測量透明薄膜折射率的理論研究論文答辯ppt

1、題目：測量透明薄膜折射率的理論研究,學(xué) 生：劉韻杰指導(dǎo)老師：李艷玲,江西理工大學(xué) 信息工程學(xué)院 光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 121班,畢業(yè)論文答辯,本次演講主要內(nèi)容：,1、課題研究的背景意義及應(yīng)用2、常見折射率的測量方法3、邁克爾遜干涉儀法測量薄膜折射率4、小結(jié)5、致謝,一、課題研究的背景意義及應(yīng)用,薄膜技術(shù)一直是光學(xué)材料科技研究的熱點(diǎn)，尤其是近年來，隨著納米級(jí)薄膜技術(shù)的迅速發(fā)展，薄膜技術(shù)及薄膜材料已成為當(dāng)代真空技術(shù)及材料

2、科學(xué)研究中最活躍的領(lǐng)域之一，并在新科學(xué)技術(shù)革命中，具有舉足輕重的地位。 二十世紀(jì)八十至九十年代，表面微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)和微米薄膜制備的發(fā)展推動(dòng)了大規(guī)模集成電路、薄膜集成電路、光集成器件、薄膜傳感器件、光電子-磁光電子器件和高質(zhì)量的光學(xué)薄膜等技術(shù)的進(jìn)步。薄膜技術(shù)作為現(xiàn)代光學(xué)的核心技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中占有著十分重要的地位，從航天衛(wèi)星等空間探測器到集成電路、激光器件、生物芯片、液晶顯示以及集成光學(xué)，在很大程度上取決于薄膜技術(shù)的發(fā)展。薄膜技

3、術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家光電信息等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展水平的關(guān)鍵。,折射率是反映光學(xué)材料的重要特征參數(shù)，是光與介質(zhì)相互作用時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)光學(xué)材料折射率的測量有助于光學(xué)元件、光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；利用折射率可以進(jìn)行較純物質(zhì)和復(fù)雜的混合物成分及化學(xué)結(jié)構(gòu)分析。因此，折射率有很多應(yīng)用，比如，色散，光纖通信，梯度折射率介質(zhì)和極慢光速等。,,色散,當(dāng)復(fù)色光在介質(zhì)界面上折射時(shí)，介質(zhì)對(duì)不同波長的光有不同的折射率，各色光因折射角不同而彼此分離。,材料

4、的折射率隨入射光波長的增加而減小的性質(zhì)，稱為折射率的色散。對(duì)于任何所考慮的波長，材料的色散稱為色散=dn/dλ，這個(gè)值可由色散曲線來確定。,1672年，牛頓利用三棱鏡將太陽光分解成彩色光帶，是人類首次的色散實(shí)驗(yàn)。,,光纖通信,光纖通信是世界新技術(shù)發(fā)展革命的重要標(biāo)志，也是現(xiàn)代通信的主要支柱之一。今年是光纖發(fā)明的50周年。其應(yīng)用非常廣泛，衛(wèi)星通訊，電纜，公共電信網(wǎng)，飛船內(nèi)，飛機(jī)內(nèi)，艦艇內(nèi)，礦井下，軍事上，醫(yī)學(xué)上。,光纖通信的傳輸結(jié)構(gòu),二、常

5、見折射率的測量方法,幾何方法——最小偏向角法,,(1),在△BCD、在△BFD，中，可得,(2),聯(lián)合(1)、(2)，得：,(3),只需把頂角α和最小偏向角測出便可以得到折射率該方法的優(yōu)點(diǎn)是精度高，折射率的測量范圍不受限制，不需要已知折射率的標(biāo)準(zhǔn)塊。缺點(diǎn)是測量時(shí)測角儀的調(diào)整較復(fù)雜,測量最小偏向角的手續(xù)繁多。,臨界角法,該方法具有結(jié)構(gòu)簡單、快速、操作簡便等特點(diǎn)，一般用于液體介質(zhì)折射率的測量。,物理光學(xué)法——楊氏雙縫法,在楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，用

6、已知波長為的單色光作為單色光源，在接收屏點(diǎn)P處觀察到第k1級(jí)亮紋所在的位置。如圖2-7所示，將一厚度為d的待測透明薄膜插入光源S1發(fā)出的光束途中，點(diǎn)P處的條紋則為第k2級(jí)亮紋的位置。,插薄膜前的光程差為：,薄膜后的光程差為：,聯(lián)立上述兩式，得：,該方法的優(yōu)缺點(diǎn)：,此方法成像系統(tǒng)測量關(guān)系簡單，而且條紋間距和縫與屏寬呈線性，為測量帶來很大的方便。但對(duì)某一特定的光，為增大條紋間距，必須增大縫與屏之間的距離L，L的增減會(huì)帶來系統(tǒng)長度的增加。,劈

7、尖法,牛頓環(huán)法,三、邁克爾遜干涉儀法測量薄膜折射率,邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)和光路圖,S E G2 D G2 E P,S E M2 E P,光路1的線路：,光路2的線路：,測量時(shí)，將待測薄膜置于光路2過程中，即M2臂下。產(chǎn)生的光程差為：,在插入光路中時(shí)，注意觀察并記錄計(jì)算機(jī)中干涉條紋移動(dòng)的條數(shù)N2，條紋變化為：,光程差每改變?=λ，條紋就移動(dòng)

8、一環(huán)，所以，折射率為：,該方法的優(yōu)缺點(diǎn)：此方法原理直接簡單,但插入瞬間過程條紋移動(dòng)數(shù)目不易精確計(jì)數(shù),對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn),對(duì)應(yīng)解決辦法,采取CCD攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)數(shù)方法,對(duì)應(yīng)解決辦法,借助透射光柵帶來的光程差抵消M1、M2之間的光程差,條紋自動(dòng)計(jì)數(shù)器,圖像預(yù)處理流程圖,采取CCD攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)數(shù)方法,基于邁克爾遜干涉儀的白光條紋干涉法,設(shè)兩反射鏡產(chǎn)生的光程差為s，透射光柵產(chǎn)生的光程差L。,目的：L=2s,由光柵方程得：,聯(lián)立兩式