最新《薄膜光学与技术》2012期末考试试题A-答案
《薄膜光学与技术》期末复习题
2013《薄膜光学与技术》期末复习题一、填空题1、在折射率为3.5的基底表面镀单层减反射膜，对于4000nm的光波，理论上能达到最佳减反射效果的薄膜折射率为：，需要镀制的薄膜光学厚度为nm。
2、若薄膜的折射率为n，光线在薄膜内的折射角为θ，则s、p光的修正导纳分别为、。
3、对于波长为λ的光来说，单层膜的光学厚度每增加，薄膜的反射率就会出现一次极值变化。
当薄膜的折射率小于基底折射率时，出现的第一个反射率极值是（极大、极小）值。
4、虚设层的形成条件是：。
5、周期性对称膜系(pqp)s的等效折射率和的等效折射率完全相同，其等效位相厚度等于。
6、折射率为n1，光学厚度为λ0/4，基底的折射率为n s，那么，该单层膜与基底的组合导纳为：。
7、介质高反射膜的波数宽度仅与两种膜料的有关；高反射带的波长宽度与、成正比，与成反比。
8、热偶真空规是通过直接测量达到间接测量的目的。
9、镀膜室内真空度高表明气体压强，真空度低则气体压强。
10、薄膜几何厚度的监控通常用膜厚仪来实现，光学厚度的监控常常采用膜厚仪来监控。
11、采用PVD技术制造薄膜器件时，影像薄膜折射率的主要工艺因素是：、、。
12、改善膜层厚度均匀性的措施包括和。
13、采用光电极值法监控膜厚，如果需要镀制光学厚度为900nm的薄膜，在500-700nm范围内，可以选取的监控波长为和nm。
⑴光学薄膜的结构参数有：膜系结构、膜层折射率、膜层厚度。
⑵薄膜的光学特性参数有：反射率、透射率、吸收率、散射率。
⑶光学膜系设计的目的是：得到满足特定光谱透过率或光谱反射率技术要求的膜系结构。
⑷薄膜制造的目的是：制造出具有设计光谱透过率或光谱反射率特性的薄膜器件。
⑸真空热蒸发技术中影响膜层性能的主要工艺因素有：真空度、蒸发速度、烘烤温度、基底表面洁净度。
⑹镀制中离子轰击的目的是：提高膜层填充密度⑺光电极值法监控膜层厚度的缺点是：控制精度低，不能控制太薄的膜层。
⑻膜层填充密度低将会导致：光学性能不稳定，机械性能差，散射和吸收损耗大。
《薄膜光学与技术》期末测验试题A答案
《薄膜光学与技术》期末测验试题A答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2012-2013学年第1学期《薄膜光学与技术》期末考试试题（A 卷）参考答案及评分标准一、填空题 （每空1分，共24分）1、在折射率为3.5的基底表面镀单层减反射膜，对于4000nm 的光波，理论上能达到最佳减反射效果的薄膜折射率为： 1.8708 ，需要镀制的薄膜光学厚度为 1000 nm 。
2、若薄膜的折射率为n ，光线在薄膜内的折射角为θ，则s 、p 光的修正导纳分别为 ncos θ 、 n/cos θ 。
3、对于波长为λ的光来说，单层膜的光学厚度每增加 λ/4 ，薄膜的反射率就会出现一次极值变化。
当薄膜的折射率小于基底折射率时，出现的第一个反射率极值是 极小 （极大、极小）值。
4、虚设层的形成条件是： 薄膜的光学厚度等于半波长的整数倍 。
5、周期性对称膜系(pqp)s 的等效折射率和 基本周期/pqp 的等效折射率完全相同，其等效位相厚度等于 基本周期的s 倍 。
6、折射率为n 1，光学厚度为λ0/4，基底的折射率为n s ，那么，该单层膜与基底的组合导纳为： s n n Y 217、介质高反射膜的波数宽度仅与两种膜料的 折射率 有关，折射率 差值越大 ，高反射带越宽。
8、热偶真空规是通过测量温度达到间接测量 真空 的目的。
9、镀膜室内真空度高表明气体压强 小 ，真空度低则气体压强 大 。
10、薄膜几何厚度的监控通常用 石英晶振 膜厚仪来实现，光学厚度常常采用 光电 膜厚仪来监控。
11、采用PVD 技术制造薄膜器件时，薄膜折射率的误差主要来自三个方面： 膜层的聚集密度 、 膜层的微观组织物理结构 、 膜层的化学成分 。
12、改善膜层厚度均匀性的措施包括 旋转夹具 和 膜层厚度调节板 。
13、采用光电极值法监控膜厚，如果需要镀制光学厚度为900nm 的薄膜，在500-700nm 范围内，可以选取的监控波长为 600 和 514.3 nm 。
《薄膜光学与技术》2012期末考试试题A答案
《薄膜光学与技术》2012期末考试试题A-答案2012-2013学年第1学期《薄膜光学与技术》期末考试试题（A 卷）参考答案及评分标准一、 填空题 （每空1分，共24分）1、在折射率为3.5的基底表面镀单层减反射膜，对于4000nm 的光波，理论上能达到最佳减反射效果的薄膜折射率为： 1.8708 ，需要镀制的薄膜光学厚度为 1000 nm 。
2、若薄膜的折射率为n ，光线在薄膜内的折射角为θ，则s 、p 光的修正导纳分别为 ncos θ 、 n/cos θ 。
3、对于波长为λ的光来说，单层膜的光学厚度每增加 λ/4 ，薄膜的反射率就会出现一次极值变化。
当薄膜的折射率小于基底折射率时，出现的第一个反射率极值是 极小 （极大、极小）值。
4、虚设层的形成条件是： 薄膜的光学厚度等于半波长的整数倍 。
5、周期性对称膜系(pqp)s 的等效折射率和 基本周期/pqp 的等效折射率完全相同，其等效位相厚度等于 基本周期的s 倍 。
6、折射率为n 1，光学厚度为λ0/4，基底的折射率为n s ，那么，该单层膜与基底的组合导纳为： s n n Y 217、介质高反射膜的波数宽度仅与两种膜料的 折射率 有关，折射率 差值越大 ，高反射带越宽。
8、热偶真空规是通过测量温度达到间接测量 真空 的目的。
9、镀膜室内真空度高表明气体压强 小 ，真空度低则气体压强 大 。
10、薄膜几何厚度的监控通常用 石英晶振 膜厚仪来实现，光学厚度常常采用 光电 膜厚仪来监控。
