薄膜干涉的概念
由薄膜產生的干涉。薄膜可以是透明固體、液體或由兩塊玻璃所(suo)夾的氣(qi)體薄(bo)(bo)層。入射光(guang)(guang)(guang)經(jing)薄(bo)(bo)膜(mo)上(shang)表(biao)面(mian)反射后得第(di)一束(shu)光(guang)(guang)(guang),折(zhe)射光(guang)(guang)(guang)經(jing)薄(bo)(bo)膜(mo)下表(biao)面(mian)反射,又(you)經(jing)上(shang)表(biao)面(mian)折(zhe)射后得第(di)二(er)束(shu)光(guang)(guang)(guang),這兩束(shu)光(guang)(guang)(guang)在(zai)薄(bo)(bo)膜(mo)的同側(ce),由(you)同一入射振動分出,是相干(gan)(gan)光(guang)(guang)(guang),屬(shu)分振幅干(gan)(gan)涉(she)。若光(guang)(guang)(guang)源為擴展光(guang)(guang)(guang)源(面(mian)光(guang)(guang)(guang)源),則只能在(zai)兩相干(gan)(gan)光(guang)(guang)(guang)束(shu)的特(te)定(ding)(ding)重疊(die)區才能觀(guan)察到(dao)干(gan)(gan)涉(she),故屬(shu)定(ding)(ding)域干(gan)(gan)涉(she)。對兩表(biao)面(mian)互(hu)相平行(xing)的平面(mian)薄(bo)(bo)膜(mo),干(gan)(gan)涉(she)條(tiao)紋(wen)(wen)定(ding)(ding)域在(zai)無(wu)窮遠,通常借助于會聚透鏡在(zai)其像方焦(jiao)面(mian)內觀(guan)察;對楔形薄(bo)(bo)膜(mo),干(gan)(gan)涉(she)條(tiao)紋(wen)(wen)定(ding)(ding)域在(zai)薄(bo)(bo)膜(mo)附近。
薄膜干涉的典型形式
由薄膜上、下表面反射(或折射)光束相遇而產生的干涉。薄膜通常由厚度很小的透明介質形成。如肥皂泡膜、水面上的油膜、兩片玻璃間所夾的空氣膜、照相機鏡(jing)頭上所鍍的介質膜等。
比較簡單的薄膜干涉有兩種,一種稱做等厚干涉,這是(shi)由平(ping)行光(guang)入(ru)射到厚(hou)度變(bian)化均(jun)勻(yun)、折射率均(jun)勻(yun)的(de)薄膜上、下表(biao)面(mian)而形(xing)成(cheng)的(de)干涉條(tiao)紋(wen).薄膜光(guang)程差相同的(de)地方(fang)形(xing)成(cheng)同條(tiao)干涉條(tiao)紋(wen),故稱等厚(hou)干涉。牛頓環和楔形(xing)平(ping)板干涉都屬等厚(hou)干涉。
另一種稱做等傾干涉。當不同(tong)傾角的(de)(de)光(guang)入射(she)到(dao)折射(she)率均勻(yun),上(shang)、下表面(mian)平行的(de)(de)薄(bo)膜(mo)(mo)上(shang)時,同(tong)一(yi)傾角的(de)(de)光(guang)經上(shang)、下表面(mian)反射(she)(或(huo)折射(she))后(hou)相(xiang)遇(yu)形成(cheng)同(tong)一(yi)條(tiao)干涉條(tiao)紋,不同(tong)的(de)(de)干涉明紋或(huo)片(pian)間的(de)(de)空氣(qi)層就形成(cheng)空氣(qi)薄(bo)膜(mo)(mo),用水銀燈或(huo)納(na)燈作為光(guang)源,就可以(yi)觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)薄(bo)膜(mo)(mo)干涉現象。如果玻璃內表面(mian)不很平,所夾空氣(qi)層厚(hou)度(du)不均勻(yun),觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)將是一(yi)些不規(gui)則的(de)(de)等厚(hou)干涉條(tiao)紋,通常(chang)是一(yi)些不規(gui)則的(de)(de)同(tong)心環。
若(ruo)用很(hen)(hen)平的(de)玻璃片(pian)(如顯微鏡的(de)承物片(pian))則會出(chu)現一些平行條(tiao)紋,手指用力(li)壓緊玻璃片(pian)時,空氣膜厚度(du)變(bian)化,條(tiao)紋也隨之改變(bian).根據(ju)這個(ge)道理,可(ke)以測(ce)(ce)定平面(mian)的(de)平直度(du).測(ce)(ce)定的(de)精度(du)很(hen)(hen)高,甚至幾(ji)分之一波長(chang)那么小(xiao)的(de)隆起或下陷都可(ke)以從條(tiao)紋的(de)彎(wan)曲上檢測(ce)(ce)出(chu)來(lai).若(ruo)使兩個(ge)很(hen)(hen)平的(de)玻璃板間(jian)有一個(ge)很(hen)(hen)小(xiao)的(de)角度(du),就構成一個(ge)楔(xie)形(xing)空氣薄膜,用已知波長(chang)的(de)單(dan)色光(guang)入射產生的(de)干涉條(tiao)紋,可(ke)用來(lai)測(ce)(ce)很(hen)(hen)小(xiao)的(de)長(chang)度(du)。
暗紋對(dui)應(ying)不同的傾(qing)角,這種干涉(she)(she)稱做(zuo)等傾(qing)干涉(she)(she)。等傾(qing)干涉(she)(she)一般(ban)采用(yong)擴(kuo)展光(guang)源(yuan),并通(tong)過透鏡觀察。
薄膜干涉作用
薄膜干涉原理(li)廣泛應用于光(guang)學表(biao)面(mian)的檢驗、微小的角度或線度的精密測(ce)量(liang)、減(jian)反射膜和干涉濾光(guang)片(pian)的制備等。
1、把兩塊干凈的玻璃片緊緊壓疊,兩玻璃利用薄膜干涉還可以制造增透膜。在照相機、放映機的透鏡表面上涂上一層透明薄膜,能夠減少光(guang)的(de)(de)反射(she),增加光(guang)的(de)(de)透射(she),這種薄膜(mo)(mo)叫做(zuo)增透膜(mo)(mo)。平(ping)常在照相機鏡(jing)頭上有(you)一層反射(she)呈藍(lan)紫色的(de)(de)膜(mo)(mo)就(jiu)是增透膜(mo)(mo)。
2、同理(li)如(ru)果增(zeng)加光的反射成(cheng)為增(zeng)反膜(mo),用于(yu)汽(qi)車(che)玻璃貼膜(mo)等。
3、可以(yi)用于檢測(ce)平(ping)(ping)面是(shi)否平(ping)(ping)整。
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