2022-2023学年高二物理竞赛课件：薄膜系统光学特性的矩阵计算方法

薄膜系统光学特性的矩阵计算方法 2 单层膜是光学薄膜中最基本的单元, 由三层介质构成。光入射至单层介质膜，在膜层中有电磁场分布，对三层介质的场量分析时以麦克斯韦电磁理论为依据。 薄膜系统光学特性的矩阵计算方法 n1 n2 n3 EiI HiI 界面I 界面II HrI ErI krI kiI 1 2 EtI ktI EiII HiII AI AII ErII H’rII E’rII 3 EtII HtII ktII 界面I AI 界面II 2 n2hcos2 AII ’2 一、单层膜 根据电磁场理论，在两种介质面上电场E和磁场H的切向分量保持连续: 3 4 特征矩阵 5 二、双层膜和多层膜 每个单层膜都有他的特征矩阵M(h)，周期数为N的多层膜总的特征矩阵等于N个M(h)相乘的结果 EII HII = MII EIII HIII EI HI = MII EIII HIII MI EI HI = M E(p+1) H(P+1) 其中M＝MIMII…MP 6 7 光的衍射现象：光波在空间传播遇到障碍时，其传播方向会偏离直线传播，弯入到障碍物的几何阴影中，并呈现光强的不均匀分布的现象。 7 8 泊松亮点：泊松，菲涅耳，阿喇果（实验）（1818年） 实质解释 半波带法 光 的 衍 射 应用 单缝、圆孔衍射现象、条件、应用 光学仪器的分辨率 惠更斯—菲涅尔原理 分析方法 解 释 主要内容 光栅衍射现象、条件、应用 菲涅尔衍射 夫琅和费衍射 X射线衍射 分类 积分法 10 D>1000时，衍射效应很弱，光线几乎直线传播。但在影界边缘，衍射现象仍不可忽略。 1000 >D> 时，衍射现象显著，出现了与光孔形状对应的衍射图样。 D接近时衍射效应强烈，向散射过渡。 光的衍射是光的波动性的主要标志之一 当D <<时，瑞利散射；当D/10时，米氏散射； 设D为光孔线度，为波长 11 屏幕 D较大时，光是直线传播的 D很小时，衍射现象明显 阴 影 屏幕 不但光线拐弯, 而且在屏上出现 明暗相间的条纹。 * S 衍射屏 观察屏 D  例1.  * S L L 透过手指缝看日光灯，也能看到衍射条纹。 例2. 12 $