11、采用PVD 技术制造薄膜器件时，薄膜折射率的误差主要来自三个方面： 膜层的聚集密度 、 膜层的微观组织物理结构 、 膜层的化学成分 。
12、改善膜层厚度均匀性的措施包括 旋转夹具 和 膜层厚度调节板 。
13、采用光电极值法监控膜厚，如果需要镀制光学厚度为900nm 的薄膜，在500-700nm 范围内，可以选取的监控波长为 600 和 514.3 nm 。
光学薄膜技术答案
光学薄膜技术答案
光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积一层或多层薄膜，
以改变光的传播和反射特性的技术。
以下是对光学薄膜技术的详细
解释：
1. 薄膜材料选择：光学薄膜技术使用的薄膜材料通常是具有特
定光学性质的材料，如二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）等。
选择合适的材料取决于所需的光学特性和应用。
2. 薄膜沉积方法：光学薄膜可以通过多种方法进行沉积，包括
物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溅射沉积等。
每种
方法都有其独特的优点和适用范围。
3. 薄膜设计和优化：在设计光学薄膜时，需要考虑所需的光学
性能，如透过率、反射率、折射率等。
通过调整薄膜的结构和厚度，可以实现特定的光学效果。
优化薄膜设计可以通过计算机模拟和实
验验证来实现。
4. 薄膜应用：光学薄膜技术在很多领域都有广泛的应用，包括
光学镜片、滤光片、反射镜、光学涂层等。
光学薄膜可以改善光学
仪器的性能，提高光学系统的效率和精确度。
5. 薄膜性能测试：对光学薄膜的性能进行测试是确保其质量和
性能的重要步骤。
常用的测试方法包括透过率测量、反射率测量、
折射率测量等。
这些测试可以通过使用专业的光学测量仪器来完成。
总而言之，光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积特定薄
膜来改变光的传播和反射特性的技术。
它涉及薄膜材料选择、沉积
方法、设计和优化、应用以及性能测试等方面。
这项技术在光学领
域有着广泛的应用，并为光学仪器和系统的性能提供了重要的改进
和优化。
《光学》期末考试题答案A
西南师范大学期终考试试卷参考答案“ 光学 ”课程 考试试卷A一、选择题1 A2 B3 C4 D5 A二、是非题1√ 2 √ 3√ 4√ 5√ 6√ 7√ 8√ 9√ 10√ 三、填空题1 12 23 34 45 5 四、作图题1题中给出凹面镜，0<r ，又知物高４倍于像高，即4/1=β，所以应有两种情况2图(a)图(b)作图题2解图物平像平五、计算题1解：人眼看到的是字透过透镜成的像．第一种情况，字在球面的顶点，此次成像物、像重合．字再经过平面折射成像，物距为-20毫米，像距为-13.3毫米，由成像公式，得,0203.130.1=---n（１） (4分)第二种情况，字仅通过折射成像，物距为－20毫米，像距为－14.6毫米，成像公式为.0.1206.140.1rn n -=--- （２） (4分)解（１）（２）两方程，得5.1=n ， 84.76-=r 毫米． (2分)2解：入射到肥皂水薄膜表面光线的入射角为450，可求出光在膜内的折射角2i ．由折射定律，20sin 33.145sin 0.1i ⨯=⨯，解出 0212.32=i ，8470.0cos 2=i ． (2分)由于光在空气中的肥皂水膜上表面反射时有π的相位变化，在其下表面反射时无π的相位变化，因此光程差中要计入半波损失，对于相干加强的500纳米的绿光，应满足λλk i d n =-2/cos 222． (3分)题意求最小薄厚度，应取0=k ，以各值代入上式，得8470.033.121210500cos 212622⨯⨯⋅⨯=⋅=-i n d λ41011.1-⨯=（毫米）． (2分)同一厚度的肥皂水膜，若垂直注视，则1cos 2=i ，此时看到的相干加强的波长λ'应满足λλ''='-k d n 2/22， (2分)将 2,1,0='k 代入上式发现，仅当0='k 时λ'才落在可见光范围内，以0='k 代入，求得3.590='λ纳米，为深黄色的光． (1分)可见，从不同方向观看，可以呈现不同颜色，这一现象也表现在一些鸟的羽毛薄膜上．有时从不同方向观看羽毛，颜色不同，这是一种薄膜干涉现象．3解：根据题意可有2.01=dk λ，3.02=dk λ，112=-k k ，nm 600=λ．（1）由上面诸方程可解得d =6微米，k 1＝2，k 2＝3． (3分) （2）第四级缺级，故d ＝4a ，得缝宽a ＝1.5微米． (3分) （3）光栅光谱的最大级次为d /λ=10，由于缺级级次为±4和±8，第十级的衍射角为900，事实上也不能出现，故屏幕上出现的干涉主极大级次为0、±1、±2、±3、±5、±6、±7、±9，共15个干涉主极大． (4分)4、解：201I I =（2分）01o212834330cos I I I I === （2分）02o2233294330cos I I I I === （2分） 03o234128274330cos I I I I === （2分）1282704=∴I I （2分）。
塑料薄膜光学性能研究考核试卷
3.折射率：光在介质中传播速度与真空中速度的比值。影响：影响透光率、光泽度、光学均匀性。
4.重要性：保证薄膜在户外长期使用时的性能稳定。提高方法：添加抗紫外线剂，优化生产工艺，提高薄膜的耐候性。
9.塑料薄膜的印刷性能可以通过提高其_______和_______来改善。（）
10.在塑料薄膜光学性能测试中，标准光源的稳定性对于确保测试_______至关重要。（）
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.塑料薄膜的透光率越高，其透明度越好。（）
