
【化】 film interference
薄膜干涉(thin-film interference)是光学现象的一种,指光波在透明薄膜的上下表面反射后发生叠加作用,形成明暗交替条纹的现象。该现象源于两束反射光因路径差和相位变化产生的干涉效应,常见于肥皂泡、油膜、光学镀膜等场景。
从物理学角度分析,薄膜干涉的形成需满足两个条件:(1)光程差由薄膜厚度(d)、折射率(n)及入射角(θ)决定,计算公式为:
$$
Delta = 2ndcostheta
$$
(2)相位突变:当光从低折射率介质射向高折射率介质时,反射光会发生π相位跃变。若两束反射光均有或均无相位跃变,则有效光程差需额外考虑半波损失。
根据《光学原理》(Hecht, 2017)的论述,干涉结果可分为两类:
该现象在工业领域有重要应用,例如相机镜头镀膜通过控制薄膜厚度,使特定波长光发生相消干涉,从而减少反射损失(《应用光学》,Smith, 2020)。自然界中的彩色油膜则因白光中各色光干涉程度不同呈现虹彩效应。
薄膜干涉是光学中重要的干涉现象,其核心是光在薄膜上下表面反射后形成相干光叠加,导致光强重新分布。以下从原理、条件和应用三方面详细解释:
当光波照射到透明或半透明薄膜时,会分别在薄膜的上表面和下表面发生反射,形成两束相干光。这两束光因传播路径不同产生光程差,其大小由薄膜厚度(d)、入射角(i)及薄膜折射率(n_2)共同决定。光程差公式为: $$ Delta = 2n_2dcos i pm frac{lambda}{2} $$ 当光程差为半波长的整数倍时发生相长干涉(明纹),为半波长的奇数倍时发生相消干涉(暗纹)。
示例:肥皂泡的彩色条纹()和油膜上的彩虹()均为薄膜干涉现象,不同颜色对应不同波长的光发生干涉的结果。
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