反射光 · 两束相干叠加

薄膜变厚,反射一定更亮吗?

先别急着套“半波损失”。请分别看几何光程差与反射相位突变,再预测两束反射光叠加后的明暗。

膜内往返产生的几何光程差

Δg = 2nt cos r

相位突变另计:仅一次时再加 π;零次或两次时净增加为 0。

两束反射光从哪里来?

同一劈尖,不同位置对应不同膜厚

膜内折射角 r = 0.00°

结果已锁定
薄膜反射干涉光路 一束光在薄膜上表面反射,另一束进入薄膜后在下表面反射,两束光重新出射并发生干涉。 空气 薄膜 n 基底 θ r 上表面反射光 膜内往返后出射 t

先预测:当前位置的反射光会怎样?

先预测:增大劈尖角后,条纹间距会怎样?

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几何光程差—
额外相位差—
等效光程差 / λ—

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厚度扫描

揭晓后,曲线显示厚度连续变化时反射强度的周期变化;竖线是当前膜厚。

t = 0t 增大 →

等厚劈尖俯视图

每一条平行纹对应相同膜厚。相位突变会移动明暗位置,却不改变相邻同类条纹间距。

薄端条纹间距待揭晓厚端

把判断压缩成两步

  • 先算 Δg = 2nt cos r,其中 r 是膜内折射角。
  • 再判断两次反射中是否恰有一次 π 突变;若有,等效增加 λ/2。

最容易混淆的地方

  • 这里给出的是反射光条件,不能直接拿去当透射光条件。
  • 薄膜变厚不会让反射单调变亮,而是让相位差跨过一个又一个级次。
  • 在等厚劈尖中,增大劈尖角会让相同厚度差出现在更短距离内,条纹因此变密。

相位开关采用理想标量两束模型:近法向、透明非吸收介质、非全反射,并假定两束到达振幅相等。一般斜入射尤其 p 偏振越过布儒斯特角时,需按 Fresnel 振幅系数判断反射相位,不能仅凭折射率高低套用 π。