毕业设计（论文）-半波损失在透明薄膜干涉理论.doc

西安文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业论文（设计）题 目 半波损失在透明薄膜干涉理论 中的分析和应用 专业班级 09物理学 学 号 学生姓名 指导教师 设计所在单位 西安文理学院 2013年 5 月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题 目半波损失在透明薄膜干涉理论中的分析和应用学生姓名学 号07101090109专业班级09物理学（1）班指导教师职 称讲师教 研 室物理学毕业设计（论文）任务与要求一、研究目标及内容：1、了解薄膜干涉理论的光程差的概念2、半波损失概念，利用菲涅尔公式，讨论半波损失的发生的条件。3、利用半波损失条件分析薄膜干涉的光程差的关系二、学生主要完成的任务：1、查阅半波损失和薄膜干涉理论相关资料和书籍。2、按论文进度进行写作，同时翻译一篇主要英文参考文献；3、熟悉毕业论文写作规范； 4、按西安文理学院论文要求，认真检查自己所写论文，无误后提交。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容12.17-12.282.25-3.153.16-4.14.2-4.154.16-5.15.1-5.135.13-5.175.18 选题提交任务书，开题报告查阅相关论文、文献的阅读提交论文框架，充分阅读文献 文章初稿的写作 文章二稿的写作 文章三稿的写作及修改 提交定稿准备答辩，同时根据指导教师和评阅教师意见作出修选题；开始日期 2012年12月28日 完成日期 2013年5月18日 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目半波损失在透明薄膜干涉理论中的分析和应用学生姓名学 号07101090102专业名称物理学指导教师开题时间2013-2-25班 级0901一、选题目的和意义：半波损失在物理学中是个相对重要的概念，它指的是反射时入射波与反射波振动方向相反，二者相位差为 的现象，比如驻波实验中的反射波与入射波就有半波损失现象。我们接触半波损失概念最多的地方应该是波动光学，突出表现在光的薄膜干涉实验中对光程差进行分析计算时必须考虑半波损失引起的额外光程差，即。像牛顿环实验的中央暗纹对应的光程差就只有半波损失引起的额外光程差。如此重要的概念由于分析比较麻烦，在一些文献和教材中只是对其作了简单介绍，以至于很多学生对半波损失的概念理解不全面，并且经常混淆半波损失与透明干涉薄膜理论中额外光程差的区别。本文将对以上问题进行研究，纠正一些像“光从光疏介质射入光密介质时，反射光具有半波损失”“额外光程差就是半波损失”等这类错误的认识，同时指出半波损失在透明薄膜干涉理论中的应用。这个题目的探究将促使学生对半波损失概念有一个全面准确的认识，为光学的学习奠定一个坚实的基础。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势：半波损失现象是大学物理教学和研究的典型问题，许多文献从不同角度对此进行了探讨。一种研究的方法是是从菲涅尔公式（ , , , ）出发，通过电磁理论对半波损失进行解释，然后研究不同入射角度下反射和折射光的相位与入射光相位的差别，从而得出半波损失存在的条件。这是文献中采用最多的方法。另一种研究方法是用洛埃镜与维纳驻波实验作为半波损失存在的现实依据，然后用菲涅尔公式解释。总之，菲涅尔公式是各种研究的核心，这是由于光的本质是电磁波，而菲涅尔公式正是从电磁理论出发分析光在介质中入射光、折射光、反射光三者振动矢量关系的，因此我的文章也将从菲涅尔公式出发进行研究。三、主要研究内容：1.主要对半波损失和薄膜干涉的研究意义做简要说明。2.几何法计算薄膜干涉的光程差。3.列举牛顿环和维纳驻波实验指出几何法计算出光程差的不足，进而提出半波损失的概念。说明半波损失和额外程差这两个概念的关系，得出一些结论。4. 运用电磁波的边值关系推到菲涅尔公式，由菲涅尔公式给出半波损失的理论解释。同时分析得出半波损失的发生条件。5.薄膜光学的基本概念介绍，以及透明薄膜干涉理论的发展历程以及薄膜的应用。指导教师意见及建议：半波损失在物理学中是个相对重要的概念，本文通过菲涅尔公式出发，研究电磁波在反射折射前后的振动矢量变化情况，得出半波损失的发生条件。详细分析在薄膜干涉理论中光程差及额外程差的具体形式，说明半波损失和额外程差这两个概念的关系，得出结论，通过理论和实践相结合了解认识半波损失在薄膜干涉理论中的应用。学生能够根据要求搜集资料，并按照论文要求逐项完成各项任务。