薄膜厚度与折射律的测量在三级实验中测量薄膜厚度与折射律的方法共介绍了两个:椭圆偏振光法和迈克尔逊方法。一、椭圆偏振光法测定介质薄膜的厚度和折射律思路:在一光学材料上镀各向同性的单层介质膜后,光线的反射和折射在一般情况下会同时存在的.通常,设介质层为n1、n2、n3,φ为入射角,那么在1、2介质交界面和2、3介质交界面会产生反射光和折射光的多光束干涉,如图(1-1)介质n0界面1薄膜n1衬底n2界面2用r1p、r1s表示光线的p分量、s分量在界面1、2间的总反射系数,用r2p、r2s表示光线的p分、s分量在界面2、3间的总反射系数.有膜上反射的两相邻光束的相位差定义该薄膜系统的总反射比为:定义和是可以用椭偏仪测量的量,的物理意义是椭圆偏振光的P波和S波间的相位差经薄膜系统反射后发生的变化,tan是椭圆偏振光相对振幅的衰减。而都是已知的,可通过测量和,然后通过计算机算出。简化:设定P轴为零点,正对光束行进方向,逆时针旋转为正,顺时针旋转为负,设定1/4波片的快轴(FA)倾斜+45度,设线偏振光的电矢量E与P轴的夹角为。则出射光为振幅为,相位差为或的等幅椭圆偏振光。注意:等幅椭圆偏振光和圆偏振光的区别,等幅椭圆偏振光是指在P轴和S轴方向幅度相同的偏振光,圆偏振光是指在各个方向幅度都相同的偏振光。此时有=1,故=,改变起偏器方位角使=0或π,这时反射光为线偏振光,因此可以通过测量来确定,而只与反射线偏振光的电矢量振动方向有关可通过检偏器的方位角θ来测定(θ在第一象限时,=θ,在第四象限时,=—θ)。由此可见问题得到了大大的简化。二、迈克尔逊干涉仪测量薄膜厚度与折射律思路:迈氏干涉仪产生干涉条纹的原理等效于以、为上下表面的空气层的等倾薄膜干涉。干涉条纹的明暗决定于光程差与波长的关系,用白光照明时,只有在d=0的附近才能在M1、M’2交线处看到干涉条纹,这时对各种光的波长来说,其光程差均为(反射时附加),故产生直线黑纹,即所谓的中央条纹,两旁有对称分布的彩色条纹。d稍大时,因对各种不同波长的光,满足明暗条纹的条件不同,所产生的干涉条纹明暗互相重叠,结果就显不出条纹来。只有用白光才能判断出中央条纹,利用这一点可定出d=0的位置。当视场中出现中央条纹之后,在M1与A之间放入折射率为n、厚度为的透明物体,则此时程差要比原来增大因而中央条纹移出视场范围,如果将M1向A前移d,使,则中央条纹会重新出现,测出d,可由下式若已知可求出折射率n;若已知n,可求出。这两个实验所要测的物理量...