2.塑料薄膜的雾度与透光率成正比关系。（）
A.优化树脂配方
B.调整加工工艺
C.增加薄膜厚度
D. A和B
9.塑料薄膜在使用过程中可能会出现哪些光学问题？( )
A.光泽度下降
B.透光率降低
C.雾度增加
D.抗紫外线性能减弱
10.以下哪些因素会影响塑料薄膜的耐候性？( )
A.光照条件
B.温度变化
C.湿度
D.化学稳定性
11.以下哪些测试仪器可以用于塑料薄膜光学性能的测量？( )
D.厚度
5.下列哪种塑料薄膜具有较低的雾度？( )
A.聚乙烯
B.聚氯乙烯
C.聚苯乙烯
D.聚丙烯
6.在塑料薄膜生产过程中，哪种工艺可以提高薄膜的光学性能？( )
A.拉伸
B.吹塑
C.挤塑
D.模压
7.下列哪种光学性能指标可以反映塑料薄膜的透明度？( )
A.透光率
B.雾度
C.折射率
D.光泽度
8.塑料薄膜的光学性能测试中，为什么要进行标准光源的校准？( )
薄膜光学思考题和习题
称为真空的光学导纳
光学波段，
所以有：Y=NY0
所以，在光学波段，以真空中的光学导纳为单位，用复折射率N表示介质的光学导纳。
答：
*
8、写出坡印廷矢量 的表达式，并指出其物理意义
答：坡印廷矢量又称为能流密度矢量，其表达式为：
它的大小表示电磁波所传递的能流密度，它的方向代表能量流动的方向或电磁波传播的方向。
答：涂敷在基片上使得一定范围内的波长的光具有很高的反射率，而其它波长的光具有一定的透射率的膜系称为滤光片。滤光片分为干涉截止滤光片、窄带、带通滤光片、金属滤光片、负滤光片等几类。
答：1)．透射曲线开始上升(或下降)时的波长以及此曲线上升(或下降)的许可斜率；2)．高透射带的光谱宽度、平均透射率以及在此透射带内许可的最小透射率；3)．具有低透射率的反射带(抑制带)的光谱宽度以及在此范围内所许可的最大透射率。
*
51、常见的光学薄膜的依附体即常用的光学基片有哪几大类？ 答：一)、玻璃，在光学应用上最重要，分为无色光学玻璃、有色光学玻璃、普通玻璃、特殊玻璃等； 二)、陶瓷； 三)、光学晶体，分为低族晶体、中族晶体和高族晶体，常用中级晶族和高级晶族； 四)、光学塑料，分为三大类：A、塑料透镜(包括工业、仪器用透镜、眼镜、接触眼镜、非球面透镜、棱镜和菲涅耳透镜等)；B、光盘及光学纤维；C、其它功能性光学塑料元件； 五)、金属
19、一块玻璃的折射率为1.5，在其表面镀制一层折射率为1.38的薄膜，要达到让552nm的光入射时损失最小，那么要多厚的膜才能达到目标？(即膜层的几何厚度为多少？) 答：此时的膜层光学厚度要达到四分之一波长才能达到要求，则几何厚度为：d=λ0/(4n)=552/(4×1.38)=100nm。
20、一束波长为560nm的光垂直照到一块折射率为1.5、厚度为3mm的透明玻璃上，玻璃第一表面镀有3层膜，从玻璃表面算起，第一层薄膜的折射率为2，几何厚度为70nm、第二层薄膜的折射率为1.4，几何厚度为200nm、第三层薄膜的几何厚度是66.7nm，折射率为2.1，另一表面没镀膜，问这束光通过玻璃后，损失多少能量？上述过程在空气中进行的。
《光学》期末考试卷(A).doc
青海师范大学物理系一学年度第_学期物理教育专业_年级_班《光学》考试试卷A姓名：_______________ 学号： ____________________一、填空（每空2分，共计40分）启用时间：200年月日Array 1 一介质的折射率为n, —束单色光在该介质中传播的距离为r,则其光程为____________ 。
2波长为500zim的绿光投射到间距d = 0.022cm的双缝上，则在距双缝180cm处的光屏上，两亮条纹顶点间的距离为 __________________ 。
3在杨氏双缝干涉实验中，用一块折射率为1.5的玻璃片盖住其中的一条缝，发现第五级明纹恰好位于屮央零级明纹处，若入射波的波长为6xl0_7m ,则玻璃片的厚度为。
4迈克耳逊干涉仪的反射镜移动0.25mm时，看到条纹移过的数0为909个，设光是垂直入射的，则所用光源的波氐为__________________ 。
5波长为700nm的红光以入射角沒= 30°入射到厚度为426mn的肥皂膜上，反射干涉条纹为二级明纹，则肥皂的折射率为 ______________________ 。
6用单色光观察牛顿环，测得某一亮环的直径为3mm,在其外边第五个亮环的直径为4.6mm,如果所用平凸透镜的曲率半径为1.03m ,则此单色光的波长为_______________________ 。
7波长为45（km的平面单色光照射到一个小圆孔上，若极点到观察点的距离为lm，则第一半波带的半径为_______________ 。
8用每毫米闪有400刻痕的平而投射光栅观察波长为589zim的納光谱，当光垂直入射时，最多能观察到_________ 级光谱。
9水面下h深处有一点光源，如果水的折射率为/?，则水面光斑的半径为_______________ 。
10 —个高的物体放在球面镜前10cm处，所成的像为lcm高的虚像，则该球面镜曲率半径为______________ c11平行放貫的两个偏振片，偏振化方叫的夹角为60°，如果偏振片都相对于平行于偏振化方向的振动吸收为10%，则透射光与入射光（自然光）的强度之比为 _________________ 。
2012年期末 光 学 试题
2012年期末光学试题1．光的相干条件为、和。
2．衍射可分为和两大类。
3．望远镜放大本领的数学表达式为。
4．清晨日出时看到太阳呈红色，这是由于光的的缘故。
5．表示一切物质都具有波粒二象性的数学表达式为。
6．通常把既能记录光波的信息，又能记录光波信息的摄影称为全息照相。
7．可见光在谱中只占很小的一部分，其波长范围约是nm。
8．显微镜放大本领的数学表达式为。
9．表示光的相速、群速及二者关系的数学表达式分别为、和。
