《薄膜光学与技术》2012期末考试试题B 答案
《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 。
光学教程期末考试试题及答案
光学教程期末考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的波动性是由哪位科学家首次提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 麦克斯韦D. 惠更斯2. 以下哪个现象不属于光的干涉现象？A. 薄膜干涉B. 光的衍射C. 光的反射D. 光的折射3. 光的偏振现象说明了光是：A. 横波B. 纵波C. 无偏振光D. 非极化光4. 以下哪个选项不是光的衍射现象？A. 单缝衍射B. 双缝衍射C. 光的全反射D. 光栅衍射5. 光的色散现象是由于：A. 光的波长不同B. 光的速度不同C. 光的频率不同D. 光的强度不同6. 以下哪个现象不属于光的折射现象？A. 光的折射定律B. 光的全反射C. 光的色散D. 光的透镜成像7. 光的全反射现象发生在：A. 光从光密介质射向光疏介质B. 光从光疏介质射向光密介质C. 光从真空射向介质D. 光从介质射向真空8. 光的衍射极限是指：A. 衍射图样的清晰度B. 衍射图样的亮度C. 衍射图样的对比度D. 衍射图样的分辨率9. 光的干涉条纹间距与以下哪个因素有关？A. 光源的强度B. 光源的频率C. 光源的波长D. 光源的极化10. 以下哪个选项是光的偏振现象的应用？A. 激光切割B. 激光测距C. 偏振太阳镜D. 激光通信二、填空题（每空2分，共20分）11. 光的干涉条件是两束光的频率必须________。
12. 光的衍射现象可以通过________来观察。
13. 光的偏振现象可以通过________来观察。
14. 光的全反射现象发生在光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于________。
15. 光的色散现象可以通过________来观察。
16. 光的折射定律是由________提出的。
17. 光的偏振现象说明了光是________波。
18. 光的干涉条纹间距与光源的________有关。
19. 光的衍射极限是指衍射图样的________。
20. 光的偏振现象的应用之一是________。
光电子器件的光学薄膜技术考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.光电子器件中，以下哪一项不属于光学薄膜的基本功能？（）
4.耐环境性能影响光学薄膜的稳定性和寿命。影响因素包括温度、湿度、光照、化学腐蚀等。
19. BCD
20. AB
三、填空题
1.干涉、透射
2.离子束辅助沉积
3.预处理
4.折射率、厚度
5.透射率、反射率、相位
6.厚度、折射率
7.温度、湿度、光照
8.椭偏仪
9.辐射损伤
10.透射率、反射率
四、判断题
1. ×
2. √
3. ×
4. ×
5. √
6. ×
7. ×
8. √
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
A.分光膜
B.耦合膜
C.增透膜
D.反射膜
12.光学薄膜的损伤原因可能包括以下哪些？（）
A.环境污染
B.辐射损伤
C.机械损伤
D.化学腐蚀
13.以下哪些是光学薄膜的设计考虑因素？（）
A.目标波长
B.透射率要求
C.反射率要求
D.膜层的机械强度
14.以下哪些光学薄膜可以用于光电子器件的光学隔离？（）
A.磁光膜
B.降低基底温度
C.使用离子束辅助沉积
D.减小膜层厚度
12.以下哪种光学薄膜主要用于光电子器件的透镜？（）
A.反射膜
B.分光膜
C.增透膜
D.镀膜镜片
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。
光学薄膜与制备技术_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
光学薄膜与制备技术_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在重叠多个四分之一膜系时，要把工作波长区吸收大的高反膜安排在入射光一侧。
参考答案:正确2.电磁矢量都是时间、空间的函数，所以边界条件对任意时刻、界面上任意位置都成立参考答案:正确3.对物理光学基础建立起到最初作用的是。
