《物理学原理及工程应用》课件0902光干涉理论在制膜工程中的应用.ppt

1、01/359.2 光干涉理论在制膜工程中的应用 n1介质中的薄膜介质中的薄膜(厚度厚度h，折射率，折射率n2，n1 n2)单色光照射薄膜，上下介质面的反射光是相干光单色光照射薄膜，上下介质面的反射光是相干光21 21()nABBCn AD光束光束1和和2到到S点的光程差点的光程差 应用折射定律应用折射定律222cosn hi1122sinsinnini 下表面反射光无半波损失下表面反射光无半波损失C 点和点和D点到点到S的光程相等的光程相等2,在照相机的镜头上镀一层在照相机的镜头上镀一层MgF2薄膜要使该薄膜对薄膜要使该薄膜对 =550 nm的光反射最小的光反射最小,问薄膜的最小厚度为多少？问

2、薄膜的最小厚度为多少？*两束光的光程差两束光的光程差22n h反射光最小反射光最小22(21)2n hk0,1,2,3k 24minhn最小厚度最小厚度100nm0k 2221,2,3,22cos2(21)1,2,3,2kkn hikk 入射角度相同的光具有相同的光程差入射角度相同的光具有相同的光程差 称为等倾干涉称为等倾干涉 222cos2n hi 干涉相长干涉相长 干涉相消干涉相消,白光垂直照射置于空气中厚度白光垂直照射置于空气中厚度h=0.50 m的玻璃片的玻璃片玻璃折射率玻璃折射率n=1.50。在可见光范围内。在可见光范围内(400 nm760 nm)问哪些波长的反射光有最大限度的增强

3、？问哪些波长的反射光有最大限度的增强？22nh反射光增强满足反射光增强满足22nhk*垂直入射垂直入射20i 421nhk300021nmk波长满足波长满足13000knm21000knm4428.6knm5333.3knm600428.6nmnm可见光范围可见光范围 干涉加强光的波长干涉加强光的波长300021nmk波长满足波长满足 的反射光有最大限度的增强的反射光有最大限度的增强 3600knm【思考题9-4】蝴蝶的翅膀色彩斑斓是干涉结果吗？【思考题9-5】一层很薄的肥皂膜（n=1.33），看上去一片漆黑，若把同样厚度的肥皂膜盖在玻璃片(n=1.5)上，看上去却是一片明亮，请解释原因。【思

4、考题9-6】当肥皂泡膜变薄时，膜的颜色呈现彩色，当肥皂泡膜很快就要破裂时，膜的颜色却变成了黑色。请解释原因。【思考题9-7】表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片的表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象都是干涉结果吗？【9-2 例题】一油滴（）滴在平板玻璃（）上，并展开成圆形油膜，用波长为 的单色光垂直照射，求（1）油滴边缘是亮的还是暗的？（2）当油膜的厚度 时，可以看到几条明纹？明纹所在处的油膜厚度分别为多少？（3）为什么随着油滴展开，条纹逐渐消失？解：（1）两个分界面上有半波损失，当 时，干涉极大，产生明纹。在油膜边缘处，有 ，对应零级明纹，因此是亮的。（2）明纹所在处的油膜

5、的厚度：当 ，。（一级明纹），当 ，。（二级明纹），当 ，。（三级明纹），当 ，。（四级明纹），可以观察到四条明纹。（3）油膜厚度为 ，曲率半径为 的平凸透镜与平板玻璃之间空气隙的厚度为 ，产生的同心圆环的半径为 ，参考图9-14所示的几何关系 ，我们可以得到，当油滴展开时，曲率半径为 。条纹间距变大时，总条纹数是减少的，我们看到的现象就是条纹逐渐消失。d【思考题9-8】人耳对3500Hz的声音频率特别敏感，这可以从人的耳道（耳的外部到耳鼓之间的一段，长度为2.5cm左右）相当于一层增透膜来理解。请解释原因。肥皂膜的干涉条纹肥皂膜的干涉条纹1.数据采集数据采集2.数据处理数据处理3.对薄膜生产和镀膜过程的监控对薄膜生产和镀膜过程的监控