波动光学-2薄膜干涉

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光的干涉(第1讲)详解

2级明纹 1级暗纹 1级明纹 0级暗纹 0级明纹 0级暗纹 1级明纹 1级暗纹 2级明纹
S
d S2 r
r2
O
d
暗纹中心坐标： d x = (2 k +1) 2d (k=0,1,2,) 0级,1级暗纹 (11-3)
明纹暗纹
d x = k d P ( k =0,1,2, ) d x = (2 k +1) 2d B r1 S
复色光：具有多个波长(频率)的光。: 1～2
激光的单色性最好！如何获得单色光？
E S
2．光的干涉条件
频率相同；E 的振动方向相同；相差恒定。
普通光源发出的光一般不能满足干涉条件。
3. 获得相干光的方法对实验仪器的要求： ① 两束相干光取自同一波列：“一分为二”
② 光波的波程差小于波列长度。
理论：(1) 牛顿的微粒说：光是按照惯性定律沿直线飞行的微粒流。
u水 u空气
(2)惠更斯的波动说： u水光是在特殊媒质“以太”中传播的机械波。此间微粒说占据统治地位。
u空气
三．波动光学时期 (19世纪)
实验：光的干涉(杨-英) 光的衍射(费涅耳-法)。此间波动理论：麦克斯韦建立电磁场理论，指出光也是电磁波。说占主导地位。赫兹证实电磁波的存在；并测出光速。确定光不是机械波四．量子光学时期(19世纪后期——20世纪初) 普朗克提出能量量子化假说爱因斯坦提出光量子假说认为：光是以光速运动的粒子流。光到底是什麽？，光也是物质的一种它既具有波的性质、也具有粒子的性质。它既非波、也非粒子、更不是两者的混合物。它就是它自己！
电磁波动说在解释“热幅射”及“光电效应”等实验时遇到困难。
在某些条件下，波动性表现突出，在另一些条件下，粒子性

波动光学-2薄膜干涉资料

n1
单色
S1 *
光 S2 *
源 S3 *
e
屏透镜
n1
薄膜 n2 n2 > n1
n1
单色
S1 *
光 S2 *
源 S3 *
e
屏透镜
n1
薄膜 n2 n2 > n1
n1
单色
S1 *
光 S2 *
源 S3 *
e
屏透镜
n1
薄膜 n2 n2 > n1
n1
单色
S1 *
光 S2 *
源 S3 *
e
屏透镜
§12-3
12-3-1 等倾干涉
反射光的干涉：
AD AC sin i 2d tan r sin i
AB BC d cos r
薄膜干涉
P Q
1
iD
2
n1
i
A
C
n2
r
d
B
n2 > n1
光程差：
P
n2(AB BC) n1AD
Q
1

2d n2 cos r
2d
tan
d o
4n
增透膜
12-3-2 等厚干涉
一. 劈尖（劈形膜）
夹角很小的两个平面所构成的薄膜
：104 ~ 105 rad
S· 反射光2
单色平行光
n
2 1
·
反射光1 1、2两束反射光来自同一束入
n A e 射光，它们可以产生干涉。
n(设n > n )
实际应用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。考虑到劈尖夹角极小, 反射光1、 2在膜面的光程差可简化为图示情况计算。

大学物理薄膜干涉

大学物理薄膜干涉薄膜干涉是光学干涉的一种常见形式，它涉及到两个或多个薄膜层的反射和透射光的相互叠加。

薄膜干涉现象的复杂性使得其在实际应用中具有广泛的应用，例如在光学仪器、光学通信和生物医学领域。

本文将介绍大学物理中薄膜干涉的基本原理及其应用。

一、薄膜干涉的基本原理1、光的干涉现象光的干涉是指两个或多个波源发出的光波在空间中叠加时，产生明暗相间的条纹的现象。

干涉现象的产生需要满足以下条件：（1）光波的波长和传播方向必须相同；（2）光波的相位差必须恒定；（3）光波的振幅必须相等。

2、薄膜干涉的形成薄膜干涉是指光在两个或多个薄膜层之间反射和透射时产生的干涉现象。

当光线照射到薄膜上时，一部分光线会被反射回来，一部分光线会穿透薄膜继续传播。

由于薄膜的厚度通常很薄，所以光的反射和透射都会受到薄膜的影响。

当多个反射和透射的光线相互叠加时，就会形成薄膜干涉现象。

3、薄膜干涉的公式薄膜干涉的公式可以表示为：Δφ = 2πnΔndλ，其中Δφ为光程差，n为薄膜的折射率，Δn为薄膜的厚度变化量，λ为光波的波长。

当光程差满足公式时，就会形成明暗相间的条纹。

二、薄膜干涉的应用1、光学仪器中的应用在光学仪器中，薄膜干涉被广泛应用于表面形貌测量、光学厚度控制和光学表面质量检测等方面。

例如，在表面形貌测量中，可以利用薄膜干涉原理测量表面的粗糙度和高度变化；在光学厚度控制方面，可以利用薄膜干涉原理控制材料的折射率和厚度；在光学表面质量检测方面，可以利用薄膜干涉原理检测表面的缺陷和划痕等。

