入射光經(jīng)薄膜上表面反射后得第一束光,折射光經(jīng)薄膜下表面反射,又經(jīng)上表面折射后得第二束光,這兩束光在薄膜的同側,由同一入射振動(dòng)分出,是相干光,屬分振幅干涉。若光源為擴展光源(面光源),則只能在兩相干光束的特定重疊區才能觀(guān)察到干涉,故屬定域干涉。對兩表面互相平行的平面薄膜,干涉條紋定域在無(wú)窮遠,通常借助于會(huì )聚透鏡在其像方焦面內觀(guān)察;對楔形薄膜,干涉條紋定域在薄膜附近。
光程差公式
薄膜干涉中兩相干光的光程差公式
式中n為薄膜的折射率;t為入射點(diǎn)的薄膜厚度;θt為薄膜內的折射角;±λ/2是由于兩束相干光在性質(zhì)不同的兩個(gè)界面(一個(gè)是光疏-光密界面,另一是光密-光疏界面)上反射而引起的附加光程差。薄膜干涉原理廣泛應用于光學(xué)表面的檢驗、微小的角度或線(xiàn)度的精密測量、減反射膜和干涉濾光片的制備等。
等傾干涉和等厚干涉是薄膜干涉的兩種典型形式。
由薄膜上、下表面反射(或折射)光束相遇而產(chǎn)生的干涉。薄膜通常由厚度很小的透明介質(zhì)形成。如肥皂泡膜、水面上的油膜、兩片玻璃間所夾的空氣膜、照相機鏡頭上所鍍的介質(zhì)膜等。比較簡(jiǎn)單的簿膜干涉有兩種,一種稱(chēng)做等厚干涉,這是由平行光入射到厚度變化均勻、折射率均勻的薄膜上、下表面而形成的干涉條紋。薄膜厚度相同的地方形成同條干涉條紋,故稱(chēng)等厚干涉。牛頓環(huán)和楔形平板干涉都屬等厚干涉。另一種稱(chēng)做等傾干涉。當不同傾角的光入射到折射率均勻,上、下表面平行的薄膜上時(shí),同一傾角的光經(jīng)上、下表面反射(或折射)后相遇形成同一條干涉條紋,不同的干涉明紋或暗紋對應不同的傾角,這種干涉稱(chēng)做等傾干涉。等傾干涉一般采用擴展光源,并通過(guò)透鏡觀(guān)察。
把兩塊干凈的玻璃片緊緊壓疊,兩玻璃片間的空氣層就形成空氣薄膜。用水銀燈或納燈作為光源,就可以觀(guān)察到薄膜干涉現象。如果玻璃內表面不很平,所夾空氣層厚度不均勻,觀(guān)察到的將是一些不規則的等厚干涉條紋,通常是一些不規則的同心環(huán)。若用很平的玻璃片(如顯微鏡的承物片)則會(huì )出現一些平行條紋。手指用力壓緊玻璃片時(shí),空氣膜厚度變化,條紋也隨之改變。根據這個(gè)道理,可以測定平面的平直度。測定的精度很高,甚至幾分之一波長(cháng)那么小的隆起或下陷都可以從條紋的彎曲上檢測出來(lái)。若使兩個(gè)很平的玻璃板間有一個(gè)很小的角度,就構成一個(gè)楔形空氣薄膜,用已知波長(cháng)的單色光入射產(chǎn)生的干涉條紋,可用來(lái)測很小的長(cháng)度。
作用
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,能夠減少光的反射,增加光的透射,這種薄膜叫做增透膜。平常在照相機鏡頭上有一層反射呈藍紫色的膜就是增透膜。
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