参考答案:杨氏双缝干涉的提出4.真空蒸发镀膜时为了制造成分复杂或多层复合薄膜，应该采用。
参考答案:多源蒸发法5.不能采用电阻加热法进行镀膜的是。
参考答案:钨膜6.下面哪一种溅射方式的靶材可以是绝缘材料。
参考答案:射频溅射7.光学薄膜就是能够产生光的干涉效应的薄膜。
参考答案:正确8.我们可以使用电子显微镜来直接观察和研究点缺陷。
参考答案:错误9.核生长型生长方式发生的主要原因是蒸发原子间的结合能大于基片原子与蒸发原子间的结合能。
参考答案:正确10.电子显微镜和理论分析表明，核生长型薄膜的生长过程分为阶段。
参考答案:小岛阶段_结合阶段_沟道阶段_连续薄膜阶段11.面缺陷常见的典型构型有。
参考答案:晶界_层错_孪晶面_表面12.下面哪一种镀膜技术称作辉光放电中的蒸发法。
参考答案:离子镀13.镀制薄膜时膜厚与下列哪些因素有关。
参考答案:蒸发源形状_基片形状_源基配置方式_蒸发源特性14.普通二极直流溅射中工作气体压强必须保持在1～10Pa范围内，如果压强低于1Pa，辉光放电就不能自持而无法溅射。
而却能在低压下进行溅射镀膜。
参考答案:三级溅射_磁控溅射15.下列属于物理气相沉积薄膜的方法有。
参考答案:溅射镀膜_真空蒸发镀膜_离子镀16.真空蒸发镀膜一般包括以下哪些过程。
参考答案:沉积过程_加热蒸发过程_源-基输运过程17.下列属于绝对真空计的是。
参考答案:U型真空计_压缩式真空计18.影响晶粒尺寸的因素有。
参考答案:薄膜厚度_基板温度_退火温度_沉积速率19.λ/4-λ/2双层减反膜系通常也称为W形膜。
参考答案:正确20.在基片上交替镀制光学厚度为四分之一波长的高、低折射率材料，就一定能满足我们对薄膜光谱特性的需要。
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。
《薄膜光学与技术》期末考试试题1和答案
2012-2013学年第1学期《薄膜光学与技术》期末考试试题（B卷）参考答案及评分标准一、填空题（每空1分，共25分）1、薄膜是指附着于基底，且与基底不同质的非自持性涂层。
2、镀制单层介质薄膜时，第二次看到相同的反射色时的膜层光学厚度是第一次看到相同的反射色时膜层光学厚度的 3 倍。
3、K9玻璃上的单层MgF2膜层与单层ZrO2膜层具有相同的反射色调时，MgF2膜层的光学厚度等于（大于、小于、等于）ZrO2膜层的光学厚度。
4、在折射率为3.5的材料表面镀单层减反射膜，材料最佳的折射率为：1.8708 。
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、按照材料状态不同，一般将薄膜分为固体薄膜、气体薄膜和液体薄膜三类。
7、Torr和Pa是两个常用来表示真空度的单位，它们较为准确的换算关系为：1Torr=133.3Pa 。
8、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。
9、由于极值点的判读精度不高，因此常常采用过正控制、高级次监控、预镀监控片等措施来提高极值法监控精度。
10、电子枪的e型枪是指电子束出射后至坩埚表面的运动方向改变了270度。
11、请写出常用的三种金属镀膜材料：Au 、Ag 、Al 。
12、一般镀膜系统测量真空需要两个真空计：热电偶真空计和电离真空计。
13、采用光电极值法监控膜厚，监控片为K9玻璃（折射率为1.52），如果要镀制单层ZnS薄膜（折射率为2.35），监控的第一个透射率极值点应该是极大值还是极小值：极小值。
14、能够直接用来抽大气的真空泵是机械泵。
15、热蒸发技术常用的蒸发源有电阻蒸发源和电子枪。
二、判断题：先回答以下说法是否正确？然后说明理由或修改正确。
（每题4分，共20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。
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_________。
《薄膜光学与技术》2014期末考试试题B-答案
《薄膜光学与技术》2014期末考试试题B-答案射率）会发生周期性的变化，且薄膜光学厚度每变化λ/4时，透射率出现一次极值（3分）。
利用光电测光方法测量正在镀制膜层的T （或R ）随膜层厚度增加过程中的极值个数，可以获得以λ/4为单位的整数厚度的膜层（2分）。