．偏振光可以具有不同的偏振态，这些偏振态包括_____、______、_______、______、______、______。
11．波长为１Å的伦琴射线被碳散射，在散射角为90°方向上进行观察，则康普顿位移△λ=_________。
12．费马原理是指。
13．光在真空中传播速度只有一个，即光速C，而电子可以有v C的任何速度；电子有静止质量，而光子的静止质量为。
14．光的衍射条件是________________________。
15．麦克尔逊干涉仪的反射镜M2移动0.25mm时，看到条纹移动的数目为0个，若光为垂直入射，则所用的光源的波长为_____________。
16．n2=1的空气对于n1=1.5的玻璃而言，其临界角i c＝______________。
17．一束左旋圆偏振光垂直入射到半波片上，则透射光束为_______________偏振光。
18．光的群速度u可用相对速度v与d n/dλ表示成__________________。
19．在稀溶液中，比尔定律的数学表达式为________________。
20．某种原子的激态寿命为-8s，它所发出的光的波长为5000Å，则其自然线宽约是___________。
21．单色平面波照射到一小圆孔上,将其波面分成波带.若几点到观察点的距离为1m，单色光的波长为4900Å,则此时第一波带的半径为_________。
薄膜及涂层材料试卷（a）答案
薄膜及涂层材料试卷（A）答案一、填空题（共30分，每空1分）1、液相外延、气相外延、分子束外延2、输送式真空泵、捕获式真空泵3、热应力、生长应力（或本征应力）4、同质外延、异质外延5、层状生长模式、岛状生长模式、层状－岛状生长模式6、气相传输、气相反应阶段；表面吸附、表面反应的阶段7、奥斯瓦尔德（Ostward）吞并过程、熔结过程、原子团的迁移8、热解反应、还原反应、氧化反应、置换反应、歧化反应、气相输送反应9、平界面、形成化合物的界面、合金扩散的界面、机械咬合界面10、光学干涉法、微平衡称重法、石英晶体振荡法二、简答题（共70分）1、真空蒸发装置主要包括哪些类别？选择三种典型蒸发装置，比较其原理、特点和适用领域。
（8分）答：在蒸发沉积装置中，最重要的组成部分就是物质的蒸发源，根据其加热原理，可以分为以下几种。
电阻式蒸发装置，电子束蒸发装置，电弧蒸发装置，激光蒸发装置，空心阴极蒸发装置。
（2分）（1）电子束蒸发装置原理：在电子束加热装置中，被加热的物质被放置于水冷的坩埚中，电子束只轰击到其中很少的一部分物质，而其余的大部分物质在坩埚的冷却作用下一直处于很低的温度，即后者实际上变成了被蒸发物质的坩埚。
因此，电子束蒸发沉积装置中可以安置多个坩埚，这使得人们可以同时分别蒸发和沉积多种不同的物质。
电子束蒸发的特点和适用领域：工作真空度比较高，可与离子源联合使用；可用于粉末、块状材料的蒸发；可以蒸发金属和化合物；可以比较精确地控制蒸发速率；电离率比较低。
（2分）（2）电弧蒸发装置原理：把将要蒸发的材料制成放电电极（阳极，位于蒸发靶靶头位置），薄膜沉积前，调节电极（被蒸发材料）和引弧针头之间的距离，至一合适范围。
薄膜沉积时，施加于放电电极和引弧针头之上的工作电压将两者之间的空气击穿，产生电弧，而瞬间的高温电弧使得电极端部（被蒸发材料）受热产生蒸发，从而实现物质的沉积。
控制电弧点燃的次数或时间，即可以沉积出一定厚度的薄膜。
《膜科学技术》部分习题以及答案
绪论了解膜的发展历史我国汉代的《淮南子》已有制豆腐的记叙，后来，人们又知道了制豆腐皮、薄粉等方法。
这可以说是人类利用天然物制得食用“人工薄膜”的最早记载。
早在2000年前，人们在酿造、烹饪、炼丹和制药的实践中，就利用了天然生物膜的分离特性。
古籍中提到“弊箪淡卤”和“海井”淡化海水等记载。
我国的膜技术没有得到应有的发展，出现很早但重视和深化程度不够。
早在1748年，Nelkt就从水能自发地扩散穿过猪膀胱进入酒精的事例中发现了渗透现象;1854年，发现了透析现象，并开始重视膜的研究和应用，最初主要使用的是动物膜; 1864年，Traube制得历史上第一张人工膜──亚铁氰化铜膜;1925年德国成立了世界第一个滤膜公司——赛多利斯（Sartorius），实现膜的工业化；1953年，美国Reid等人首先发现了醋酸纤维素有特殊的半透性质，并对其透水性能加以研究、改进；1960年，制得首张高性能、非对称性醋酸纤维素反渗透膜，用于海水及咸水的淡化；20世纪60年代以来，超滤膜、微滤膜、反渗透膜和气体分离膜生产实现工业化，并进入实用化阶段；遍及海水淡化、环境保护、石油化工、生物、医药、食品、电子等领域，获得巨大经济效益和社会效益。
如果将20世纪50年代初视为膜科学技术研究的起点，截止现在，其发展可分为三个阶段：①50年代为奠定基础阶段；（研究发现）②60年代和70年代为发展阶段，（发现发展）③80年代至今为发展深化阶段。
（开发利用）膜是如何定义的？“膜”是两相之间的不连续区间。
膜的分类方法有哪些？分别是如何分类的？按材料（天然膜、合成膜）按结构（多孔膜、非多孔膜和液膜）按功能（分离、能量转化和生物）按用途（气相系统用膜、气-液系统等）按作用机理（吸附性膜、扩散性、离子交换等）按膜的形状：平板膜、管式膜、中空纤维膜和蜂窝状膜按膜的荷电：可分为荷电膜和非荷电膜膜技术的优缺点有哪些？优点：①高效，简单实用②集成度高，占地少③应用范围广④节能（多数无相变）⑤附加值高⑥易放大，可专一配膜⑦无毒，无公害，无污染，零排放⑧重要缺点：①在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法;②从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限;③单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。