2、光学通信中的应用在光学通信中，薄膜干涉被广泛应用于光信号的调制和解调等方面。

例如，在光信号的调制方面，可以利用薄膜干涉原理将电信号转换为光信号；在光信号的解调方面，可以利用薄膜干涉原理将光信号转换为电信号。

薄膜干涉还被广泛应用于光学通信中的信号传输和处理等方面。

3、生物医学中的应用在生物医学中，薄膜干涉被广泛应用于生物组织的光学成像和生物分子的检测等方面。

薄膜干涉公式推导原理

薄膜干涉公式推导原理薄膜干涉是一种光学现象，它是由于光线通过一个非常薄的膜时，由于光线的干涉而产生的颜色变异。

薄膜干涉公式是计算出这种干涉的方法之一，也是理解薄膜干涉的基础。

薄膜由于其极薄的厚度和透明性，可以把光线进行反射、透射和折射，从而引起干涉现象。

当光线经过两个介质的分界面时，会发生反射和折射。

光线与薄膜相交时，会发生多次反射和透射，甚至还会形成多次反射和透射的干涉。

根据薄膜原理，光线从薄膜表面反射后，与透射光线相遇，因而形成干涉，产生波动干涉的现象。

那么薄膜干涉公式如何推导呢？假设一个平行光束入射一块平行的亚克力薄膜，并且从薄膜的两面均反射一次，这个过程中，光束在薄膜内产生波动干涉。

我们可以用傅利叶光学的方法将反射和透射波分解为振幅和相位的函数。

光波在经过全反射时会受到反射系数r的损失，而透射波不受反射系数损失，但是它在传播的过程中会受到相位延迟，因为它必须穿过薄膜两次。

在干涉光学中，我们假设光的相位是连续递增的。

在实际计算过程中，我们往往使用两条光线之间的相位差来计算薄膜干涉的影响。

在理想情况下，这个相位差可以表示为：Δφ = 2π(2d/nλ)(cosθ−cosθi)其中，d是膜的厚度，n是膜的折射率，λ是入射光波长，θ是出射角，θi是入射角。