同意开题 签字： 年 月 日教研室审核意见： 签字： 年 月 日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题 目半波损失在透明薄膜干涉理论的分析及应用学生姓名朱礼鹏学 号07101090102专业名称物理学指导教师张雷检查时间2013-4-27班 级09级1班毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况1、二月份确定开题报告，查阅资料，已经查看找了20余本图书相关内容和40余篇论文，认真撰写论文提纲，逐项、逐点，丰富论文写作内容，联系教师修改论文提纲和标题。2、三月份按照西安文理学院毕业论文写作规范，完成自己论文写作。认真检查自己所写论文，并且每周和指导老师见面，讨论完成论文情况。3、熟悉毕业论文写作规范，多次修改，现已完成初稿和第二稿的修改。基本上已经完成了所有框架构造。指 导 教 师 意 见该学生能够根据论文进度要求，收集资料，查阅文献，认真完成论文写作提纲，熟悉毕业论文写作规范。按照西安文理学院论文要求，认真检查自己所写论文，并且每周和指导老师见面，讨论完成论文情况，现已完成初稿和第二稿的修改。签字： 年 月 日教研室意见签字： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名朱礼鹏学 号07101090102专 业物理学班 级0901毕业设计（论文）题目半波损失在透明薄膜干涉理论中的分析和应用设计（论文）起止时间 2013年 12 月18日至 2013 年5月18日指导教师评语：（应从选题、收集资料与运用、论点、论述依据、结论、论证方法、写作规范以及日常表现等方面对论文进行评述。）建议成绩：指导教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名朱礼鹏学 号07101090102专 业物理学班 级0901毕业设计（论文）题目半波损失在透明薄膜干涉理论中的分析和应用设计（论文）起止时间 2013年12月18日至2013年5月18日评阅教师评语：（应从选题、写作规范、问题论证或说明效果等方面对论文进行评述）建议成绩：评阅教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名朱礼鹏学 号07101090102专业名称物理学答辩时间2013年5 月22日答辩地点C0509指导教师张雷题 目答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称张相武邓麦芹王烨提问及回答情况记录： 记录人签字： 年 月 日答辩成绩：答辩小组组长签名： 年 月 日毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级学院答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日注：1、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%；2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。3、论文等级分优秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（60分）。半波损失在透明薄膜干涉理论中的分析和应用摘要：本文先用几何光学计算薄膜干涉理论的光程差，发现计算结果与实验结果产生了分歧，为了解决这个问题，引出半波损失的概念。从光的电磁波本质出发，运用电磁波在介质界面满足的边值关系推导出了菲涅尔公式，理论上证明半波损失这一概念的合理性。并且讨论了半波损失发生的条件，用这个条件分析薄膜中的反射光、折射光和入射光的相位变化。在此基础上，给出了薄膜干涉理论中考虑了额外光程差后的总光程差。最后介绍了薄膜光学中反射率这一常用概念，进而计算了多光束干涉情况下的反射率。以增透膜和增反膜为例介绍了薄膜光学的发展历程以及光学薄膜在现实生活和科研中的应用。