薄膜干涉实验之我见

为了使学生更好地认识光的波动性,高中教材安排了薄膜干涉这一节教学内容.并介绍了一种演示薄膜干涉的实验.     

肥皂水的新配方

演示液体的表面张力和光的薄膜干涉需要肥皂水，我们往往就用一般的洗衣粉配制肥皂水，其肥皂膜的持续时间不过几秒钟，影响实验效果，为了使肥皂膜的时间延长，笔者通过反复实验，发现一种新的配方，用这种配方配制的肥皂水可以保存较长的时间，所成的肥皂膜能延续几分钟。     

薄膜干涉演示方法

使用简单的自制装置，方便地演示了薄膜干涉现象。     

动态气泡直径的远场干涉测量方法

利用气泡远场干涉对动态气泡直径进行测量,结果表明,当透明液体中的动态气泡经过激光束时必然在远场产生圆环状干涉条纹.对传统分光仪进行改制,用数码照相机代替望远镜,并连接计算机,组合成动态气泡直径测量系统,拍摄得到干涉条纹,对干涉条纹的角半径进行测量,并计算出气泡直径,测量相对差为1.1%.该系统还可对单个气泡束流或多个气泡束流进行气泡直径的统计.     

薄膜劈尖干涉演示实驗

关于薄膜劈尖干涉演示实验,过去我们曾用金属丝弯成三角框,用肥皂液使它形成薄膜,然后用幻灯反射放大成象进行观察。用这个方法虽然可以在暗的大班教室里清楚地观察到彩色等厚干涉条纹,但是我们觉得它还存在以下几个缺点:(1)用三角框成膜,由于上端是一个     

用Wave CN软件演示声波干涉

利用计算机软件Wave CN直观稳定地演示了声波干涉现象,验证了波的干涉加强和减弱的条件.     

弱吸收多层薄膜消光系数的反演

从窄带干涉滤光片的峰值透射率测量可以直接反演出弱吸收薄膜的消光系数，从而得到一种能简易而又精确地评价多层薄膜微弱吸收的新方法. 推导了弱吸收窄带干涉滤光片的吸收表达式， 阐述了确定弱吸收薄膜消光系数的基本原理.以离子束溅射的Ta₂O5/SiO₂波分复用滤光片为例，分析了这种评价方法的基本精度. 关键词： 光学测试 离子束溅射 光学薄膜干涉滤光片 消光系数     

基于硅光电池的橡胶表面微小形变定量测量

本文基于迈克尔逊干涉光路,采用硅光电池作为传感器,检测橡胶板的内部气泡尺寸。该方法在橡胶板上粘贴反射铝膜,采用抽真空或加热的方法,使橡胶板内部气泡发生膨胀,从而使干涉条纹随着表面形变发生移动。基于硅光电池对于光强变化的快速响应,示波器可采集干涉条纹的移动电压脉冲信号,从而计算出橡胶板表面微小形变尺寸。     

关于由薄膜振动产生李萨如图形的研究

在声波演示实验中,可以利用薄膜的受迫振动演示稳定的李萨如图形.在声波驱动下,薄膜的振动可以分为垂直于薄膜表面的横向振动及平行于薄膜表面的纵向振动,本文对理想状态的简化模型的力学原理进行了分析和探讨.     

介绍一种偏振光干涉演示实验

一个世纪以前,菲涅耳和阿喇果对光偏振对干涉图样的影响进行了研究,总结出偏振光干涉的菲涅耳-阿喇果定律。很多教科书都对这些定律作了讨论,但很少提及演示实验。 演示偏振光干涉实验存在很多实际困难,如既要使两束相干光有足够大的间隔,以便于设置起偏器,又要保证有较强的亮度,以便于观察,故很难进行课堂演示。这里介绍一种简单易行的实验装置,可以方便地用于教学,效果相当满意。 本装置以激光作光源,利用光栅将入射光分成大量相干光束,然后由S屏上的两个小孔从中选出两束。这两束相干光在L。唐焦面上产生干涉条纹。这些条纹经显微镜物镜…     

气泡的远场干涉分析及应用

提出了一种分析气泡远场干涉的理论模型。平行激光束照射到透明介质中的气泡上,折射光束与全反射光束在远场发生干涉形成内密外疏圆环状干涉条纹,推求了两平行出射光线的光程差公式和两光线之间的距离公式,分析了圆环状干涉条纹内密外疏的原因,给出了计算干涉条纹存在区域和最高干涉级的方法。通过干涉方法可以测量气泡的直径,能够用于介质深处气泡尺寸的测量。利用远场干涉对玻璃水箱、平板玻璃、玻璃棱镜中的气泡直径进行了测量,其中玻璃棱镜中气泡直径测量结果与用阿贝比长仪测量结果对比,相对差为0.9%。预期了气泡远场干涉在运动气泡尺寸、泡内气体折射率、透明光疏介质中光密介质球尺寸测量等方面的应用。     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数|通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率|利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.     