这个公式展示了光波在薄膜中反射和透射的过程，从而导致干涉的发生。

这个公式可以帮助我们计算薄膜的干涉效果，并进一步使我们理解波动光学的原理和应用。

综上所述，薄膜干涉公式的推导涉及多种基本的光学原理，它解释了光线在薄膜内部反射和透射的过程，由此产生的干涉效果。

这个公式展示了理论和实际操作上的重要性和实用性，对我们理解和应用光学技术有重要指导意义。

薄膜干涉的原理与应用论文

薄膜干涉的原理与应用论文1. 引言薄膜干涉是一种基于光的干涉现象，通过利用光在不同介质中传播时发生的相位差，实现光的干涉与衍射效应。

薄膜干涉在科学研究和工程应用中具有广泛的应用。

本文将介绍薄膜干涉的基本原理及其在光学领域的应用。

2. 薄膜干涉的原理薄膜干涉的原理基于波动光学的理论，下面是薄膜干涉的基本原理：2.1 波长和相位差薄膜干涉的基本原理是光在两个介质界面间传播时产生的相位差。

根据光的波动性质，相位差与波长有关。

2.2 光的反射与透射当光从一种介质进入另一种介质时，一部分光会反射回来，另一部分光会透射到第二种介质中。

薄膜干涉的原理即是基于光的反射与透射。

2.3 干涉条纹的形成当两束光线相遇时，由于相位差的存在，会发生干涉现象。

这种干涉现象在薄膜上形成干涉条纹，可以通过光的波长、入射角度、薄膜的厚度等因素来控制。

3. 薄膜干涉的应用薄膜干涉在科学研究和工程应用中有多种应用，下面是几个典型的应用例子：3.1 反射镀膜薄膜干涉在光学反射镀膜中有重要应用。

通过设计合适的薄膜结构，可以使得特定波长的光得到增强或者完全反射，实现光学器件的性能优化。

3.2 光学滤波器薄膜干涉可以用来制作光学滤波器。

通过设计合适的薄膜结构，可以选择性地透过或者反射特定波长的光，实现光的分离和滤波。

3.3 透明导电膜在电子学领域中，透明导电膜是一种重要的材料。

通过利用薄膜干涉的原理，可以制备具有高透过率和低电阻率的透明导电膜，用于触摸屏、太阳能电池等器件中。

3.4 光学涂层薄膜干涉可以用于制备光学涂层，用于反射、抗反射、增透等应用中。

通过调节薄膜的结构和厚度，可以实现对特定波长光的优化处理。

4. 结论薄膜干涉是一种基于光的干涉现象，通过光在不同介质中传播时产生的相位差，实现光的干涉与衍射效应。

薄膜干涉在光学领域具有广泛的应用，包括反射镀膜、光学滤波器、透明导电膜和光学涂层等。

通过合理设计薄膜结构和厚度，可以实现对光的控制和优化。

大学物理11-4 薄膜干涉(2)汇总

例 11-8 干涉膨胀仪如图所示,
干涉膨胀仪
一个石英圆柱环B放在平台上，
其热膨胀系数极小，可忽略不计。l
环上放一块平破璃板P，并在环
内放置一上表面磨成稍微倾斜的柱形待测样品R，石英环和样品
l0
B
的上端面已事先精确磨平，于是
R的上表面与P的下表面之间形
成楔形空气膜，用波长为的
单色光垂直照明，即可在垂直方向上看到彼此平行等距的等厚条
dk
2n
n
2
b
n1 n
sin n 2
b
3）条纹间距（明纹或暗纹）
b 2n
tan D L
D n L L
2b 2nb
L
n n / 2 D
n1
b
劈尖干涉
11 - 4 薄膜干涉（2）
4 ）干涉条纹的移动
每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动.
2
所以对于厚度均匀的平面薄膜来说，光程差是随光线的倾
角（入射角）的改变而改变，倾角相同，光程差相同，干
涉条纹的级数也相同。
11 - 4 薄膜干涉（2）
第十一章波动光学
1 劈尖干涉
n
T
L
n1
n1
d
S
劈尖角
M
2nd
D
2
n n1
k, k 1,2, 明纹
b
(2k 1) , k 0,1, 暗纹
B
膨胀值为 l N
2
根据热膨胀系数的定义
l
l0T
得样品的热膨胀系数
l N
l0T 2l0T
11 - 4 薄膜干涉（2）劈尖干涉的应用

波动光学第2讲等倾干涉等厚干涉牛顿环

i i
A
① D
P
②
n1
C
n2
r
B
d
4
n3
' n ( AB BC ) n AD
2 1
AB BC d / cos r
AD AC sin i
2 d tg r sin i
i i ' n 2 AB n AD
2 1
① D
P
②
2 n d cos r 2
A
2
i r
B
n1

2
①
2 n dcos r 2 2

i
② n1 n2
d
由干涉的加强减弱条件
n3
加强 ( k 1 , 2 )

2 n dcos r 2 2 (2k 1) 2

k
减弱 ( k 0 , 1 , 2 )
7
等倾干涉条纹图样
8
屏幕
P
O'
透镜 L
S
光源
半透半反镜
M
O
薄膜
( a ) 观察等倾干涉的装置
波动光学第2讲
——等倾干涉、等厚干涉、牛顿环
主要内容
17-3 17-4 薄膜干涉劈尖牛顿环
1
薄膜干涉
1、半波损失
产生条件：光从光疏媒质进入光密媒质；反射光中产生半波损失。
n n 1 2 反射光存在半波损失
n 1 n 2 反射光无半波损失
而折射光都无半波损失
i
n1
r
n2
2
2、薄膜干涉公式
使两束反射光满足干涉加强条件
k 1 , 2 ) 2 n d cos r k ( 加强 2