3、影响膜层厚度均匀性的主要因素有哪些？答：蒸发源发射特性，由蒸发源结构、蒸发膜料不同的发射分布特性引起（3分）；蒸发源与被镀件的相对位置；被镀件的面形（2分）。
四、 计算题（1、2题各10分，第3题20分，共40分）1、已知441n 32n 521n L H G .,.,.===，窄带滤光膜系GHLHLHLHLH2LHLHLHLHA 的峰值透射率是多少？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：计算结果正确共4分。
如果没有进行分步运算，根据计算情况酌情给分。
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。
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-全部知点问题全答版
薄膜光学：1. 整部薄膜光学的物理依据就是光的干涉。
研究光的本性及其传播规律的学科就是光学。
研究光在薄膜中的传播规律是薄膜光学。
2. 列举常用的光学薄膜 滤光片、反射镜 镀膜镜片 牛顿环3. 利用薄膜可以实现的功能提高或降低反射率、吸收率与透射率方面， 在使光束分开或合并方面， 或者在分色方面，在使光束偏振或检偏方面，以及在使某光谱带通或阻滞方面，在调整位相方面等等，光学薄膜均起着至关重要的作用。
减少反射，提高透过率； 提高反射率； 提高信噪比； 分光或分束；保护探测器不被激光破坏，重要票据的防伪等等；4. 电磁场间的关系：()111H N k E =⨯u u r r u u r光学导纳：HN N k E=⨯u u r r ur ，这是的另一种表达式称为光学导纳坡印廷矢量（能流密度）的定义:单位时间内，通过垂直于传播方向的单位面积的能矢量S5. 光在两种材料界面上的反射：0101cos ,cos N p r s N ηηθηηηθ⎧--⎪==⎨+-*⎪⎩光：光： 01010101R ηηηηηηηη*⎛⎫⎛⎫--=• ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭(p 偏振光为横磁波，s 偏振光为横电波)6. 掌握单层膜的特征矩阵公式：薄膜光学3 PPT 中P 15-211112111sin cos 1sin cos i B C i δδηηηδδ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ B C ⎡⎤⎢⎥⎣⎦称为膜系的特征矩阵 201100110200110011cos cos (-)cos cos cos cos (-)cos cos N N p N N N N s N N θθθθθθθθ⎛⎫- ⎪+⎝⎭⎛⎫- ⎪+⎝⎭偏振偏振CY B=单层膜的反射系数和反射率为：000000,YY Y r R Y Y Y ηηηηηη*⎛⎫⎛⎫---==⋅ ⎪ ⎪+++⎝⎭⎝⎭7. 掌握多层膜的特征矩阵公式：薄膜光学3 PPT 中P 26-298. 【计算】偶数四分之一光学膜层的特征矩阵：2231222r r s r r Y ηηηηη------=---或 奇数四分之一光学膜层的特征矩阵：222422231r r r r r sY ηηηηηη-------=---或 计算多膜层（膜层厚度为四分之一波长的整数倍）的反射率。
《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。
薄膜光学习题与解答
二、证明：1.光学厚度为入M2的膜层，在其中心波长处为虚设层。
2.证明：在边界处E与H的切向分量连续。
3.试证明所谓的薄膜系统的不变性：即当薄膜系统的所有折射率都乘以一个相同的常数，或用它们的倒数替代时，膜系的反射率和透过率没有任何变化。
三、设计问题：1.分析并设计一个应用于太阳能集热器的膜系，注意阳光的色温为5800K,黑体辐射为750Ko（查找资料获得阳光辐射曲线和照体辐射曲线，利用TFCalc设计膜系）。
2.计算一个简单周期规整膜系A|（LH）6 7 8|S的截止波长位置、带宽、截止深度及其在截止波长处的反射率（H:T6 n=2.3； L:SiO2, n=1.45； A:空气，S:K9）。
3.设计一款宽带高反射膜，H:T I O2, n=2.3： L:S I O2, n=1.45,需要考虑那些主要问题？4.设计一个覆盖可见光波段的宽带全介质高反射膜，叙述其设计思想与设计步骤。