气泡碰壁受力模型和反弹规律

对Mo=10-8~10-12及Re=5~750范围内的上升气泡与壁面垂直碰撞问题进行了理论求解，研究了不同控制参数下气泡碰壁反弹的规律.气泡上升和碰撞过程的运动方程考虑了浮力、液体阻力、附加质量力和与壁面碰撞时引起的薄膜诱导力.气泡碰壁过程气泡界面与壁面形成的液膜厚度变化规律由Stokes-Reynolds方程计算得到.膜内气泡变形引起的流体压强采用Young-Laplace方程求解.结果表明，基于SRYL方程的薄膜诱导力模型可以很好地预测不同Reynolds数下气泡0到多次的反弹轨迹，计算结果与实验结果吻合良好.气泡在碰壁反弹过程中会形成丰富的薄膜形状，如酒窝状变形，丘疹状变形和涟漪状变形.气泡界面变形会引起膜内压强的变化，压强的分布规律与气泡界面形状有着重要的关系.气泡在与壁面碰撞的过程中，薄膜诱导力会起主导作用，且随着Reynolds数的增加薄膜诱导力最大量级增大.气泡碰撞壁面时，反弹次数与Reynolds数有着直接的联系，不同Morton数下的气泡均在相同Reynolds数附近发生气泡反弹次数的变化.      

基于GIXRR反射率曲线的二氧化硅纳米薄膜厚度计算

为了快速、准确得到纳米薄膜厚度,采用Kiessig厚度干涉条纹计算薄膜厚度的线性拟合公式,计算了不同系列厚度(10~120 nm)的二氧化硅薄膜。薄膜样品采用热原子层沉积法(T-ALD)制备,薄膜厚度使用掠入射X射线反射(GIXRR)技术表征,基于GIXRR得到的反射率曲线系统讨论了线性拟合公式计算薄膜厚度的步骤及影响因素,同时使用XRR专业处理软件GlobalFit2.0比较了两种方法得到的膜厚,最后提出一种计算薄膜厚度的新方法-经验曲线法。结果表明：峰位级数对线性拟合厚度产生主要影响,峰位级数增加,厚度增大;峰位对应反射角同样对线性拟合厚度有较大影响,表现为干涉条纹周期增大,厚度减小。但峰位级数及其对应反射角在拟合薄膜厚度过程中引入的误差可进一步通过试差法,临界角与干涉条纹周期的校准来减小。对任意厚度的同一样品,线性拟合和软件拟合两种方法得到的薄膜厚度具有一致性,厚度偏差均小于0.1 nm,表明线性拟合方法的准确性。在厚度准确定值的基础上提出薄膜厚度与干涉条纹周期的经验关系曲线,通过该曲线,可直接使用干涉条纹周期计算薄膜厚度,此方法不仅省略了线性拟合过程中确定峰位级数及其对应反射角的繁琐步骤,而且避免了软件拟合过程中复杂模型的建立,对快速、准确获得薄膜厚度信息具有重要的意义。     

透明薄膜的干涉相干峰分离算法

白光干涉技术具有高度唯一性,广泛地被使用在三维表面形貌和台阶高度的测量。但是测量透明薄膜时,薄膜表面和基面都有光线反射与参考光线交汇,在被测表面的同一个位置不同高度两次产生干涉条纹,其干涉相干图中出现两个峰值。通过分析透明薄膜产生的干涉相干图的特点,提出了两种算法用来分离不同表面产生的干涉条纹。理论分析和试验结果表明,利用垂直扫描白光干涉法测量透明薄膜,由峰值分离算法和定位算法分别提取薄膜的上下表面,能够得到透明薄膜的高精度三维形貌和厚度信息。     

关于热生长SiO_2薄膜厚度的测量

在半导体硅器件的研究工作中,需要准确地测量和控制SiO_2薄膜的厚度。由于干涉原理,SiO_2薄膜在白光照射下呈现颜色。但薄膜厚度与颜色相应的单色光的波长并不成简单的函数关系。本文叙述了用干涉显微镜测量热生长SiO_2薄膜厚度的方法。由测量结果得到SiO_2薄膜的折射率以及SiO_2和硅界面及空气和硅界面反射相移之差。并且测量了一组标准样品的薄膜厚度,列出了薄膜厚度与干涉颜色的对应关系。所得结果与从Rollet数据所推算的结果大致符合。样品厚度还包括了Rollet数据中所未包括的范围(3300—4200)。     

用等厚干涉测液体的折射率

在等厚干涉的实验中,加入了用劈尖干涉对比法测液体折射率的内容,在不改变劈尖膜的条件下,同时测得空气膜和液体膜的干涉条纹宽度,从而可方便地求出液体的折射率,也使得等厚干涉的实验内容更加丰富和充实．     

用于激光载波通信的激光干涉调制演示仪

本介绍了具有结构简单、体积小、操作方便、开放式、演示过程良好的激光干涉调制演示仪。     

激光笔干涉仪的研制

介绍所研制的激光笔干涉仪．由激光笔发出的激光束在反射镜组间不断反射,使光传播距离增大,从而可以清楚地展现具有一定宽度和高度的干涉条纹,故适合于教学以及演讲中对干涉现象的演示和讲解．     

偶氮染料掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的热光性质研究

本文演示了用阿贝折射仪测定染料掺杂聚合物薄膜热光系数的方法;通过改变掺杂体含量的方法,方便地实现了聚合物体系的折射率控制;通过热光系数的测量,计算了聚合物薄膜的热膨胀系数,并用以解释了聚合物薄膜的热光系数随掺杂体含量增加先增大后减小的实验观察.