(完整版)薄膜光学-全部知点问题全答版
例：G / 0.8[H (LH )7 ]1.2[H (LH )7 ]/ A。
0.8H＋1.2H 2H，对于0来说，G / 0.8[H (LH )7 ]1.2[H (LH )7 ]/ A＝GA。 在0波长处是具有良好透射性的，结果造成两个膜堆的高反射带连接区 出现很窄的透射带，如课本P27图2.2.3所示。
高反射率膜堆典型的结构？该结构的特点？
18. 如何提高高反射率膜堆的反射率？ nH/nL 越大，或层数（2S+1）越多，反射率越高。
层数越多，反射率可无限地接近 100％。但实际上，由于膜层中吸收和散射损失，膜系达到 一定层数后，反射率不再提高，甚至会下降。 19. 典型的λ0/4 高反射介质膜堆特点：四点。 对于(LH)S 膜系 ，有如下特点： （1）所有高反射带的波数宽度均相等； （2）各高反射带的波长宽度并不相等，波数越大对应的高反射带波长宽度越窄。 （3）高反射带的波数宽度仅仅与构成多层膜的两种膜料的折射率有关。 （4）两种膜料的折射率差越大，高反射带愈宽。
1 2
B
C
称为膜系的特征矩阵
2
N0 N0
cos1 cos1
N1 N1
cos 0 cos0
2
N0 N0
cos0 cos0
N1 N1
cos 1 cos1
(p-偏振) (s-偏振)
Y CB
单层膜的反射系数和反射率为：
r
0 0
Y Y
,
R
0 0
Y Y
0 0
Y Y
射光不影响色彩平衡。
冷光镜：长波通滤光片，即透射近红外光，反射可见光 两者作用：抑制无用的能量 37. 列举常用的物理气相沉积（PVD）技术。 热蒸发； 溅射； 离子镀； 离子辅助镀技术 38. 真空镀膜系统由哪几部分构成？
薄膜物理与技术A卷答案
《薄膜物理与技术》A卷试题参考答案及评分细则一、名词解释：（本题满分20分，每小题5分）1、饱和蒸汽压在一定温度下（1分），真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中（2分）所表现出的压力称为该物质的饱和蒸气压。
（2分）2、溅射是指荷能粒子轰击固体物质表面（靶），（1分）并在碰撞过程中发生动能与动量的转移，（2分）从而将物质表面原子或分子激发出来的过程。
（2分）3、化学气相沉积把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片（2分），利用热、等离子体、紫外线、激光、微波等各种能源（2分），使气态物质经化学反应形成固态薄膜。
（1分）。
4、外延生长外延生长技术就是在一块半导体单晶片上（2分）沿着单晶片的结晶轴方向生长（2分）一层所需要的薄单晶层。
（1分）二、简答题：（本题满分80分）1、什么叫真空？写出真空区域的划分及对应的真空度（10分）答：真空是指低于一个大气压的气体空间。
（2分）对真空的划分：1）粗真空：105－102Pa；（2分）2）低真空：102－10-1Pa；（2分）3）高真空：10-1－10-6Pa；（2分）4）超高真空：＜10-6Pa。
（2分）2、什么是真空蒸发镀膜法？其基本过程有哪些？（10分）答：真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出（2分），形成蒸气流，入射到基片表面，凝结形成固态薄膜的方法。
（2分）其基本过程包括：（1）加热蒸发过程。
包括凝聚相转变为气相的相变过程。
（2分）（2）输运过程，气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运。
（2分）（3）蒸发原子或分子在基片表面的淀积过程，即使蒸气凝聚、成核、核生长、形成连续薄膜。
（2分）3、简述磁控溅射的工作原理。
（10分）答：磁控溅射的工作原理是：电子e在电场E作用下，在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞，使其电离出Ar＋和一个新的电子e，电子飞向基片，Ar＋在电场作用下加速飞向阴极靶，（2分）并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
薄膜科学与技术A卷答案
《薄膜物理》试卷A答案及评分标准一、填空题（每空1 分，共18分）1·低于一个大气压（1分）2·热传导（1分）3·化学、范德华力、化学键结合力（3分）4·扩散附着、通过中间层附着、宏观效应附着（3分）5·岛状生长模式、层状生长模式、层岛结合生长模式（3分）6·薄膜材料晶格常数与基体材料晶格常数不匹配、薄膜中有较大的内应力和表面张力（2分） 7·空位、填隙原子、杂质原子（3分）8·本征应力、非本征应力(或热应力)（2分）二、名词解释（每个5分，共20分）气体分子的平均自由程：气体分子处于不规则的热运动状态，它除与容器壁发生碰撞外，气体分子间还经常发生碰撞。
每个气体分子在连续两次碰撞之间的平均路程称为气体分子的平均自由程。
离子镀：在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物部分离化，产生离子轰击效应，最终将蒸发物或反应物沉积在基片上。
薄膜的尺寸效应：由于薄膜的厚度有限，与块体材料比较，其几何尺寸对薄膜的特性将产生影响，这种现象称为薄膜的尺寸效应，包含厚度尺寸效应和颗粒尺寸效应。
外延生长：是一种制备单晶薄膜的新技术，它是在适当的衬底与合适条件下，沿衬底材料晶轴方向生长一层结晶结构完整的新单晶层薄膜的方法。
三、简答题（每小题8分，共24分）1·答：（1）薄膜是在基片之上生成的，基片和薄膜之间就会存在着一定的相互作用，这种相互作用通常的表现形式是附着，附着是薄膜应用的前提。
（2分）（2）由于基底的约束和薄膜生长过程中的非平衡性，薄膜中通常有较大的内应力。
附着和内应力是薄膜极为重要的固有特征。