5.设计一个可见光区的减反射膜，要求如下：波长区间400〜700nm,平均反射率＜0.4%,最人反射率＜0.6%。
10•请设计棱镜分色系统所需要的所有膜系6 设计一个可见光区的高反射膜，要求如下：波长区间400〜700nm,平均反射率＞99%,最小反射率＞98%。
7 在空气中自然光入射到金属材料铝和银时，用TFCale软件分析两种材料反射光偏振效应最大值出现的角度与数值的步骤。
（入=500nm, Al： 0.64-/5.50, Ag： 0.050-/2.87）8 请设计CCD使用的IR-CUT膜系9.请设计冷光镜11.设计投影机用X棱镜中的两个膜系12.设计泰曼干涉仪的金属（A1）分光镜（光源为He-Ne激光），要求到达接收平面的干涉图对比度最好。
13.试在玻璃基底（n=1.52）上设计一诱导透射滤光片，中心波长为500nin,要求峰值透过率大于70%,在400mii〜1500nm的波长范围内背景透过率小于0.1%,整个多层膜与合适的吸收玻璃胶合。
薄膜物理与技术B卷答案
《薄膜物理与技术》B卷试题参考答案及评分细则一、名词解释：（本题满分12分，每小题3分）1、瞬时蒸发法瞬时蒸发法是指将细小的合金颗粒，逐次送到非常炽热的蒸发器或坩锅中，使一个一个的颗粒实现瞬间完全蒸发。
（3分）2、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。
（3分）3、活性反应离子镀活性反应离子镀是指在离子镀过程中，在真空室中导入能和金属蒸气起反应的气体（1分），并用各种放电方式使金属蒸气和反应气体的分子、原子激活离化（2分），促进其间的化学反应，在基片表面上获得化合物薄膜的方法（3分）。
4、成核速率成核速率是指单位时间内在单位基体表面上形成稳定核的数量。
（3分）二、简答题：（本题满分88分）1、什么叫真空？典型的真空系统由哪些部分组成？（5分）答：真空是指低于一个大气压的气体空间。
（1分）典型的真空系统应包括：待抽空的容器（真空室）、获得真空的设备（真空泵）、测量真空的器具（真空计）以及必要的管道、阀门和其他附属设备。
（4分）2、简述磁控溅射的工作原理。
（7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，在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
在溅射粒子中，中性的靶原子或分子则淀积在基片上形成薄膜。
二次电子e1一旦离开靶面，就同时受到电场和磁场的作用。
一般可近似认为：二次电子在阴极暗区时，只受电场作用；一旦进入负辉区就只受磁场作用。
从靶面发出的二次电子，首先在阴极暗区受到电场加速，飞向负辉区。
进入负辉区的电子具有一定速度，并且是垂直于磁力线运动的，此时电子受洛仑兹力的作用而绕磁力线旋转。
电子旋转半圈之后，重新进入阴极暗区，受到电场减速。
当电子接近靶面时，速度即可降到零。
以后电子又开始一个新的运动周期，作E×B漂移。
3、什么叫薄膜？试举出薄膜的5例应用。
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。
光学期末考试试题及答案
光学期末考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的波动性是由哪位科学家首次提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 爱因斯坦D. 麦克斯韦2. 下列哪项不是光的干涉现象？A. 薄膜干涉B. 单缝衍射C. 双缝干涉D. 光栅衍射3. 光的偏振现象说明了光的什么性质？A. 粒子性B. 波动性C. 量子性D. 非线性4. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 斯涅尔D. 麦克斯韦5. 以下哪个不是光的偏振器？A. 偏振片B. 光栅C. 偏振镜D. 偏振棱镜二、填空题（每空2分，共20分）6. 光的三原色是________、________和________。
7. 光的全反射现象发生在________中，当光从________介质进入________介质时。
8. 光的衍射现象说明了光具有________性。
9. 光的色散现象是由于不同颜色的光在介质中的________不同。