薄膜干涉概述

由图中几何关系可知
2
2
AC CB e / cos
AD ABsin i 2etg sin i
由折射定律有 n1 sin i n2 sin
7
三、增透膜与增反膜
1、增透膜在比较复杂的光学系统中，普通光学镜头都有反射：①带来
光能损失；②影响成象质量。为消除这些影响，用增透膜使反射光干涉相消。
2
通常习惯上用入射角i表示光程差：
由于 cos 1 sin2 1 ( n1 )2 sin2 i
n2
2n2e
n22
n12 sin2 i n22
2
2e
n22
n12
sin2
i
2
2
❖透射光的光程差
同理，可得 2e n22 n12 sin2 i
与反射光不同的是，没有半波损失。
3、干涉加强、减弱条件
回原介质，即光线a2。因a1,a2是从同一光线Ｓ1Ａ分出的两束，故满足相干条件。
S
S1
a
a1
iD
e
A
B
C
a2
n1
n2
n1
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n2 ( AC
CB) 2n2e / cos
2n2
e
cos
2n2e
sin2 cos
n1
BD
2
2n1etg
n2 n1
sin
即
2n2
e
cos
(1 sin2
)
2
2n2e cos
2e
n22
n12
sin2
i
2
其具体运用之一就是增透膜或增反膜。
5
2、等厚干涉：

大学物理(热学、振动波、光学、近代物理)(6.1.1)--第一讲薄膜干涉2--劈尖

第5讲薄膜干涉2---劈尖
第5讲薄膜干涉2--劈尖
一、劈尖干涉装置二、光程差计算三、劈尖干涉条纹特点四、劈尖干涉应用
波动光学
第5讲薄膜干涉2---劈尖
波动光学
一、劈尖干涉装置：在劈尖的上表面形成平行棱边的干涉条纹
T
显微镜
L
劈尖角
S
n
光源
：10 4 ~ 10 5 rad 介质劈尖
第9条暗纹k=8 ，代入上式
e ( 2k 1) 4n, k 8 e 1.72m
n1 =1
n2 =3.42
M
e SiO 2 n =1.46
Si
第5讲薄膜干涉2---劈尖
测量待测工件的平整度
波动光学
k-1 k k+1
若因畸变使某处移动了一个条纹的距离，
表面凸起
k=1，则
ek ek 1
2ne =k
2
平行的明暗相间的直线条纹
e
条纹间距 l
λ
2nθ
2nek 1

2
k
1
2nek 2 k
2ne
1 l

波动光学

l
2n
第5讲薄膜干涉2---劈尖
波动光学
四、劈尖干涉的应用薄膜厚度的测量，测量细小金属丝直径、膨胀等
由 l • 测波长：已知θ、n，测ΔL可得λ 2n • 测折射率：已知θ、λ，测ΔL可得n
测量待测工件的平整度
第5讲薄膜干涉2---劈尖
波动光学
薄膜厚度的测量，测量细小金属丝直径、膨胀等
把直径为D的细丝夹在两块平玻璃砖的一边，形成劈尖形空气层。在钠黄光(λ=589.3nm) 的垂直照射下形成如图上方所示的干涉条纹，试问D为多少？

薄膜干涉的原理和应用公式

薄膜干涉的原理和应用公式1. 薄膜干涉的基本原理薄膜干涉是指当光线从一种介质进入另一种介质时，由于两种介质的折射率不同，光线经过反射和透射后会产生干涉现象。

这种干涉现象可以通过各种颜色的光波的相对干涉强度来观察。

2. 薄膜干涉的应用公式薄膜干涉的应用公式可以通过两种常用形式来表示，分别是薄膜厚度公式和薄膜反射系数公式。

2.1 薄膜厚度公式薄膜干涉中的薄膜厚度公式可以用以下等式表示：2(t1 + t2) = mλ/2其中，t1和t2分别表示两个介质的厚度，m为干涉条纹的次数，λ为波长。

2.2 薄膜反射系数公式薄膜干涉中的薄膜反射系数公式可以用以下等式表示：R = |(n1 - n2)/(n1 + n2)|^2其中，R表示反射系数，n1和n2分别表示两个介质的折射率。

3. 薄膜干涉的应用薄膜干涉广泛应用于光学、材料科学和光电子学等领域中。

3.1 光学薄膜光学薄膜是利用薄膜干涉的原理制备出的具有特定光学性质的薄膜材料。

光学薄膜常用于光学镀膜、光学滤波器和光学反射镜等领域中。

3.2 干涉衍射颜色薄膜干涉还可用于产生干涉衍射颜色。

当光线经过薄膜后发生干涉，不同厚度的薄膜会导致不同颜色的衍射光。

这种现象广泛应用于艺术、装饰和光学展示等领域。

3.3 光学薄膜的光谱分析利用薄膜干涉的原理，可以通过对光通过薄膜的反射特性进行光谱分析。

通过测量薄膜干涉产生的干涉条纹的位置和形状，可以得到物质的光学特性和厚度等信息。

3.4 护眼镜片薄膜干涉还被应用于护眼镜片的制造中。

通过在镜片表面涂覆一层光学薄膜，在光线透过镜片时达到滤除有害光线和改善视觉体验的效果。

4. 总结薄膜干涉是指光线在通过不同折射率介质之间的界面时产生的干涉现象。

薄膜干涉的公式可以通过薄膜厚度公式和薄膜反射系数公式来表示。

薄膜干涉在光学、材料科学和光电子学等领域有广泛的应用，如光学薄膜、干涉衍射颜色、光学薄膜的光谱分析和护眼镜片等。

07薄膜干涉 (2)