（2分）（3）由于薄膜的厚度有限，与块体材料比较，其几何尺寸对薄膜的特性将产生影响，具有明显的尺寸效应。
（1分）（4）具有明显的表面效应和界面效应。
由于薄膜材料的表/界面积同体积之比很大，所以表面效应和界面效应很显著，表面能、表面态、表面散射、表面干涉和界面结构、界面电子态等一系列表面/界面特性对它的物性影响很大。
《薄膜光学》期末试卷(A)
四、计算题（共40分，1,2,3每题8分，4题16分）【得分：】
1．物理汽相沉积为什么需要在真空环境中进行？制造光学薄膜的真空镀膜机需要的真空度是多少？
2．离子辅助镀技术是在热蒸发镀膜技术中增设了离子源，采用离子辅助对于膜层生长及性能有什么作用？
1．对于高反射膜系采用周期性多层膜堆G︳H(LH)S︱A，其反射率随着膜层数的增加而增加，因此，事实上，膜层数越多越好。（）
2．对于高反射膜系（LH）S，反射带的波数宽度相等，波长宽度不相等（）
3．对于膜系结构（）S比较适合做短波通截止滤光片，而（）S比较适合做短波通截止滤光片。（）
4．石英晶体膜厚仪测量薄膜的光学厚度，其灵敏度比光电膜厚仪高。（）
北京理工大学珠海学院
2010～2011学年第一学期《薄膜光学》期末试卷（A）
诚信声明
考场是严肃的，作弊是可耻的，对作弊人的处分是严厉的。
我承诺遵守考场纪律，不存在抄袭及其它违纪行为。
考生（承诺人）签字：
专业：
班级：
学号：
适用年级专业：2007级测控技术与仪器专业试卷说明：开卷，考试时间90分钟
题号
一
二
三
四
总分
得分
一、填空题（每空1分，共20分）【得分：】
1．光学导纳是指。
2．入射介质折射率n0=1，玻璃折射率n1=1.5，当一束光垂直入射时，在玻璃单一界面上产生反射率R=。（玻璃无吸收）
3．等效界面是指与之间的界面。
4．已知入射介质折射率为n0，薄膜材料折射率为n1，基底的折射率为ns，对于单层减反射膜折射率关系要满足，对于单层高反射膜折射率关系要满足。
(完整版)薄膜材料与技术_试题A卷试题_答案
试题A 卷试题 答案一、填空题在离子镀膜成膜过程中,同时存在沉积和溅射作用，只有当前者超过后者时，才能发生薄膜的沉积 薄膜的形成过程一般分为:凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状—岛状生长在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V 只与 气体的压强P 和 电极距离 的乘积有关。
二、解释下列概念1、气体分子的平均自由程每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程，其统计平均值：称为平均自由程， 2、饱和蒸气压：在一定温度下,真空室内蒸发物质与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。
3、凝结系数： 当蒸发的气相原子入射到基体表面上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体表面所凝结的气相原子数与入射到基体表面上总气相原子数之比。
4、物理气相沉积法：物理气相沉积法 （Physical vapor deposition ）是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象,实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程5、溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面 （靶），使固体原子（或分子)从表面射出的现象三、回答下列问题1、真空的概念？怎样表示真空程度,为什么说真空是薄膜制备的基础？在给定的空间内,气体的压强低于一个大气压的状态，称为真空真空度 、压强、气体分子密度：单位体积中气体分子数;气体分子的平均自由程；形成一个分子层所需的时间等物理气相沉积法中的真空蒸发、溅射镀膜和离子镀等是基本的薄膜制备技术.它们均要求沉积薄膜的空间有一定的真空度。
2、讨论工作气体压力对溅射镀膜过程的影响？在相对较低的压力下,电子的平均自由程较长，电子在阳极上消耗的几率增大，通过碰撞过程引起气体分子电离的几率较低。
同时，离子在阴极上溅射的同时发射出二次电子的几率又由于气压较低而相对较小。
这些均导致低压条件下溅射的速率很低。
在相对较低的压力下，入射到衬底表面的原子没有经过很多次碰撞，因而其能量较高，这有利于提供沉积时原子的扩散能力,提供沉积组织的致密性在相对较高的压力下，溅射出来的靶材原子甚至会被散射回靶材表面沉降下来，因而沉积到衬底的几率反而下降在相对较高的压力下，使得入射原子的能量降低，这不利于薄膜组织的致密化溅射法镀膜的沉积速率将会随着气压的变化出现一个极大值3、物理气相沉积法的共同特点？（1） 需要使用固态的或者熔融态的物质作为沉积过程的源物质（2） 源物质经过物理过程而进入气相(3） 需要相对较低的气体压力环境(4） 在气相中及在衬底表面并不发生化学反应4、简述化学气相沉积的特点？n221πσλ=(1) 既可以制备金属薄膜、非金属薄膜，又可按要求制备多成分的合金薄膜（2）成膜速度可以很快，每分钟可达几个微米甚至数百微米（3） CVD反应在常压或低真空进行，镀膜的绕射性好，对于形状复杂的表面或工件的深孔、细孔都能均匀镀覆，在这方面比PVD优越得多(4) 能得到纯度高、致密性好、残余应力小、结晶良好的薄膜镀层.由于反应气体、反应产物和基体的相互扩散，可以得到附着力好的膜层,这对表面钝化、抗蚀及耐磨等表面增强膜是很重要的（5) 由于薄膜生长的温度比膜材料的熔点低得多，由此可以得到纯度高、结晶完全的膜层，这是有些半导体膜层所必须的（6) CVD方法可获得平滑的沉积表面（7) 辐射损伤低。
