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薄膜干涉
日期：2025-01-11 17:04
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摘要：薄膜干涉
薄膜干涉
假設(shè)照射一束光波于薄膜，由于折射率不同，光波會(huì)被薄膜的上界面與下界面分別反射，因相互干涉而形成新的光波，這現(xiàn)象稱為薄膜干涉。對(duì)于這現(xiàn)象的研究可以透露出關(guān)于薄膜表面的資訊，這包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商業(yè)用途很廣泛，例如，增透膜、鏡子、濾光器等等。[1]
現(xiàn)在考慮在另一種材料上的一層薄膜。這種情況下，薄膜的上下表面同時(shí)反射光線?？偡瓷涔馐莾刹糠址瓷涔獾目偤?。由于光的波動(dòng)性，兩個(gè)界面的反射光可能干涉相長（強(qiáng)度增加）或干涉相消（強(qiáng)度減?。?，這取決于它們的相位關(guān)系。相位關(guān)系取決于兩個(gè)反射光不同的光程，而光程取決于薄膜厚度，光學(xué)常數(shù)，和波長。
又光線由疏介質(zhì)進(jìn)入密介質(zhì)被反射，光的相位會(huì)轉(zhuǎn)180度(i必須+1/2)，所以當(dāng)光程差2nd = (i+1/2)λ時(shí)，兩組反射光干涉相長；相反的，當(dāng)光程差2nd = iλ時(shí)，兩組反射光相位相反，因而干涉相消。 (d 是薄膜厚度，i 是整數(shù)，2 是因?yàn)橄卤砻娣瓷涔獯┻^薄膜兩次）
由此可以看出，薄膜反射率隨著1/波長（波長倒數(shù)）周期性地變化，如下圖所示。較厚的薄膜在給定波長范圍內(nèi)有較多的振蕩，而較薄的膜在給定波長范圍內(nèi)有較少，常常不完整的振蕩。
光程差公式
薄膜干涉中兩相干光的光程差公式為 Δ=2ntcos(θt)±λ/2 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(nèi)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。
范例
編輯
一個(gè)肥皂泡就是一個(gè)薄膜，但是它的表面厚度不均勻。而光是由紅色，綠色，和藍(lán)色光波組成的，不同的顏色就從表面上反射出來。
光是一種波，不同顏色的光波有不同的波長。當(dāng)一個(gè)光波照到一個(gè)半透明的薄膜時(shí)，一部分光被上表面反射回去，另一部分被下表面反射回去，剩余的光透射過去。
一道藍(lán)色光照到肥皂泡的表面。你可以看見，一部分光被上表面反射回去，另一部分被下表面反射回去，剩余的光透射過去。在這個(gè)位置肥皂泡的厚度和波的長度相對(duì)應(yīng)，這樣上下表面反射回去的光波非常上乘的疊起來，形成非常強(qiáng)的藍(lán)色反射光。
假設(shè)紅色光照到肥皂泡的同一點(diǎn)，因?yàn)榧t光的波長比較長，這樣上下表面反射回去的光沒有很好地疊在一起，它們相互減弱，無法形成很強(qiáng)的紅色反射。
然而當(dāng)肥皂泡更厚一點(diǎn)時(shí)紅色光波就會(huì)疊在一起，藍(lán)色光波就會(huì)相互減弱，這個(gè)肥皂泡看上去是紅色的。
作用
編輯-
暗紋對(duì)應(yīng)不同的傾角，這種干涉稱做等傾干涉，等傾干涉一般采用擴(kuò)展光源，并通過透鏡觀察。
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利用薄膜干涉還可以制造增透膜。在照相機(jī)、放映機(jī)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(jī)鏡頭上有一層反射呈藍(lán)紫色的膜就是增透膜。
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同理如果增加光的反射成為增反膜，用于汽車玻璃貼膜等。
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可以用于檢測(cè)平面是否平整。