观察到的第k级暗纹的半径。
解：设第k级暗纹的半径为r,对
应的空气层厚度为e,则有：
O1
R1
e
e1
e2
r2 2R1
r2 2R2
r
由＝2e (2k 1)
2
2
R2
解得第k级暗环：rk
k R1 R2
(R1 R2 )
O2
思考：一平凸透镜（半径R1)和一平凹透镜（半径R2)如图放置，用波长为λ的单色光正入射，求从反射光中观察到的第k级明纹的半径。
：104 ~ 105 rad
S·*
1、2两束反射光来自
同一束入射光，它们可以产生干涉。
单色平行光
1
n
通常让光线几乎垂直入射。
反射光2 2 反射光1
Ae
设劈尖两边介质相同
平行光垂直入射到劈尖上
反射光2
反射光1
n ·A
设光线在A点处入射，膜厚为e ，
n
e
n
•光程差 2ne
2
因为很小，1，2光程差 k, k = 1,2,3, 明纹
径R=2.50m。求：紫光的波长？
R
解：明环半径
(2k 1)R
rk
2
rd
O
rk 16
r2 k 16
rk2
16 R
[2 (k 16) 1]R O
2 以其高精度显示
光测量的优越性 (5.0 10 2 )2 (3.0 10 2 )2 4.0 10 7 m
16 2.50
例题：两平凸透镜，凸球面半径分别为R1、R2,如图放置，用波长为λ的单色光正入射，求从反射光中
(a)
(b)
(c)
(d)