10. 光的偏振现象可以通过________来实现。
三、简答题（每题10分，共20分）11. 简述光的干涉条件。
12. 解释光的偏振现象及其应用。
四、计算题（每题15分，共30分）13. 假设有一个单缝衍射实验，单缝宽度为0.5mm，光波长为600nm，求第一级衍射极大值的角位置。
14. 一个光栅，其光栅常数为0.2mm，入射光波长为500nm，求第一级衍射极大值的角位置。
五、论述题（10分）15. 论述光的量子性及其在现代光学技术中的应用。
答案一、选择题1. B2. B3. B4. C5. B二、填空题6. 红、绿、蓝7. 光密，光密，光疏8. 波动9. 折射率10. 偏振片三、简答题11. 光的干涉条件是：两束光的频率相同，相位差恒定，光程差小于或等于相干长度。
12. 光的偏振现象是指光波的振动方向受到限制，只在一个平面内振动。
偏振现象的应用包括偏振太阳镜减少眩光，偏振片用于摄影中减少反射，以及在液晶显示技术中的应用。
膜科学与技术试题汇总(K12教育文档)
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膜科学与技术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：① 50年代为奠定基础阶段；(研究发现）② 60年代和70年代为发展阶段，(发现发展)③ 80年代至今为发展深化阶段。
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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（B卷）
参考答案及评分标准
一、填空题（每空1分，共25分）
1、薄膜是指附着于基底，且与基底不同质的非自持性涂层。
2、镀制单层介质薄膜时，第二次看到相同的反射色时的膜层光学厚度是第一次看到相同的反射色时膜层光学厚度的 3 倍。
3、K9玻璃上的单层MgF2膜层与单层ZrO2膜层具有相同的反射色调时，MgF2膜层的光学厚度等于（大于、小于、等于）ZrO2膜层的光学厚度。
4、在折射率为3.5的材料表面镀单层减反射膜，材料最佳的折射率为：1.8708 。
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、按照材料状态不同，一般将薄膜分为固体薄膜、气体薄膜和
液体薄膜三类。
7、Torr和Pa是两个常用来表示真空度的单位，它们较为准确的换算关系为：1Torr=133.3Pa 。
8、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。
9、由于极值点的判读精度不高，因此常常采用过正控制、高级次监控、预镀监控片等措施来提高极值法监控精度。
10、电子枪的e型枪是指电子束出射后至坩埚表面的运动方向改变了270度。
11、请写出常用的三种金属镀膜材料：Au 、Ag 、Al 。
12、一般镀膜系统测量真空需要两个真空计：热电偶真空计和电离真空计。
13、采用光电极值法监控膜厚，监控片为K9玻璃（折射率为1.52），如果要镀制单层ZnS薄膜（折射率为2.35），监控的第一个透射率极值点应该是极大值还是极小值：极小值。
14、能够直接用来抽大气的真空泵是机械泵。
15、热蒸发技术常用的蒸发源有电阻蒸发源和电子枪。
二、判断题：先回答以下说法是否正确？然后说明理由或修改正确。
（每题4分，共20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。
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、采用单半波滤光片结构，获得的通带波形比多半波滤光片更加接近矩形。
答：错误。
采用多半波滤光片结构，获得的通带波形比单半波滤光片更加接近矩形。
3、一般镀膜设备上需要机械泵和扩散泵组合起来作为真空机组，这主要是因为双泵组合可以提高抽气速率。
答：错误。
因为机械泵可以直接抽大气，但极限真空并不高，而扩散泵可以抽到镀膜所需的真空度，但不能直接抽大气，也不能直接排气到大气，因此镀膜机上采用双泵组合的方式才能完成抽气过程。
4、用于离子辅助镀膜的离子源，有产生离子束的，也有产生等离子体的。
潘宁离子源是一种典型的产生等离子体的离子源。
答：错误。
潘宁离子源是一种典型的产生离子束的离子源。
