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薄膜干涉
薄膜干涉
2005/1/27/16:22分振幅法干涉 当入射光遇到透明薄板时,在第一表面和第二表面依次产生反射。由于振幅的平方为光强,入射光的依次反射相当于入射光的振幅被依次分解,故称为分振幅法。如果薄板厚度为d,折射率为n,薄板上下两侧都是空气,光束从薄板表面A点入射后,引起反射光AA′,见图1所示。A点的折射线在第二表面F点又形起反射光FB,并折射出第一表面,形成与AA′平行的光线BB′。AA′和BB′即为两束分振幅光。如果用透镜把它们会聚在焦点上,便会产生干涉效应。过B点作线段BD垂直于AA′,可以看出两束相干光之间的光程差为
光疏媒质到光密媒质,有半波损失,第二次是从光密媒质到光疏媒质,无半波损失)而引起的额外光程差。经过简单的计算,可得
或用折射角γ表示为
当这两束相干光的程差Δ等于波长的整数倍时,在会聚点出现相长干涉,得亮点;Δ等于波长的半整数倍时,在会聚点出现相消干涉,得暗点。
实际上,还存在于薄板内经过三次或五次等反射而最终从上表面射出的许多光束,不过这些光束的光强已大为减弱,它们的振幅与第一次反射光的振幅相比可以略去。此外,光在F点反射时必然也有折射光从薄板下表面射出,还有从B点反射后第二次从下表面射出的光束。这些经过薄板的透射光,经透镜会聚后也能引起干涉,只是透射光干涉图样可见度较低,比较模糊。
等倾干涉 从上述光程差的计算中可知,光程差由薄板厚度d、折射率n和入射角i决定。对于n和d均为常数的平行平面薄板,受到扩展面光源照射时,从面光源上不同点处发出的光在薄板上同一点处将有不同的入射角,而每一入射角都有一相应的光程差。因此,由相同入射角的光所引起的反射光在透镜焦平面上有相同的光程差或相位差,因而有相同的光强。光强相同的点的轨迹形成干涉图样。因此,由相同入射角的光束形成的平行平面薄板的干涉称为等倾干涉。它的干涉图样呈椭圆弧形,光源垂直照射时呈圆弧形。条纹明暗仍由光程差Δ决定。
平行平面薄板的厚度d越大,相领亮条纹之间的距离越小。水面的油膜或肥皂膜在阳光照射下呈现彩色花纹,从不同角度观察时彩色不同,这就是薄膜的等倾干涉。如果膜的厚度太大,便看不到干涉图样。
等厚干涉 当薄膜的两个表面构成稍有夹角的尖劈状时,薄膜上各处的厚度不等。用位于透镜焦点上的点光源所形成的平行光束照射尖劈膜。