薄膜干涉

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白射光照射於煤油薄膜,會顯示出色彩繽紛的干涉圖樣。

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。

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。当光程是波长的整数倍时,两组反射光位相相同,因而干涉相长。这种情况在光线垂直射入透明薄膜时发生,当2nd = iλ时,两组反射光干涉相长。d 是薄膜厚度,i 是一个整数(2 是因为下表面反射光穿过薄膜两次)。相反的,光程是波长的一半时,两组反射光相位相反,因而干涉相消,即 2nd = (i+1/2)λ。

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。

范例[编辑]

Bluewave1.jpg
Bluewave2.jpg
Blueandredwave.jpg

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。

外部連結[编辑]

“薄膜量测”泡沫怎么会有颜色?- 这个短片用泡沫的颜色来解释如何用反射率测量薄膜厚度