关键词：半波损失；薄膜干涉；菲涅尔公式；相位差On analysis and application of half wave loss in transparent thin-film interference theory Abstract：This article begins with calculating the difference of optical path of thin-film interference with geometrical method. Its a patty to found that many experiments gave a contrary result. In order to solve this issue, I introduced the conception of half wave loss. And then on the base of the knowledge which the nature of light is electromagnetic wave, I put out Frenel equations according to the boundary conditions of two mediums interface. What we have done above can prove that half wave loss is logical in theory. And then we also discussed the condition that half wave loss can occur. With the guidance of this condition, I have discussed the phases difference between an incident ray and reflected and refracted rays. Then we obtained the true difference of optical path when considered the extra difference of optical path. At the last chapter, I introduced the conception of reflectivity at first. Besides, I calculate the reflectivity of multiple beams. And at last I take non-reflecting films and high reflecting film as an example to introduce optical films history and its application in our life and scientific study.Key words：half wave loss; thin-film interference; Frenel equations; phase difference目录目录第1章 绪论11.1 选题的目的与意义11.2本课题的发展趋势11.3 本课题主要讨论问题1第2章 薄膜干涉22.1薄膜干涉的分析22.2实验验证32.2.1维纳驻波实验32.2.2牛顿环实验3第3章 半波损失53.1半波损失的概念53.2菲涅耳公式53.3半波损失的发生条件8第4章 半波损失与额外光程差104.1薄膜干涉的光程差104.2半波损失与额外光程差的关系11第5章半波损失在透明薄膜干涉理论中的应用125.1薄膜光学中的重要概念125.2薄膜技术的发展和应用14结束语16致谢17参考文献18第1页西安文理学院本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 选题的目的与意义半波损失在物理学中是个相对重要的概念，它指的是反射时入射波与反射波振动方向相反，二者相位差为 的现象，比如驻波实验中的反射波与入射波就有半波损失现象。我们接触半波损失概念最多的地方应该是波动光学，突出表现在光的薄膜干涉实验中对光程差进行分析计算时必须考虑半波损失引起的额外光程差。像牛顿环实验的中央暗纹对应的光程差就只有半波损失引起的额外光程差。如此重要的概念由于分析比较麻烦，在一些文献和教材中只是对其作了简单介绍，以至于很多学生对半波损失的概念理解不全面，并且经常混淆半波损失与透明干涉薄膜理论中额外光程差的区别。本文将对以上问题进行研究，纠正一些像“光从光疏介质射入光密介质时，反射光具有半波损失”“额外光程差就是半波损失”等这类错误的认识，同时指出半波损失在透明薄膜干涉理论中的应用。这个题目的探究将促使学生对半波损失概念有一个全面准确的认识，为光学的学习奠定一个坚实的基础。1.2本课题的发展趋势半波损失现象是大学物理教学和研究的典型问题，许多文献从不同角度对此进行了探讨。一种研究的方法是是从菲涅尔公式出发，通过电磁理论对半波损失进行解释，然后研究不同入射角度下反射和折射光的相位与入射光相位的差别，从而得出半波损失存在的条件。这是文献中采用最多的方法。另一种研究方法是用洛埃镜与维纳驻波实验作为半波损失存在的现实依据，然后用菲涅尔公式解释。