大学物理薄膜干涉中的增透膜和减反射膜

如图所示，来自折射率为n1的介质的光发射到厚度为D、折射率为n2的薄膜上，分别在两层的界面处反射。两束光A和B在折射率为n1的介质中反射的光程差为δ = 2D。一般增透膜是在空气和玻璃的界面上镀一层透明晶体膜，所以N1 = 1(空气折射率)，n2是膜的折射率，n3是玻璃的折射率，所以光程差δ = 2d(因为A光束在第一界面有半波损耗，B光束在第二界面有半波损耗，所以总δ' = 0)。一般讨论旁轴光线，即i1很小，接近于0，所以光程差δ = 2n2d。

根据光的干涉原理:

(k = 0.1.2，3，...)，λ是光在空气中的波长。

通过选择涂层的厚度d和介质的折射率(n2)，使两个反射光束的光程差为(2k+1)，发生干涉抵消，从而减弱反射光的强度，增加透射光的强度。

当k=0时，d=

又因为n2=(v为光波在薄膜介质中的传播速度)，所以光在薄膜介质中的波长为=，即d=。所以中学课本强调“当薄膜厚度为薄膜中入射光波长的1/4时，在薄膜两面反射的光...互相抵消，大大减少了光的反射损失，增强了投射光的强度。”但这一点被2006年全国理科综合高考16题忽略了。原问题中“λ表示红外线的波长”比“λ表示此膜中红外线的波长”更好。

除了选择薄膜厚度之外，还应该选择折射率。可以证明，薄膜介质的折射率n2一定是空气折射率n1和玻璃折射率n3之比的中项，即[1]。

例如，如果透镜玻璃的折射率为n3=1.50，空气的折射率为n1=1，则其表面减反射膜的折射率为n2==，但目前还没有发现具有这样折射率的透明材料。在现有的光学薄膜材料中，氟化镁(MgF2)的折射率最小，为1.38。所以在工艺上选择了这种材料。如果光波的波长为λ = 550 nm，则其厚度为:

d=，

那么d≈10-7m。

氟化镁涂层可以将光的反射率从4%降低到65438±0.8%。当然，为了提高透过率，可以采用多膜减反射系统。

2.抗反射膜

在实际技术应用中，有时镀膜的目的是为了增加某一光谱区域的反射光强度，提高反射率。这种膜被称为减反射膜(和反射膜)。如He-Ne激光谐振腔的全反射镜镀有15 ~ 19层硫化锌-氟化镁膜系，可使6328埃波长的反射率高达99.6%。

为了提高反射率，需要薄膜两面反射的光波具有相长干涉，即光程差δ = (2k)和2n2d=(2k)，所以薄膜厚度为d = k (k = 0，1，2，3，...).

增透膜和减反射膜的作用是改变折射光和反射光的能量分配比。因此，通过控制膜的厚度，它可以是用于一些光的减反射膜和用于其它光的减反射膜。例如，太阳镜对λ 1 = 550 nm需要更多的反射，对λ 2 = 500 nm需要更多的透射，这是在玻璃表面(n3 = 1.5)。

―――――――①

d =――②

解决方案:k=5

然后从①或②: d=996nm。

也就是说，在玻璃表面镀上厚度为996nm的氟化镁膜，使其成为550nm光的抗反射膜和500nm光的抗反射膜。