薄膜干涉

✍ dations ◷ 2025-04-02 11:43:49 #薄膜干涉

假设照射一束光波于薄膜，由于折射率不同，光波会被薄膜的上界面与下界面分别反射，因相互干涉而形成新的光波，这现象称为薄膜干涉。对于这现象的研究可以透露出关于薄膜表面的资讯，这包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商业用途很广泛，例如，增透膜、镜子、滤光器等等。现在考虑在另一种材料上的一层薄膜。这种情况下，薄膜的上下表面同时反射光线。总反射光是两部分反射光的总和。由于光的波动性，两个界面的反射光可能干涉相长（强度增加）或干涉相消（强度减小），这取决于它们的相位关系。相位关系取决于两个反射光不同的光程，而光程取决于薄膜厚度，光学常数，和波长。又光线由疏介质进入密介质被反射，光的相位会转180度(i必须+1/2)，所以当光程差2nd = (i+1/2)λ时，两组反射光干涉相长；相反的，当光程差2nd = iλ时，两组反射光相位相反，因而干涉相消。 (d 是薄膜厚度，i 是整数，2 是因为下表面反射光穿过薄膜两次）由此可以看出，薄膜反射率随着1/波长（波长倒数）周期性地变化，如下图所示。较厚的薄膜在给定波长范围内有较多的振荡，而较薄的膜在给定波长范围内有较少，常常不完整的振荡。一个肥皂泡就是一个薄膜，但是它的表面厚度不均匀。而光是由红色，绿色，和蓝色光波组成的，不同的颜色就从表面上反射出来。光是一种波，不同颜色的光波有不同的波长。当一个光波照到一个半透明的薄膜时，一部分光被上表面反射回去，另一部分被下表面反射回去，剩余的光透射过去。一道蓝色光照到肥皂泡的表面。你可以看见，一部分光被上表面反射回去，另一部分被下表面反射回去，剩余的光透射过去。在这个位置肥皂泡的厚度和波的长度相对应，这样上下表面反射回去的光波非常完美的叠起来，形成非常强的蓝色反射光。假设红色光照到肥皂泡的同一点，因为红光的波长比较长，这样上下表面反射回去的光没有很好地叠在一起，它们相互减弱，无法形成很强的红色反射。然而当肥皂泡更厚一点时红色光波就会叠在一起，蓝色光波就会相互减弱，这个肥皂泡看上去是红色的。

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