总之，菲涅尔公式是各种研究的核心，这是由于光的本质是电磁波，而菲涅尔公式正是从电磁理论出发分析光在介质中入射光、折射光、反射光三者振动矢量关系的，因此我的文章也将从菲涅尔公式出发进行研究。1.3 本课题主要讨论问题本文将从计算薄膜干涉理论出发，指出几何光学和波动光学的优缺点，提出半波损失和额外光程差的概念以及二者的区别和联系，纠正一些文献中对半波损失概念的误解。接着介绍薄膜光学中的相关概念，以增透膜和增反膜为例介绍薄膜光学的发展历史和应用。第2章 薄膜干涉2.1薄膜干涉的分析光经过薄膜后干涉的光路图如图1所示。图2.1 薄膜干涉光路图由光的干涉理论可知，光线2,3的实际光程差为： (式1-1) 从图中可以计算出：,其中为薄膜厚度。 (式1-2) (式1-3) 由（1-2）（1-3）两式可得：2 （式1-4） 上式也可以表达为： （式1-5） （4）（5）式是由于光经过不同路径产生的光程差，相位差，这是从几何光学中得到的。由干涉理论可知干涉条纹处的合振幅为： （式1-6） 当，干涉相长；当，干涉相消。然而，几何光学是比较粗糙的，它只强调光的直线传播，却不能反映光波的振动方向和相位关系。那么，这里所求的相位差究竟是不是引起干涉时的那部分相位差呢?2.2实验验证2.2.1维纳驻波实验入射波和反射波相遇时会行成驻波，驻波具有波节和波腹。波节是振幅最小的地方，波的强度也最小；波腹是振幅最大的地方，相应的强度也最大。1890年维纳发现光的驻波实验34。单色光垂直照射到上面镀有反射率高的银膜的平板M上（如图）。上面斜放着另一透明的玻璃片G，其间夹角很小（不过几分）。G上涂有一层感光乳胶。图中一些平行于M的平面表示驻波的波腹。在波腹的平面与乳胶面相交的地方，乳胶感光并在显影后变黑，波节的地方不变黑。实验的结果是：乳胶片和反射平面M接触的地方没有感光。表示在这个地方是波节，从而证实光波也能形成驻波，同时也证明了入射波和反射波的电矢量振动方向相反。这个实验也就是告诉我们，入射光仅仅是由于反射便在反射点处发生了相位改变，从振动方向相反可以看出相位至少相差半个周期（相位跃变）。图2.2 维纳驻波实验2.2.2牛顿环实验牛顿环实验装置图简图如图3所示56。它是把一个曲率为R的平凸透镜放在一块平整玻璃板上，在两者之间形成厚度不均的空气薄膜，设任意地方空气膜厚度为d,当一束光垂直入射在平凸透镜上时，部分光束先被凸面反射回去，另一部分进入空气层后，遇到平面玻璃板后反射。这两部分光汇聚后经将产生干涉条纹。我们分析一下可知道，两部分反射光的经过不同路径后产生的光程差为，当在D处时,，所以，那么因此相位差，理论分析在中央应该是形成一个明纹。出人意料的是实验图像显示中央是暗纹,如图4，这就说明实验结果给出的光程差。可是这个到底从哪来的呢？图2.3 牛顿环实验装置图2.4 牛顿环干涉图样第3章 半波损失3.1半波损失的概念众所周知，沿着一列横波的传播方向上，每隔半个波长的两点处的振动方向相反。机械波的驻波波形是可见的，我们观察到入射波和反射波的振动方向相反，这在波腹处表现最为明显。这样想：要是入射波的振动方向与反射波的振动方向相同，那么入射波还至少需要向前传播半个波长的距离。但是从机械波的驻波实验中观察到的是，仅仅是由于反射，并没有向前传播半个波长，就造成了入射波和反射波的振动方向改变。这种现象在光波中也是存在的，上面说到的维纳驻波实验就是证明了光也可以形成驻波。我们把仅仅由于反射而引起的振动方向的变化的现象叫做半波损失。概括的讲就是：在波的传播过程中，通常每隔半个波长，振动矢量的方向相反，现在则是在同一地点（界面的入射点），而不是相隔半个波长处，仅仅是由于反射，振动方向就相反了，所以称为半波损失7。3.2菲涅耳公式我们已知光的本质是电磁波，那么光在界面的反射、折射均符合电磁波的反射折射规律。在前面说过，几何光学是门粗糙的学科，没有反映光的电磁波本质。因此，在进行精确研究时必须回归的能反映光的振幅、相位等波动特征的波动光学中。设入射波、反射波、折射波的频率相同，电场强度分别为、。波矢量分别为、.则它们的平面波表示为： （式3-1） （式3-2） （式3-3）每一个波矢可以分为两个独立的偏振波，所以需要分别讨论垂直于入射面和平行于入射面的两种情况。(1)E垂直于入射面，用、表示各电矢量大小，如图5。图3.1 入射面 图3.2 入射面当界面上自由电流密度=0，边值条件为： （式3-4） （式3-5）那么 （式3-6） （式3-7）所以 （式3-8） （式3-9）由式（3-6）（3-10）以及折射定律 （式3-10）可得： （式3-11） （式3-12）（2）E平行于入射面，用、表示各电矢量的大小，如图6。