
【化】 film interference
薄膜幹涉(thin-film interference)是光學現象的一種,指光波在透明薄膜的上下表面反射後發生疊加作用,形成明暗交替條紋的現象。該現象源于兩束反射光因路徑差和相位變化産生的幹涉效應,常見于肥皂泡、油膜、光學鍍膜等場景。
從物理學角度分析,薄膜幹涉的形成需滿足兩個條件:(1)光程差由薄膜厚度(d)、折射率(n)及入射角(θ)決定,計算公式為:
$$
Delta = 2ndcostheta
$$
(2)相位突變:當光從低折射率介質射向高折射率介質時,反射光會發生π相位躍變。若兩束反射光均有或均無相位躍變,則有效光程差需額外考慮半波損失。
根據《光學原理》(Hecht, 2017)的論述,幹涉結果可分為兩類:
該現象在工業領域有重要應用,例如相機鏡頭鍍膜通過控制薄膜厚度,使特定波長光發生相消幹涉,從而減少反射損失(《應用光學》,Smith, 2020)。自然界中的彩色油膜則因白光中各色光幹涉程度不同呈現虹彩效應。
薄膜幹涉是光學中重要的幹涉現象,其核心是光在薄膜上下表面反射後形成相幹光疊加,導緻光強重新分布。以下從原理、條件和應用三方面詳細解釋:
當光波照射到透明或半透明薄膜時,會分别在薄膜的上表面和下表面發生反射,形成兩束相幹光。這兩束光因傳播路徑不同産生光程差,其大小由薄膜厚度(d)、入射角(i)及薄膜折射率(n_2)共同決定。光程差公式為: $$ Delta = 2n_2dcos i pm frac{lambda}{2} $$ 當光程差為半波長的整數倍時發生相長幹涉(明紋),為半波長的奇數倍時發生相消幹涉(暗紋)。
示例:肥皂泡的彩色條紋()和油膜上的彩虹()均為薄膜幹涉現象,不同顔色對應不同波長的光發生幹涉的結果。
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