5、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不同。
答：错误。
样片的透射率与光的传播方向无关。
注：正误回答正确得2分，理由正确得2分。
三、问答题 （每题5分，共15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、试叙述光电极值法监控膜厚的基本原理。
答：光通过正在镀膜的比较片时，随着薄膜厚度的增加，比较片的透射率（反射率）会发生周期性的变化，且薄膜光学厚度每变化λ/4时，透射率出现一次极值（3分）。
利用光电测光方法测量正在镀制膜层的T （或R ）随膜层厚度增加过程θλ
πδcos 2nd =
中的极值个数，可以获得以λ/4为单位的整数厚度的膜层（2分）。
3、影响膜层厚度均匀性的主要因素有哪些？
答：蒸发源发射特性，由蒸发源结构、蒸发膜料不同的发射分布特性引起（3分）；蒸发源与被镀件的相对位置；被镀件的面形（2分）。
四、计算题（1、2题各10分，第3题20分，共40分）
1、已知441n 32n 521n L H G .,.,.===，窄带滤光膜系GHLHLHLHLH2LHLHLHLHA 的峰值透射率是多少？
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 5958.03.252.144.12
222=⋅==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(2
2=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-=+-=Y Y R （3分） 所以，膜系的透射率最终为
%58.931=-=R T （2分） 说明：计算结果正确共4分。
如果没有进行分步运算，根据计算情况酌情给分。
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)(1012
10122522=⋅===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=+-=Y
Y R （2分） 波数宽度 14.0)arcsin(2
≈+-=∆L
H 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、图中两条曲线分别是镀有单层2ZrO 膜层和镀有单层2TiO 膜层的K9（n=1.52）
平板玻璃的实测透过率光谱曲线，
①计算2ZrO 膜层的折射率和厚度。
②计算2TiO 膜层的折射率和厚度。
③2ZrO 膜层的两个透过率极小值相等说明了什么?
④2TiO 膜层的所有透过率极小值均不相等说明了什么?
⑤为什么同一膜层的所有透过率极大值都相等?
解：①计算2ZrO 膜层的折射率和厚度。
（10分）
样片的透射率极小值均为0.78，根据
78.01)1)(1(2121=---=R R R R T （2分） 21)11(Y Y R +-= g
n n Y 2
= （2分） 0426.052.1152.11)11(2
22=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-=+-=s s n n R （2分） 可得n =1.97 （1分） 在800nm 波长处，有14
1λm nd =
（1分） 在600nm 波长处，同样有2)1(4
1λ+=m nd （1分） 于是由1241)1(41λλm m nd =+=，得到m =3 d =300nm （1分） ②计算2TiO 膜层的折射率和厚度。
（7分）
91.8
91.8 ZrO 2 TiO 2
由于480nm 和780nm 极小值不相等，因此分别计算，
对于nm 7801=λ T 1=0.664，同理可得n 1=2.328 （2分） 对于nm 4801=λ T 1=0.645，同理可得n 2=2.390 （2分） 由m d n ⋅=1141λ )2(4
122+⋅=m d n λ （2分） 可得m =3，d =251.3nm （1分） ③ 两个透过率极小值相等说明薄膜折射率在此波段内没有色散。
（2分） ④ 所有透过率极小值均不相等说明薄膜折射率在此波段存在色散。
（2分） ⑤ 所有透过率极大值为虚设层，和没有镀膜玻璃的透射率相同，所以同一膜层的所有极大值都相等。
（2分）。