光学薄膜完整版
光学薄膜完整版光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12⽉30号）题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题1、判断题1. 光束斜⼊射到膜堆时，S－偏振光的反射率总是⽐p－偏振光的反射率⾼（正确）2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）3. 对于吸收介质，只要引⼊复折射率，进⾏复数运算，那么就可以完全使⽤⽆吸收时的公式（正确）4. 膜层的特征矩阵有两种表达⽅式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误）6. 在斜⼊射情况下，带通滤光⽚S－偏振光的带宽⽐p－偏振光的带宽为⼤（正确）7. 在包含吸收介质时，光在正反两个⼊射⽅向上的透过率是⼀样的（正确）8. 发⽣全反射时，光的能量将不进⼊第⼆介质（错误）9. 斜⼊射时，银反射膜的偏振效应⽐铝反射膜⼤（Al：0.64-i5.50，Ag：0.050-i2.87）（错误，因为银的折射率远⼩于铝）10. ⾼反射介质膜的截⽌深度是指在截⽌波长处的反射率（错误，是指截⽌带中⼼处的反射率）第1章薄膜光学特性计算基础1、⼲涉原理：同频率光波的复振幅⽮量叠加。
2、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。
3、薄膜⼲涉原理：层状物质的平⾏界⾯对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束⼲涉叠加。
4、光学薄膜：薄到可以产⽣⼲涉现象的膜层、膜堆或膜系。
5、麦克斯韦⽅程组：6、物质⽅程：7、光学导纳：8、菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界⾯上的振幅反射系数和振幅透射系数。
9、特征矩阵：表征薄膜特性的矩阵，仅包含薄膜的特征参数10、虚设层：当膜层厚度对于中⼼波长来说是或其整数倍时，该层存在对于中⼼波长处的透过率/反射率⽆影响，因此称为虚设层。
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2012-2013学年第1学期《薄膜光学与技术》期末考试试题（A 卷）参考答案及评分标准一、填空题 （每空1分，共24分）1、在折射率为3.5的基底表面镀单层减反射膜，对于4000nm 的光波，理论上能达到最佳减反射效果的薄膜折射率为： 1.8708 ，需要镀制的薄膜光学厚度为 1000 nm 。
2、若薄膜的折射率为n ，光线在薄膜内的折射角为θ，则s 、p 光的修正导纳分别为 ncos θ 、 n/cos θ 。
3、对于波长为λ的光来说，单层膜的光学厚度每增加 λ/4 ，薄膜的反射率就会出现一次极值变化。
当薄膜的折射率小于基底折射率时，出现的第一个反射率极值是 极小 （极大、极小）值。
4、虚设层的形成条件是： 薄膜的光学厚度等于半波长的整数倍 。
5、周期性对称膜系(pqp)s 的等效折射率和 基本周期/pqp 的等效折射率完全相同，其等效位相厚度等于 基本周期的s 倍 。
6、折射率为n 1，光学厚度为λ0/4，基底的折射率为n s ，那么，该单层膜与基底的组合导纳为： s n n Y 217、介质高反射膜的波数宽度仅与两种膜料的 折射率 有关，折射率 差值越大 ，高反射带越宽。
8、热偶真空规是通过测量温度达到间接测量 真空 的目的。
9、镀膜室内真空度高表明气体压强 小 ，真空度低则气体压强 大 。
10、薄膜几何厚度的监控通常用 石英晶振 膜厚仪来实现，光学厚度常常采用 光电 膜厚仪来监控。
11、采用PVD 技术制造薄膜器件时，薄膜折射率的误差主要来自三个方面： 膜层的聚集密度 、 膜层的微观组织物理结构 、 膜层的化学成分 。
12、改善膜层厚度均匀性的措施包括 旋转夹具 和 膜层厚度调节板 。
13、采用光电极值法监控膜厚，如果需要镀制光学厚度为900nm 的薄膜，在500-700nm 范围内，可以选取的监控波长为 600 和 514.3 nm 。
二、辨析题：先回答以下说法是否正确？然后说明理由或修改正确。
（15分）说明：以上各题判断正确1分，原因叙述正确或修改正确2分（对于正确的表述，可以不说明原因）。
叙述不完全的根据实际情况酌情给分。
1、膜层的有效位相厚度表示为： ，当光波斜入射时，对于s 光和p 光而言，要分别代入修正后的折射率值进行运算。
答：错误。
膜层的有效位相厚度表示为： ，当光波斜入射时，无论对于s 光和p 光而言，折射率值均是同一个值。
2、介质高反射膜无论入射角下多大，其s 偏振和p 偏振光所对应的带宽都是相同的。
答：错误。
介质高反射膜在垂直入射条件下，s 偏振和p 偏振光所对应的带宽都是相同的；而在斜入射条件下，由于s 偏振和p 偏振光的修正导纳不同，从而导致其带宽也不同，此时，s 偏振光所对应的带宽大于p 偏振光所对应的带宽。
3、测量镀膜样片的透射率时，将镀膜面向着光源和背对光源测得的结果相同。
答：正确。
透射率测量与测量方向无关，无论膜层是否存在吸收。
4、膜系G/M2HLHLHL/A 中，低折射率膜层的几何厚度均为40λ。
答：错误。
膜系中，低折射率膜层的光学厚度均为40λ，而不是几何厚度。
5、PVD 真空镀膜机的真空系统，一般需要一台扩散泵就可以完成抽气过程。
答：错误。
要达到PVD 镀膜的真空度，一般需要机械泵（低真空泵）和扩散泵（高真空泵）组合抽气才能达到。
三、问答题 （每题7分，共21分）1、什么是单层介质膜层反射率的双重周期性？其周期性的主要特点有哪些?答：单层介质膜的反射率会随着薄膜位相厚度的变化而呈现周期性变化（2分）；当膜厚确定后，随着光波波长的变化，反射率会随之发生周期性变化（2分）。
