薄膜干涉

薄膜干涉

假設照射一束光波於薄膜,由於折射率不同,光波會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,這現象稱為薄膜干涉。對於這現象的研究可以透露出關於薄膜表面的資訊,這包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商業用途很廣泛,例如,增透膜、鏡子、濾光器等等。

簡介

示意圖 示意圖

假設照射一束光波於薄膜,由於折射率不同,光波會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,這現象稱為 薄膜干涉。對於這現象的研究可以透露出關於薄膜表面的資訊,這包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商業用途很廣泛,例如,增透膜、鏡子、濾光器等等。

現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反射光線。總反射光是兩部分反射光的總和。由於光的波動性,兩個界面的反射光可能幹涉相長(強度增加)或干涉相消(強度減小),這取決於它們的相位關係。相位關係取決於兩個反射光不同的光程,而光程取決於薄膜厚度,光學常數,和波長。

又光線由疏介質進入密介質被反射,光的相位會轉180度(i必須+1/2),所以當光程差2nd = (i+1/2)λ時,兩組反射光干涉相長;相反的,當光程差2nd = iλ時,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,2 是因為下表面反射光穿過薄膜兩次)

由此可以看出,薄膜反射率隨著1/波長(波長倒數)周期性地變化,如下圖所示。較厚的薄膜在給定波長範圍內有較多的振盪,而較薄的膜在給定波長範圍內有較少,常常不完整的振盪。

範例

一個肥皂泡就是一個薄膜,但是它的表面厚度不均勻。而光是由紅色,綠色,和藍色光波組成的,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。當一個光波照到一個半透明的薄膜時,一部分光被上表面反射回去,另一部分被下表面反射回去,剩餘的光透射過去。

一道藍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,剩餘的光透射過去。在這個位置肥皂泡的厚度和波的長度相對應,這樣上下表面反射回去的光波非常完美的疊起來,形成非常強的藍色反射光。

假設紅色光照到肥皂泡的同一點,因為紅光的波長比較長,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,無法形成很強的紅色反射。

然而當肥皂泡更厚一點時紅色光波就會疊在一起,藍色光波就會相互減弱,這個肥皂泡看上去是紅色的。

作用

•暗紋對應不同的傾角,這種干涉稱做等傾干涉,等傾干涉一般採用擴展光源,並通過透鏡觀察。

•利用薄膜干涉還可以製造增透膜。在照相機、放映機的透鏡表面上塗上一層透明薄膜,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。

•同理如果增加光的反射成為增反膜,用於汽車玻璃貼膜等。

•可以用於檢測平面是否平整。

相關條目

•薄膜光學

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們