劈尖上总条纹数变多。
2
（2）当薄膜厚度一定时
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。
p
i
n2
考虑同一入射面内所 有相同入射角的光线 反射后会聚于同一点
n2
同一入射角的入射光线 形成一圆锥
5
2、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 2en2 增透条件： 2en 2 (2k 1)
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 1.18×10-4 m。求： 钢球直径d。 d 解：
L 2l
d
L
L 589.3 109 20 103 5 d 5 10 m 4 2l 2 1.18 10
1 e 6e e 2
2 2 1.46 13 456.1106
1.19103 (mm)
高二物理薄膜干涉PPT课件
2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹， 阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩 色等都是薄膜干涉．
白光的薄膜干 涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
实验分析:
实验分析:
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板 空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 所以可以产生干涉; D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。
2002上海 3、如图所示为一显示薄膜干 涉现象的实验装置，P是附有 肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃 的酒精灯。往火焰上洒些盐后， 在肥皂膜上观察到的干涉图象
应是下图中的（ ）D
树立必信的信念，不要轻易说“我不行”。志在成功，你才能成功。 竞争，其实就是一种变相的友谊，在对手的帮助下提高你自己，害怕竞争的人已经输给了对手，注定难取得大的成就。 别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 君子不器。——《论语·为政》 你接受比抱怨还要好，对于不可改变的事实，你除了接受以外，没有更好的办法了。 梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。 诚实的面对你内心的矛盾和污点，不要欺骗你自己。 太过于欣赏自己的人，不会去欣赏别人的优点。 别人都在假装正经的时候，我只好假装不正经。 经验不是发生在一个人身上的事件，而是一个人如何看待发生在他身上的事。 人生就是学校。——在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。——海贝尔 没有人能预知未来的命运，但我们可以用愉悦的表情面对命运。
白光的薄膜干 涉条纹 ——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
实验分析:
实验分析:
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板 空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一 薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜， 用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列 光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
反射出来,形成两列波,这两列波频率相同, 所以可以产生干涉; D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。
2002上海 3、如图所示为一显示薄膜干 涉现象的实验装置，P是附有 肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃 的酒精灯。往火焰上洒些盐后， 在肥皂膜上观察到的干涉图象
应是下图中的（ ）D
树立必信的信念，不要轻易说“我不行”。志在成功，你才能成功。 竞争，其实就是一种变相的友谊，在对手的帮助下提高你自己，害怕竞争的人已经输给了对手，注定难取得大的成就。 别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 君子不器。——《论语·为政》 你接受比抱怨还要好，对于不可改变的事实，你除了接受以外，没有更好的办法了。 梯子的梯阶从来不是用来搁脚的，它只是让人们的脚放上一段时间，以便让别一只脚能够再往上登。 诚实的面对你内心的矛盾和污点，不要欺骗你自己。 太过于欣赏自己的人，不会去欣赏别人的优点。 别人都在假装正经的时候，我只好假装不正经。 经验不是发生在一个人身上的事件，而是一个人如何看待发生在他身上的事。 人生就是学校。——在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。——海贝尔 没有人能预知未来的命运，但我们可以用愉悦的表情面对命运。