随厚度变化的周期呈现间隔相等，而随波长变化的周期不等，波长越大，周期越θλπδcos 2nd =θλπδcos 2nd =长。
如将波长转化为光波频率，则随频率不同，反射率的周期是等间隔的（1分）。
说明：周期性每正确一点2分，特点回答正确1分。
2、在镀膜前与镀膜过程中，常常需要进行离子束轰击，在这两个过程中，离子束辅助的作用是什么？答：镀膜前的离子轰击：用离子束轰击将要镀膜的零件表面（取代低真空离子轰击），既起到清洗被镀表面、活化表面的作用，又压缩了离子轰击的时间，更重要的是使离子轰击的作用得到了最大程度的发挥。
（2分）镀中轰击：溅射突出岛，消除阴影效应，破坏柱状结构，形成均匀填充生长（2分）；膜层受到轰击获得能量，可以产生级联碰撞，增加原子/分子的迁移率，有利于致密成膜（2分）；晶格振动加剧，形成局部热峰，产生淬火效应。
（1分）3、极值法监控膜厚有哪些技巧，请简要说明。
答：主要有3种方法：过正控制，选用比由nd=λ/4确定的波长稍微短一点的波长作为监控波长，允许T 或R 有一定的过正量，让停镀点避开极值点（3分）；高级次监控，增大T 或R 的变化总幅度，减小T 或R 的相对判断误差，提高膜层厚度的控制精度（2分）；预镀比较片，是通过提高监控片的等效导纳，增大T或R 的变化总幅度，减小了T 或R 的相对判断误差（2分）。
四、计算题（每题10分，共40分）注：计算结果保留到小数点后2位，透射率或反射率以百分数表示。
1、K9平板玻璃单面镀制单层光学厚度280nm 的MgF 2膜层后，它对波长1120nm 、560nm 的反射率各是多少？光线0°入射，不考虑另一面的影响。
（玻璃n g =1.52；薄膜n f =1.38）解：因为光学厚度280nm 是1120nm 波长的1/4（1分），因此对1120nm 的光波，组合导纳 gn n Y 2（2分）故 %26.1)38.152.138.152.1()()11(2222222=+-=+-=+-=n n n n Y Y R g g （3分） 对于560nm 的波长，薄膜光学厚度是波长的1/2，因此相当于虚设层，（1分）%26.4)52.1152.11()11(22=+-=+-=g g n n R （3分） 说明：对1/4波长及虚设层判断正确各1分，3个公式正确各2分，计算结果正确各1分。
如果没有分步计算，或没有判断膜层特点，根据其运算及理解程度酌情给分。
如果运算完全正确，而没有判断膜层特点，不扣分。
2、石英玻璃基底上镀制高反膜G/(HL)5H/A ，若镀膜材料为ZnS 和MgF 2，求峰值反射率和中心波长处反射带的波长宽度？（中心波长500nm ；ZnS 折射率为2.15；MgF 2折射率为1.38；玻璃n g =1.46）解：组合导纳为 7582.26646.138.115.2)(101210122522=⋅===G L H G H L H n n n n n n n Y （2分） 峰值反射率 %51.98)11(2=+-=YY R （2分） 波数宽度 14.0)arcsin(2≈+-=∆LH L H n n n n g π （2分） 波长宽度 )(14014.05002/220nm g g =⋅⋅=∆≈∆λλ （2分）说明：每个步骤的公式正确各2分，4个计算结果正确共2分。
如果没有进行分步运算，根据计算情况酌情给分。
3、已知441n 32n 521n L H G .,.,.===，窄带滤光膜系GHLHLHLHLH2LHLHLHLHA的峰值透射率是多少？（不考虑基底背表面的影响）解：根据2H 或2L 为虚设层的特点，膜系可以等效为GHLG 结构， （2分）组合导纳 5958.03.252.144.12222=⋅==G H L n n n Y （3分） 膜系中可以看出，入射介质为空气，因此反射率为%42.65958.015958.01)11(22=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+-=Y Y R （3分） 所以，膜系的透射率最终为%58.931=-=R T （2分）说明：如果没有进行分步运算，根据计算情况酌情给分。
4、图示为K9平板玻璃（n g =1.5）单面镀制单层膜的反射率曲线（膜基界面反射率，不考虑另一面），计算薄膜的几何厚度和折射率。
其中，反射率极大值的波长位置为550nm 、917nm ，反射率极小值的波长位置为458nm 、688nm 、1375nm 。
解：根据单层膜光谱特性及极值点的条件，设917nm 的干涉级次为m ，则550nm处的干涉级次为m+2，由 2141)2(41λλ+=m m 30% 4% R 400nm 1500nm得 55041)2(91741⨯+=⨯m m （2分） 解得m=3 （1分） 于是nm nm nd 5.687550415=⨯⨯= （1分） 要计算薄膜折射率，首先要确定不镀膜基底的反射率，由单一界面反射率表达式，%4)5.115.11()11(22=+-=+-=g g b n n R （1分） 可知，计算薄膜折射率要用反射率极大值来计算，反射率极大值的波长位置为550nm 和917nm ，这是R=30%=0.3，由2)11(YY R +-= 且 g f n n Y 2= （2分） 得%30)5.15.1()()11(2222222=+-=+-=+-=f f f g f g n n n n n n Y Y R （1分） 于是，求得n=2.2656（其他解舍去） （1分）由nd=687.5nm ，可解出d=303.45nm （1分）说明：如果没有进行分步运算，则根据卷面实际情况酌情给分。
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