薄膜干涉研究报告

薄膜干涉研究报告摘要本报告旨在研究薄膜干涉现象，探讨其理论原理及实验过程，并分析薄膜干涉在光学、电子学以及材料科学中的应用。

通过实验和理论分析，我们发现薄膜干涉现象是由光的波动性质在薄膜中的反射和折射引起的。

根据不同的薄膜类型和光源特性，我们可以利用薄膜干涉来设计各种光学器件和传感器，并在微电子制造以及材料表面和薄膜涂层等领域发挥重要作用。

1. 引言薄膜干涉现象是光学中一种重要的现象，也是由光的波动性质引起的。

当光线通过媒介界面时，由于不同介质的折射率差异，光线在媒介中的传播速度会发生改变，从而引起光波的相位差。

当这些光波再次相遇时，它们将发生干涉现象，产生明暗相间的干涉条纹。

这种干涉现象在薄膜中表现得尤为明显，因为在薄膜中的光传播路径长度非常短。

2. 薄膜干涉理论薄膜干涉现象的理论基础是光的波动性质和波动光学的基本原理。

根据光的波动理论，光可以被看作是一种电磁波，其传播速度与介质的折射率有关。

当光线通过媒介界面时，由于介质的折射率不同，光线的传播速度会发生改变，从而引起光波的相位差。

在薄膜中，光线的相位差取决于薄膜的厚度、入射角度和光的波长。

根据不同的相位差，光波会发生叠加干涉，产生明暗相间的干涉条纹。

薄膜干涉现象可以分为两种类型：反射干涉和透射干涉。

在反射干涉中，光线在薄膜上反射发生干涉；在透射干涉中，光线穿过薄膜后再次干涉。

3. 薄膜干涉实验为了研究薄膜干涉现象，我们进行了一系列实验。

实验中使用了一台波长可调节的激光器作为光源，并通过一个反射式立式干涉仪观察干涉现象。

首先，我们调整激光器的波长，使其与薄膜材料的折射率匹配。

然后，在反射式立式干涉仪中放置一个薄膜样品，调整样品的入射角度和角度表达。

观察干涉仪中的干涉条纹，并记录条纹的数量和间距。

通过由此得到的实验数据，我们可以计算出薄膜样品的厚度和折射率。

同时，我们可以通过改变波长、入射角度和角度表达，研究它们对干涉条纹的影响，进一步探究薄膜干涉现象的规律。

大学物理教程9.3 薄膜干涉

第9章波动光学
实验装置
9.3 薄膜干涉
第9章波动光学
讨论
9.3 薄膜干涉
条纹特点
如图S为点光源， OP在透镜L的焦平面上
1 因为在同一圆锥面上的入射光有相同的入射角，故干涉条纹为同心圆环；
0P
f
· S
ii
1
L
2
n1
n2 > n1
r
e
n1
第9章波动光学
9.3 薄膜干涉
2 入射角i 越小（折射角γ也越小）条纹半径越小， i=γ=0时对应中央干涉条纹。
解 , n1, n2已知; i'明纹＝300已知,则i 300 (1)emin ?, (2)i 0时为亮纹, max ?
（1） 2e
n22
n12
sin2
i
2
k
i
i’
k 1: e最小
第9章波动光学
（2）
2en2
2
k
k 1: 最大
9.3 薄膜干涉 12
说明 1 增透膜
n
e
n0
在玻璃板n0上喷镀透明介质膜n 若 n n0，i ~ 0则
2n2e
cos
(1 sin2 )
2
2n2e cos
2
2e
n22
n12
sin 2
i
2
n22 n22 sin2
第9章波动光学
9.3 薄膜干涉
2n2e cos
2
2e
n22
n12
sin2
i
2
δ kλ
明纹
δ (2k 1) λ 暗纹 2
凡倾角相同入射光经过上下两个面的反射具有相同的光程差，对应同一条纹---等倾干涉

光学物理公式

光学物理公式
大学物理光学公式波动光学杨氏双缝干涉x=kDλ/d，薄膜干涉2ne + λ/2 =kλ(亮纹)单缝衍射a sinΨ=kλ(暗纹)asinΨ=(2k+1)λ／2 亮纹光栅方程(a+b)sinΨ=kλ。

1，透镜的等光程性，使用透镜不会产生附加光程差，半波损失，入射光从光疏（n1小）掠射（入射角约90°) 或正射(入射角约0°) 到光密媒质（n2 大)的界面时，产生半波损失。

光密→光疏无半波损失。

折射无半波损失。

2，条纹特点单色光照射：一系列平行的明暗相间的条纹；θ不太大时条纹等间距，中间级次低；Δx ∝λ。

白光照射：零级明纹为白色，其它亮纹构成彩带，由紫到红，第二级开始重合。

3，牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。

牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度a的大小与外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比；加速度的方向与外力的方向相同。

