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简述光学镀膜的应用原理

简述光学镀膜的应用原理

May 31, 2018
膜干扰原理

1.光的波动。
已知光的波粒二象性与无线电波、X射线相同,都是电磁波,只是频率不同,电磁波的波长、频率u、传播速率V三者之间的关系为:
V = λ u
由于各种频率的电磁波在真空中以相同的速度传播,所以它们有不同的波长。高频有短波长,而长波长则有长波长。为了比较,可以按照无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等的波长(或频率)的大小,把它们依次排列成一个光谱,这个光谱就是电磁波谱。
在电磁波谱中,波长最长的是无线电波,由于波长不同,无线电波又分为长波、中波、短波、超短波和微波。其次是红外线、可见光和紫外线,它们统称为光辐射。所有的电磁波中,只有可见光才能被人眼看到。可见光的波长约为0.76微米到0.40微米,只是电磁波谱的一小部分。再次是X射线。电磁波中波长最短的是γ射线。
由于光是电磁波的一种,所以在传播过程中要实现干涉、衍射、偏振等现象。

2.薄膜干涉
薄膜可以是透明固体、液体或夹在两片玻璃之间的一层薄气体。入射光在薄膜表面反射后产生第一束光线,反射、折射后穿过薄膜表面并经过表面折射后产生第二束光线,这束光线在薄膜的同一侧,由于入射振动相同而分开,是相干光,属于振幅干涉。如果光源是扩展光源(面光源),干涉只能在两束相干光束的特定重叠区域内观察到,因此是局域干涉。两表面互相平行,干涉条纹在无限远处,通常借助于会聚透镜在它们的像中成像。对于楔形薄膜,干涉条纹局域在薄膜附近。实验和理论都证明,只有当两束光波具有一定的关系时才能产生干涉条纹,这种关系称为相干条件。薄膜的相干条件包括三点:两光束的频率相同;一束光波沿同一方向振动。两束光波之间的相位差保持不变。
两束相干光经薄膜干涉后的光程差为:
Δ=ntcos(α)±λ/2
式中,n为薄膜的折射率;T为入射点处薄膜的厚度;Q为薄膜内的折射角;方向/2为两束相干光束在两个不同性质的界面(一个是光不均匀介质到光密介质,另一个是光密介质到光不均匀介质)反射引起的附加光程差。薄膜干涉原理广泛应用于光学表面检查、小角度或线性的精密测量、增透膜和干涉滤光片的制备。

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