边值关系为 （式3-13） （式3-14）又（3-14）式用电场表示为: （式3-15）联立是（3-11）（3-14）（3-16）可得： （式3-16） （式3-17）式（3-12）（3-13）（3-17）（3-18）称为菲涅尔公式8-11，、分别称为反射系数和透射系数。图 绘出了光学玻璃（）和空气界面（）中，在（光疏介质进入光密介质）和（光密介质进入光疏介质）两种情况下，反射系数，透射系数随入射角的变化曲线12-14。其中表示布儒斯特角，当入射光等于布儒斯特角时，反射光和折射光的产播方向相互垂直。表示全反射角，当光从光疏介质进入光密介质时，入射角大于全反射角时，只存在反射光而没有折射光。（a） （b）图3.3 、随入射角的变化关系菲涅尔公式不仅给出了入射波、反射波、折射波三者的振幅关系，同时也给出了三者的振幅关系。当时，,。即反射波电场与入射波电场可能反向。这现象称为反射过程中的半波损失现象，这是电磁波在介质表面的面值关系给出的结论。由此可见半波损失现象是客观存在的，不仅实验证实了它的存在，而且菲涅尔公式从理论上也给出了合理的解释。3.3半波损失的发生条件由菲涅尔公式我们就可以分情况讨论反射波、折射波与入射波之间的关系，从而找出在哪些情况下可以发生半波损失现象。我们这样想，在菲涅尔公式中如果最后结果小于零，就证明反射光和折射光各分量相对于入射光相应分量的方向相反。基于这一点，剩下的工作就是分析菲涅尔公式四个式子的正负了，很明显我们应该分类讨论。（1）折射光与入射光的相位从菲涅尔公式和看出，入射角在0到区间内不论取何值，0、0，均为正值，即表明折射波和入射波的相位总是相同，换句话说，折射波不发生半波损失。图10也是如此。（2）反射光与入射光的相位由和两式看出，一直是正的，可正可负，等于无穷大时，则，我们把这时对应的入射角称为布儒斯特角。此时，当， 的大小要视的正负而定：当时，即(即光从光疏介质进入光密介质)，0；当时，(即光从光密介质进入光疏介质)，0。当时，0，0。若（），0，0,即分量反向，分量反向；若（），0，0，即分量不反向，分量不反向。当时，0，0。若（），0，0，即分量不反向，分量反向；若（），0，0，即分量反向，分量不反向。考虑，当正入射时（），反向，不反向，并且，如图 11(a)所示，所以合成的反射光的矢量相对射光的矢量反向，发生半波损失；当掠射（）时，均反向，且，如图11（b） 所示，所以所以合成的反射光的矢量相对射光的矢量反向，发生半波损失。图3.4 正入射和掠入射时的相位变化综上所述，我们得出半波损失发生的条件是：入射光从光疏介质进入光密介质时，在掠射或者正入射两种情况下，会发生半波损失。虽然其他情况下，分量的振动方向相反，但如果未满足这一条件，也不可能实现振动方向相反。假设，由下图看出，即使分振动反向，但这时合振动方向并不相反，相位差不是，不能称为发生半波损失。3.5 矢量的合成第4章 半波损失与额外光程差4.1薄膜干涉的光程差薄膜干涉一些分析已经在前面做了，现在考虑薄膜两侧介质相同时的几种情况，运用菲涅尔公式分析如下图1516。图4.1 薄膜上下表面的反射其中(a)为，；(b)为，； (c)为，； (d) 为，。在这几种情况下光1，2的、分量总是相反，所以合矢量的方向也相反，这样二者之间必然存在一个半波长所对应的附加相位差，也可以说二者存在半个波长的额外光程差。从上面对半波损失的讨论中知道，发生半波损失的入射光和反射光之间振动方向几乎相反，那么相位之间必然有的差值，用波长表示为。那么这部分相位差也必将影响干涉合振动处的，即，其中 （式4-1）那么，我们在讨论薄膜干涉问题时，首先要考虑的问题是判断是否发生了半波损失现象。下面我们接着解决薄膜干涉光程差问题。在第一部分已经计算出了由于光路不同而引起的光程差，那么在具体计算时，考虑半波损失问题后总的光程差应该是，实际光程差与半波损失引起的额外光程差之和，即， （式4-2）当时，表示没有发生半波损失。当时，表示发生了半波损失。4.2半波损失与额外光程差的关系从上面的讨论中我们已经很清晰的看到半波损失与额外光程差之间的关系。半波损失是同一介质内，反射光与入射光在反射点发生了半个波长所对应的的相位突变现象；额外光程差则是指经薄膜的上下两界面的反射光由于存在相位差而引入的附加光程。二者不仅有区别，而且有联系，额外光程差是由其中一束反射光的半波损失引起的，分析额外光程差时，对上下两界面分别用菲涅尔公式。二者概念不可以等同或混淆。下面是几种错误的,不全面的表述。如表述1：“薄膜干涉中, 半波损失的产生是薄膜上、下两表面两束反射光之间叠加的结果, 而不是仅与其中的某一条反射光有关.” 表述2: “当光波从光疏介质向光密介质表面入射时, 在反射过程中反射光要产生数值为的相位突变. 它相当于光多走了半个波长, 因而称这种现象为半波损失17”表述3：“总之，在任何情况下，光从光束介质射向光密介质时的反射光都要产生相位突变或半波损失18。”