1.37 F=ma牛顿第三定律：若物体A以力F作用与物体B，则同时物体B必以力F2作用与物体A;这两个力的大小相等、方向相反，而且沿同一直线。

光的干涉与薄膜实验

光的干涉与薄膜实验光的干涉和薄膜实验是物理学中重要的实验现象和研究对象。

通过对光的干涉和薄膜的实验研究，可以深入理解光的波动性和粒子性，探索光的特性和应用。

本文将重点介绍光的干涉现象的原理和薄膜实验的应用。

一、光的干涉原理光的干涉是指两束或多束光波在空间中相互叠加和干涉产生的现象。

干涉分为构成干涉的两束光波之间的相位差确定的相干干涉和相位随机变化的非相干干涉。

1. 相干干涉相干干涉是指两束光波之间的相位差确定的干涉。

相干干涉的最典型案例是杨氏双缝干涉实验。

在杨氏双缝干涉实验中，当一束光通过两个相距较小的狭缝时，两束光波会在屏幕上产生干涉条纹，表现出明暗相间的条纹图案。

相干干涉的实现需要满足一定的条件，如光源的相干性、波长的一致性以及光程差的稳定性等。

2. 非相干干涉非相干干涉是指光波相位随机变化的干涉。

非相干干涉的实现一般需要使用干涉滤光器或偏振器等。

非相干干涉的实验有许多应用，例如透射光的费涅尔双镜干涉实验和反射光的迈克尔逊干涉实验等。

这些实验利用光的干涉现象，可以测量波长、折射率、膜层厚度等物理量。

二、薄膜实验的应用薄膜实验是一种重要的实验手段，可以通过光的干涉现象研究薄膜的性质和应用。

薄膜实验包括常见的牛顿环干涉实验、薄膜干涉色彩实验等。

1. 牛顿环干涉实验牛顿环干涉实验是一种利用透明介质中光传播速度和光程差的变化产生干涉的实验。

实验中，将凸透镜放置在平板玻璃上，当透射光通过凸透镜和玻璃之间的空气薄膜时，会在两个接触面之间产生干涉现象。

牛顿环干涉实验可用于测量薄膜厚度、介质折射率以及材料的光学性质等。

该实验在工业上也有广泛应用，如测量膜层厚度、表面平整度等。

2. 薄膜干涉色彩实验薄膜干涉色彩实验是一种利用薄膜的干涉现象产生彩色条纹和色彩变化的实验。

在该实验中，通过改变薄膜的厚度和光源的波长，可以观察到不同颜色的干涉色彩。

薄膜干涉色彩实验在美术、纺织、电脑显示器等领域中有着广泛的应用。

例如，通过研究和控制薄膜的干涉色彩特性，可以制作出高级的彩色贴纸、拍摄特殊效果的电影等。

dch1.6波动光学(薄膜干涉)

透 2n2 d cos i
1 25 3 4 d
n1 n2
高反膜(反射光加强),有 Δ = 2n2d= kλ
n3
(常见的是空气、氟化镁、玻璃) 两界面反射均有半波损失反射光光程差 δ = 2n2 d 增透膜(反射光相消),有
2n2 d (2k 1)
最小厚度(k=0) d
(2k 1) d 4n2
解:飞机上观察的是反射光条纹由于 n1 <n2<n3 有 Δr = 2n2d 由干涉加强条件 Δ = kλ
2n2 d 有 k k =1, λ1= 2 n2d = 1 104nm
高反膜(反射光加强),有 Δ = 2n2d= kλ
k =2,
λ1= n2d = 552nm
可见光范围内是绿光
2 k 3, 3 n2 d 368 nm 3
d A 3 3 500 109 l 2l 2 1.56 102 4.8 105 rad
2d A 1 2 750 1 3.0 2 600 2
明纹 (满足Δ =kλ 条件)
(3) 棱边仍是暗纹. A处是第3级明纹.故有三条明纹,三条暗纹.
k , (加强) (2k 1) , (减弱) 2
又
4. 劈尖的应用
由
d b 所以 b 2n2
说明:
2n2 (1)上式中i'不变,而d是变量. 测波长：已知θ, n测b可得λ (2)k的始值必须使d 0 (3)干涉条纹平行于棱. d=0 测折射率：已知 θ,λ, 测 b 可 b 处棱的明暗由介质分布决定. 得n 暗纹
d A 3 3 500 109 l 2l 2 1.56 102 4.8 105 rad

