光學厚度和有效光學厚度的定義是什麼?

時間 2021-05-31 13:03:50

1樓:潘安

在光學裡,光程(Optical path)是指在相同時間內光線在真空中傳播的距離。借助光程的概念,可把光在不同介質中所走過的路程折算成為真空中的路程長度,這樣便於在同一標準下比較光在不同介質中所走路程的長度。

所以在現實中,光經過乙個物質(折射率為n)行進一段距離d,則光程為

,其中l是光程,n是折射率,d是物理長度

光程差(optical path difference)顧名思義,即為兩束光光程之差,在幾何光學和波動光學中光的干涉、衍射及雙折射效應等的推導過程中都具有重要意義。

在薄膜光學裡,定義了厚度的概念有三種:幾何厚度、光學厚度和質量厚度

幾何厚度表示的是薄膜膜層的物理厚度;

幾何厚度與薄膜膜層折射率的乘積稱為光學厚度;

質量厚度的定義是單位面積上的質量,若已知薄膜膜層的密度,則可以換算成相應的幾何厚度。

可以看到光學厚度的定義實質就是光程。

有效光學厚度,也即有效光程(差),指的是光經過薄膜前後面反射的光束干涉的光程差。這個光程差對干涉的影響是以 為週期的。所以無論是多厚的薄膜,光程差都可以簡化成單個波長範圍內,即有效光學厚度。

,k為整數。

2樓:河邊草

不好意思,題目沒有看清楚,不過原回答作為科普就不刪了。

光學厚度是折射率乘以物理厚度,nd

如果是薄膜,光垂直入射後從上下兩個表面反射,光程相差2nd。

但是在斜入射的情況下,光在薄膜中跑的距離變長了,但是上下表面兩個反射的光程差卻變小了!反直覺吧

於是定義了有效光學厚度:nd.cosθ

一般的厚度,都是直接拿卡尺量。但是有些場合,厚度之外,還需要……例如,光的薄膜干涉,大家在

肥皂泡上看到的七彩顏色,

在水窪中的機油油膜上看到的七彩顏色

在眼鏡片,鏡頭上看到的顏色或者沒有顏色,

都是薄膜干涉的結果。

此時,同樣的物理厚度,不能夠準確描述光通過一層物體時的延遲——畢竟不同物質的折射率不同——也就是靠著這些不同,才使我們可以鍍製出各種增透膜,反射膜,分光鏡……

於是,定義了「光學厚度」:nd

乙個薄一點但材料折射率大的膜層,與乙個厚的低折射率膜層,其效果是非常類似的。

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