多光束等厚干涉法测薄膜厚度

多光束干涉可以形成非常锐细的干涉条纹,其透射光的干涉图样是在几乎全暗的背景上由一系列锐细的亮条纹组成;而反射光的干涉图样是在亮背景上由一系列的暗条纹组成。由于可以很精确地确定条纹的位置,所以多光束的等厚干涉可以极大地提高干涉计量法的精度。本实验要求通过都双光束干涉和多光束干涉条纹的比较,了解应用光的干涉进行高精度测量的原理及掌握利用多光束等厚干涉的原理测量薄膜厚度和液体折射率等的方法。

  1. 读数显微镜
  2. 各种光源:钠灯、汞灯、白炽灯、激光等实验室常用光源
  3. 透镜、滤色片等。
  4. 夹具(可放基板),一只
  5. 基板1:在平面玻璃上镀有反射率约85%铝膜的基板,2块
  6. 基板2:待测基板,1块(如图1)
  • 说明:基板2和基板1制作方法如下:多光束等厚干涉图_jpg_.jpg

在一块玻璃基板的光学平面上贴上一条1~2毫米宽度的玻璃胶纸,如图1所示,用真空镀膜机镀上一层介质膜(其厚度h<1mm),因此待测薄膜组成了高度为h的台阶,然后将玻璃胶纸撕下,再和另一块平面玻璃基板一起放进真空镀膜机内镀上一层铝膜(反射率为85%左右),取出后就得到基板1和基板2了。

  1. 试推导出多光束的透射光光强的分布公式。
  2. 取不同的反射率R,画出透射光强的分布曲线,得出干涉条纹的锐细程度与R的关系。
  3. 试述产生多光束的方法,本实验获得多光束等厚干涉的实验条件是什么?
  4. 如要测量薄膜厚度,两块基板的膜应如何相对叠合在一起?这时看到的干涉条纹是怎样的?
  5. 如增加或减小空气楔的楔角,干涉条纹的宽度会改变吗?条纹的相对位移量b/a会变吗?实验时空气楔角大些好还是小些好?
  6. 试推导出利用多光束等厚干涉原理来测量薄膜厚度的公式。
  7. 怎样确定等厚干涉条纹的级次高低?即如何确定条纹的移动方向?
  8. 如何利用“小数符合法”来定出整数k?
  9. 比较多光束等厚干涉与双光束等厚干涉的相同点和不同点。
  10. 透射光和反射光相比,它们的干涉条纹各有什么特点?
  11. 在高反射率和低反射率情况下,观察透射和反射条纹哪个有利?为什么?
  12. 试分析本实验的误差来源。
  • 设计实验观察双光束反射光的干涉条纹。
  • 设计实验观察双光束透射光的干涉条纹。
  • 设计实验观察多光束透射光的干涉条纹。
  • 设计实验观察多光束反射光的干涉条纹。
  • 利用双光束干涉法测定液体的折射率。
  • 利用多光束干涉法测定液体的折射率。
  • 利用多光束等厚干涉原理测量介质薄膜厚度。
  • 实验的目的、意义
  • 实验的设计思想、设计过程和设计结果
  • 实验过程的详细记录及数据处理
  • 实验中发现的问题及其解决方法
  • 实验结果及其分析与讨论
  • 本实验的收获、体会和改进意见。
  1. 贾玉润,王公治,凌佩玲。大学物理实验。上海:复旦大学出版社.1987
  2. 邱榴贞,杨之昌,章志鸣。物理,10,9(1981)556
  3. 杨之昌,王潜智,邱榴贞。物理光学实验(上册)。上海:上海科学技术出版社.1986
  4. G.R.Davics,Amm.G Phys.,44,12(1976) 1215
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  • 最后更改: 2007/10/31 16:01
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