第5章 半波损失在透明薄膜干涉理论中的应用通过以上几个问题的讨论我们看到半波损失在干涉理论中的作用是十分重大的，其在薄膜干涉中典型的应用是增透膜和高反膜，它们是利用在薄膜上下表面反射光干涉相长或相消的原理，使反射光得到增强或减弱19。如今，薄膜光学已经成为光学的一个分支，对光学技术的发展起了重要的作用20。5.1薄膜光学中的重要概念下面先简单的介绍一下薄膜光学的几个概念21。定义反射率，透射率。其中分别为、分别为入射光、反射光和折射光的能量。不计能量损失，有能量守恒可知， （式5-1）则 （式5-2）又 （式5-3） （式5-4） （式5-5）所以 （式5-6） （式5-7）所以我们可以任意的改变反射率和折射率二者中的任意一个量进而控制折射光和反射光的能量。将菲涅尔公式代入式（5-6）（5-7）并考虑在入射角为0的情况下可得23 （式5-8） （式5-9）下面比较一下正入射时，镀膜的玻璃和不镀膜的玻璃表面的反射率大小情况：（1）若光直接入射到的玻璃上时也就是说有4%的光被反射了。（2）若玻璃上镀有一层折射率为的薄膜，假设膜是，则反射率为大约为22，只有1.3%的光能量被反射，所以可以看出增透摸的作用是巨大的。实际上薄膜干涉是多光束干涉，并非前面讨论的双光束那么简单，如图13。下面我们来计算多光束干涉情况下的反射率。设入射光的振幅为1，则（2）（5）等光束的振幅依次为图5.1 多光束干涉； （式5-10） ; （式5-11） ; （式5-12） （式5-13） （式5-14）总反射系数 （式5-15）由斯托克斯定律可知， （式5-16）， （式5-17）故 （式5-18）入射光与反射光的相位差为 （式5-19）总反射率 （式5-20）同样考虑正入射时的情况，此时，代入得 （式5-21）未涂膜时，或，这时这与（5-8）相同。当时，反射率较未镀膜前减小，透过率增大，即该膜具有增透作用，称为增透膜。当时，反射率较未镀膜前增大，透过率减少，即该膜具有增反作用，称为增反膜。5.2薄膜技术的发展和应用1891年丹尼斯.泰勒（Dennis Taylor）在使用他的望远镜时发现望远镜越旧越好，使用的时间越长，看到的象越明亮，他想到可能是由于镜头表面因受腐蚀而产生了折射率较低的薄层所致，后来在它的文章中写到，在使用几年后的普通物镜的火石玻璃透镜上“失泽”现象是十分明显的。我们很高兴的是，能够使这种火石玻璃的拥有者放心，通常用怀疑眼光看待的这层使玻璃“失泽”的薄膜，却正是观测者的“挚友”，因为它增加了物镜的透射率。目前制备光学应用的薄膜的主要方法是真空蒸发法和溅射法，后者在十九世纪中叶就发现了，而前者可追朔到二十世纪初。但在1930年以前，它们不能作为实用的镀膜方法，因为没有获得高真空的真正适用的抽气机，直到1930年出现了油扩散泵机械泵抽气系统以后，制造实用的真空镀膜机才成为可能。三十年代中期德国的鲍尔和美国的斯特朗先后用真空蒸发方法制备了单层减反射膜，这种简单的减反射膜至今在一般的光学装置上还被大量地应用23。在光学系统内有多个反射面的情况下，这种表面反射不仅使能量损失，导致像的亮度降低，而且表面反射光有一部分经过多次或漫反射后成为杂散光。使系统成像质量下降。解决这一矛盾最好的办法就是在反射面上镀一层增透膜以减少表面反射光的能量24，从上面的比较可以明显看出。反之，要减少透射光的能量，增加反射光的能量就在反射面镀一层高反膜。 由于单层膜很难实现高反射和高透射的要求，应用中常采用多层膜系来实现。我们看到照相机镜头上的紫红色或淡蓝色反光，就是上面涂有增透膜的缘故。还有眼睛反光也都是表面镀有一层膜。高反膜的应用也很多。比如登山运动员或滑雪者戴的眼镜的镜片上常常镀有这种膜。除了镀制增透膜和反射膜外，还可以镀制各种性能的多层高反射膜、彩色分光膜、冷光膜以及干涉滤波片1。例如，氦氖激光器谐振腔的全反射镜镀有1519层硫化锌-氟化镁膜系，便可使632.8nm波长的反射率高达99.6%；广泛应用的彩色电视机中的彩色分光膜，是在可见光区内有选择反射性能的薄膜；冷光镜是一种高效能地反射可见光又高效能透射红外光的多层膜系，这种膜系通常镀在电影放映机的反光镜上，以减少胶片或面部受热和增强银幕或面部的照度2526。结束语论文至此已经接近尾声，现在作一总结。本文先计算薄膜干涉理论的光程差，发现计算结果与实验结果产生了分歧，为了解决这个问题，引出半波损失的概念。这样使得半波损失的概念提出不至于那么牵强。后又从光的电磁波本质出发，推导出了菲涅尔公式，理论上证明半波损失这一概念的合理性。并且讨论了半波损失发生的条件，用这个条件分析薄膜中的反射光、折射光和入射光的相位变化。在此基础上，给出了薄膜干涉理论中考虑了额外光程差后的总光程差。最后介绍了薄膜光学