作者：彭曉韜

日期：2020.04.28

[文章摘要]：薄膜干涉是一種日常生活中很常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，對(duì)其干涉條件也有比較系統(tǒng)性的研究。但就自然光(太陽(yáng)光)條件下，往往大于一定厚度的薄膜(也是為什么叫薄膜干涉而不叫膜干涉的原因所在)是不會(huì)出現(xiàn)干涉的，而厚度小到與可見(jiàn)光波長(zhǎng)相近的肥皂泡，甚至接近分子直徑的油膜卻可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這就與光程差大于光的半波長(zhǎng)即可產(chǎn)生干涉的條件相背。也與光是具有動(dòng)能與動(dòng)量的粒子假設(shè)相背：光子為什么不會(huì)穿透薄到與分子直徑接近的油膜，反而會(huì)在分子表面與底面形成反射？本文就此提出一些不成熟的看法與想法，供有興趣進(jìn)一步研究者參考。

一、薄膜干涉現(xiàn)象及機(jī)理簡(jiǎn)介

從上圖一和二可知：在太陽(yáng)光照片下，空氣中分布較均勻的微小水滴可使太陽(yáng)光產(chǎn)生散射并形成類(lèi)似薄膜干涉一樣的彩虹。其機(jī)理是：水滴表面的散射光與入射進(jìn)水滴并被水滴內(nèi)表面反射出來(lái)的透射光合并并照射到人眼時(shí)，其復(fù)合后的光的主頻會(huì)因入射進(jìn)入水滴內(nèi)部再被反射而透射出來(lái)的光程差主要與視角度有關(guān)而出現(xiàn)不同顏色的光帶：波長(zhǎng)與光程差相同或相近或成倍數(shù)關(guān)系的光將得到加強(qiáng)，其它波長(zhǎng)的光將變?nèi)?。光程差小的?fù)合后得到加強(qiáng)的光的頻率偏高而呈現(xiàn)出藍(lán)色光帶，反之呈現(xiàn)出紅色光帶。視高度大于太陽(yáng)視高度的水滴產(chǎn)生的光程差隨視高度減小，因此，紅光帶在下方，藍(lán)光帶在上方；而視高度小于太陽(yáng)視高度的水滴產(chǎn)生的光程差隨視高度增大，因此紅光帶在上方，藍(lán)光帶在下方。這就是彩虹為什么會(huì)出現(xiàn)上下顏色顛倒的原因所在。

圖四：薄膜干涉動(dòng)圖

一．光學(xué)薄膜的原理及應(yīng)用

簡(jiǎn)單地說(shuō)，整個(gè)光學(xué)薄膜的物理依據(jù)就是光的干涉。

所謂光學(xué)薄膜，首先要薄，然后要產(chǎn)生一定的光學(xué)效應(yīng)。

“薄”的程度：

A)定性描述，光學(xué)薄膜的厚度要和入射光波長(zhǎng)可以相比擬。

B)物理意義：能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的膜層。

薄膜光學(xué)是物理光學(xué)的一個(gè)重要分支，它研究的對(duì)象是膜層對(duì)光的反射、透射、吸收以及位相特性、偏振特性等。

光在通過(guò)分層媒質(zhì)時(shí)，來(lái)自不同界面的反射光、透射光在光的入射及反射方向上產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象，利用這種干涉現(xiàn)象，通過(guò)改變材料及其厚度等特性來(lái)人為控制光的干涉，根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)光能的重新分配。

光學(xué)薄膜可以分為兩大類(lèi)：

A)光學(xué)薄膜：光橫穿過(guò)薄膜進(jìn)行傳播。

B)薄膜波導(dǎo)：光沿著平行薄膜界面的方向在薄膜內(nèi)傳播。

光學(xué)薄膜在光學(xué)系統(tǒng)中的作用：

A)提高光學(xué)效率、減少雜光，如減反膜(增透膜)?

作者：彭曉韜

日期：2019.11.15

[文章摘要]：彩虹與薄膜干涉現(xiàn)象是最常見(jiàn)的一種自然物理現(xiàn)象。人們對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理也已經(jīng)十分清楚了。但對(duì)其真正的物理意義并未獲得人們應(yīng)有的重視與關(guān)注。其最主要的物理意義是明確地告訴人們：光為變化的電磁場(chǎng)而非單一頻率的光粒子，光更不可能是所謂的波粒二象性的怪物。本文通過(guò)重點(diǎn)敘述光在薄膜干涉過(guò)程中的變化過(guò)程來(lái)認(rèn)證光非單一頻率的光子或攜帶與頻率成正比動(dòng)能和能量的光量子。

一、彩虹與薄膜干涉現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)理

從上圖一和二可知：在太陽(yáng)光照射下，空氣中分布較均勻且界面較平順的微小水滴群可使太陽(yáng)光產(chǎn)生干涉并形成類(lèi)似薄膜干涉一樣的彩虹現(xiàn)象。其機(jī)理是：水滴表面的散射光與入射進(jìn)水滴并被水