今天是今天是03 03 八月八月 2024 2024------1 2第十一章第十一章.波动光学波动光学薄膜干涉薄膜干涉11-3-1. 3 光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象称为薄称为薄膜干涉现象膜干涉现象1.现象：现象：在日常生活中，我们经常可以见到：雨天路面上积水的在日常生活中，我们经常可以见到：雨天路面上积水的表面出现彩色的花纹、肥皂泡在阳光下五光十色、昆虫表面出现彩色的花纹、肥皂泡在阳光下五光十色、昆虫(蝴蝶、蜻蝴蝶、蜻蜓等蜓等)的翅膀在阳光下形成绚丽的彩色等，这些都是由于光在薄膜的翅膀在阳光下形成绚丽的彩色等，这些都是由于光在薄膜上、下两个表面反射的光波相互干涉的结果，上、下两个表面反射的光波相互干涉的结果，称为薄膜干涉称为薄膜干涉 一一.薄膜干涉的基本原理薄膜干涉的基本原理 4M1M2ASDCBLP1232.2.薄膜干涉薄膜干涉的基本原理的基本原理：： 光线光线 2 2 与光线与光线 3 3 的光程差：的光程差： 由几何关系：由几何关系：由折射定律：由折射定律：光程差光程差：： 5考虑半波损失考虑半波损失 光程差光程差等倾干涉等倾干涉: 若薄膜厚度不变，光程差随入射角的变化而变化，若薄膜厚度不变，光程差随入射角的变化而变化，此时相同倾角的入射光对应同一条干涉条纹，称为此时相同倾角的入射光对应同一条干涉条纹，称为等倾干涉等倾干涉；；等厚干涉等厚干涉: 若入射角不变，光程差随薄膜厚度的变化而变化，若入射角不变，光程差随薄膜厚度的变化而变化，此时相同厚度的薄膜对应同一条干涉条纹，称为此时相同厚度的薄膜对应同一条干涉条纹，称为等厚干涉等厚干涉。
3.说明：说明： 6【等倾干涉演示动画】【等倾干涉演示动画】 7在光学仪器上镀膜在光学仪器上镀膜,使某种波长的反射光或透射光因干涉而减使某种波长的反射光或透射光因干涉而减少或加强少或加强,以提高光学仪器的反射率或透射率以提高光学仪器的反射率或透射率.增加透射率的薄增加透射率的薄膜称为膜称为增透膜增透膜.增加反射率的薄膜称为增加反射率的薄膜称为增反膜增反膜.1. 增反膜：增反膜：若给透镜镀上比其折射率更大的材料，单色光垂直若给透镜镀上比其折射率更大的材料，单色光垂直入射时，镀膜上下表面反射形成的相干光的光程差入射时，镀膜上下表面反射形成的相干光的光程差讨论讨论:增透增透(反反)膜只对某一特定的波长效果最好膜只对某一特定的波长效果最好.对其它波长对其它波长效果较差效果较差,甚至对某一特定的波长效果可能相反甚至对某一特定的波长效果可能相反.干涉加强干涉加强这时透镜的反射率得到提高，透光量减少这时透镜的反射率得到提高，透光量减少 例如例如 对对λ1=5500 (绿光绿光)的增透膜的增透膜,光学厚度光学厚度n2 e=3λ1/4, 光程差光程差δ= 2n2 e=3λ1/2, 绿光相干减弱绿光相干减弱,透射率最大透射率最大,对同一光学厚度对同一光学厚度,反射光相干反射光相干加强的波长加强的波长λ2,则则 2n2 e=3λ1/2=kλ2 , λ2 = 3λ1/4=4125 (紫光紫光). 感光胶片对绿光最敏感感光胶片对绿光最敏感. 照相机、望远镜镜头成蓝色就是上述原因照相机、望远镜镜头成蓝色就是上述原因二二.增反膜与增透膜增反膜与增透膜 82. 增透膜增透膜 (n1
由能量守恒，透射光必定增强常把高折射材料和低折射材料交常把高折射材料和低折射材料交替镀多层替镀多层(13,15,17)称为多层膜称为多层膜. 9【【例例1】】 玻玻璃璃（（n=1.52））表表面面镀镀一一层层MgF2薄薄膜膜（（n=1.38）），，为为使使垂垂直直入入射射的的波波长长为为5500Å的的黄黄绿绿光光成成为为增增反反膜膜，，求求MgF2 薄膜的最小厚度？薄膜的最小厚度？解：对增透膜，有解：对增透膜，有当当k = 1 时，时，e 取极小值取极小值镀膜12 3空气玻璃注意：注意：增透（反）膜只对某一波长的光效果最好一定厚增透（反）膜只对某一波长的光效果最好一定厚度度e e的薄膜对波长的薄膜对波长λ1为增透膜，而对波长为增透膜，而对波长λ2可能为增反膜可能为增反膜. .三三.解题举例解题举例 10【【例例2 2】】为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头（（n n3 3=1.52=1.52）上镀一层）上镀一层 MgF MgF2 2 薄膜（薄膜（n n2 2=1.38=1.38），使对人眼），使对人眼和感光底片最敏感的黄绿光和感光底片最敏感的黄绿光 = = 555 nm 555 nm 反射最小，假反射最小，假设光垂直照射镜头，求：设光垂直照射镜头，求：MgFMgF2 2 薄膜的最小厚度薄膜的最小厚度。
解：解：不考虑半波损失不考虑半波损失k=1,膜最薄膜最薄 11【【例例3】】. 玻玻璃璃（（n=1.52））表表面面镀镀一一层层MgF2薄薄膜膜（（n=1.38）），，为为使使垂垂直直入入射射的的波波长长为为5500Å的的黄黄绿绿光光成成为为增增透透膜膜，，求求MgF2 薄膜的最小厚度？薄膜的最小厚度？解：对增透膜，有解：对增透膜，有当当k = 0 时，时，e 取极小值取极小值镀膜12 3空气玻璃注意：增透（反）膜只对某一波长的光效果最好注意：增透（反）膜只对某一波长的光效果最好一定厚一定厚度度e e的薄膜对波长的薄膜对波长λ1为增透膜，而对波长为增透膜，而对波长λ2可能为增反膜可能为增反膜. . 12【【例例4 4】】. .如图所示，在折射率为如图所示，在折射率为1.501.50的平板玻璃表面有一层的平板玻璃表面有一层厚度为厚度为300nm300nm，折射率为，折射率为1.221.22的均匀透明油膜，用白光垂直射的均匀透明油膜，用白光垂直射向油膜，问：向油膜，问：1)1)哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉? ?2)2)若要使反射光中若要使反射光中λ=550nmλ=550nm的光产生相消干涉，油膜的最小的光产生相消干涉，油膜的最小厚度为多少厚度为多少? ?解：解：(1)(1)因反射光之间没有半波因反射光之间没有半波损失，由垂直入射损失，由垂直入射i i=0=0，得反射，得反射光相长干涉的条件为光相长干涉的条件为k=1时时 红光红光 k=2时时 故反射中红光产生相长干涉。
故反射中红光产生相长干涉 紫外紫外 13(2)(2)由反射相消干涉条件为：由反射相消干涉条件为： 显然显然k k=0=0所产生对应的厚度最小，即所产生对应的厚度最小，即 14欢迎指导欢迎指导欢迎指导欢迎指导谢谢谢谢谢谢谢谢 。