薄膜干涉原理

薄膜干涉原理薄膜干涉是一种光学现象，它基于光在薄膜中的多次反射和折射所产生的干涉效应。

薄膜干涉现象在日常生活和科学研究中都有广泛应用，例如用于制造彩色反射膜的薄膜涂层、光学仪器的镀膜、光学透镜和反射镜等领域。

本文将介绍薄膜干涉的基本原理以及一些相关的应用。

一、薄膜干涉的基本原理薄膜干涉的基本原理可以用两个光波的相长干涉来解释。

当光波通过一个薄膜时，由于薄膜的存在，光波将发生反射和折射。

在薄膜的两个表面之间形成的空气膜就是一个典型的薄膜系统。

当光波从空气射入薄膜时，一部分光会发生反射，一部分光会进入薄膜中。

这两束光同时存在于薄膜内部，而在薄膜内部的光波会继续反射和折射。

这样，光波将经过多次反射和折射，并在薄膜内部形成一系列的相长和相消干涉。

当光波从薄膜射出时，再次发生一部分反射和折射，最终形成干涉图案。

这些干涉图案通常表现为彩色的条纹，被称为干涉条纹。

干涉条纹的颜色和形状是由光波的频率、薄膜的厚度以及薄膜材料的折射率决定的。

二、薄膜干涉的应用薄膜干涉现象在许多领域都有应用，下面将介绍其中的一些典型应用。

1. 反射膜和镀膜：在光学仪器和光学设备中，薄膜干涉常用于制造反射膜和镀膜。

通过在物体表面镀上薄膜，可以使光在物体表面产生干涉现象，从而实现对光的反射和透射的调控。

这样的反射膜和镀膜可以被广泛应用于镜片、镜头、投影仪和光纤器件等光学设备中。

2. 彩色薄膜：薄膜干涉现象也是制造彩色薄膜的基本原理。

彩色薄膜是通过在透明材料表面基于特定的几何形状布置多层薄膜来产生干涉现象。

不同的几何形状和薄膜厚度会导致不同颜色的干涉条纹，从而实现对光的颜色调控。

彩色薄膜在电子产品、玻璃制品和装饰品等领域中有着广泛的应用。

3. 暗腾腾的薄膜：薄膜干涉现象在“暗腾腾的薄膜”(Thin-film optics)中也得到了广泛的研究和应用。

通过在特定的条件下选择薄膜材料、薄膜厚度和光波的入射角度，可以实现针对特定波长的光的完全反射。

《薄膜干涉》讲义

《薄膜干涉》讲义一、什么是薄膜干涉在日常生活中，我们可能会观察到一些有趣的光学现象，比如肥皂泡表面的彩色条纹、水面上薄油膜的彩色花纹等。

这些现象背后的原理就是薄膜干涉。

薄膜干涉是指一束光在经过薄膜的上表面和下表面反射后，两束反射光相互叠加而产生的干涉现象。

薄膜通常指的是厚度很薄的介质层，其厚度与入射光的波长相当。

为了更好地理解薄膜干涉，我们先来了解一下光的干涉的基本原理。

光具有波动性，当两束光相遇时，如果它们的振动频率相同、相位差恒定，并且振动方向相同，就会发生干涉现象。

干涉的结果会使光的强度在空间上重新分布，形成明暗相间的条纹。

在薄膜干涉中，由于薄膜的上下表面反射的光存在光程差，当这个光程差恰好是光波长的整数倍时，两束光相互加强，形成亮条纹；当光程差是半波长的奇数倍时，两束光相互削弱，形成暗条纹。

二、薄膜干涉的条件要产生明显的薄膜干涉现象，需要满足一定的条件。

首先，薄膜的厚度必须足够薄。

一般来说，薄膜的厚度要与入射光的波长在同一数量级或更小。

其次，入射光必须是相干光。

相干光指的是具有相同频率、相同相位和相同振动方向的光。

在实际情况中，通常使用单色光源来获得相干光。

此外，薄膜的表面要比较平整，这样才能保证反射光的光程差具有一定的规律，从而形成清晰的干涉条纹。

三、常见的薄膜干涉现象1、肥皂泡上的彩色条纹当阳光照射在肥皂泡上时，我们可以看到肥皂泡表面呈现出五彩斑斓的颜色。

这是因为肥皂泡的薄膜厚度不均匀，不同位置的薄膜厚度不同，导致反射光的光程差不同，从而产生了不同颜色的干涉条纹。

2、油膜上的彩色花纹在水面上漂浮的薄油膜也会出现彩色花纹。

这是由于油膜的厚度不均匀，以及油和水的折射率不同，使得反射光发生干涉，产生了彩色的条纹。

3、增透膜和增反膜在光学仪器中，常常会用到增透膜和增反膜。

增透膜是通过控制薄膜的厚度，使得反射光相互削弱，从而增加透射光的强度。

例如，在照相机镜头上镀一层厚度适当的氟化镁薄膜，可以减少反射光，提高成像质量。

ch5-2薄膜干涉

① 反射光波
n1 , n2 n或n1 , n2 n n1 n n2或n1 n n2
n1 , n2 n或n1 , n2 n n1 n n2或n1 n n2
n1 , n2 n或n1 , n2 n n1 n n2或n1 n n2
n1 , n2 n或n1 , n2 n n1 n n2或n1 n n2
(2) 附加程差
由光波在薄膜表面上反射时产生的相位突变引起
① n1>n>n2或n1<n<n2 对反射光波1、2：Dl=0；对透射光波1'、2'：Dl'=±l/2。 ② n1、n2>n，或n1、n2<n 对反射光波1、2：Dl=±l/2；对透射光波1'、2'：Dl'=0。结论：由于两反射光波的几何程差与两透射光波的几何程差相同，而附加程差相总是相差半个波长，故反射光的干涉图样与透射光的干涉图样互补，即前者满足相长干涉条件时，后者则正好满足相消干涉条件。
干涉条纹特点：具有相同入射角的光线与薄膜表面交点的轨迹对应干涉条纹的相同级次。点光源垂直照明：同心圆环条纹扩展光源垂直照明：无限多个点源产生的位置重合的同心圆环条纹的强度和仍为同心圆环条纹 —— 透镜总会把平行光会聚到同一点。
观察屏观察屏
透镜
透镜 S 薄膜 (a) 单色点光源照明半反射镜 S1 S2 半反射镜
二、等倾干涉
薄膜参数h、n、 n1、n2及入射光波长l等保持不变，总光程差
Dl或总相位差仅仅随光束入射角（或光束在薄膜内的折射角 i）
的不同而变化。
S
n1 n n2 i
h
单色点光源照明下的等顷干涉