薄膜干涉显示组织的原理

薄膜干涉的原理如图1所示。如果一束波长为λ的光线E入射到金属试样的薄膜表面上，这束光线的一部分以φ角入射，在空气.薄膜层界面A处反射；其余的部分以ψ角折射，然后从薄膜层.金属界面B反射，这些光线中的一部分在薄膜层.空气界面C处被反射回到D….，其余的部分在C处折射出来与空气.薄膜层界面反射的光叠加，形成反射光束R。反射光束R的强弱是上表面（薄膜表面）反射光与下表面（薄膜下面的金属表面）反射光干涉的结果。

图1    薄膜干涉原理说明图

由于形成膜的方法不同，膜的厚度和特点各异，各种情况的组织显示具体分析说明如下：

（1）试样中的各相具有不同膜厚化学浸蚀、热染色等形成的氧化物膜和硫化物膜是属于这类。由于消光的位相条件是由膜厚决定的，所以膜厚ds不同时，将使不同波长的入射光产生消光效应。例如白光照明条件下，各组织中某相的膜厚ds正好使蓝色波长的光发生消光，则该相所呈现的色彩便是除蓝光外的其余各色的混合，即蓝色的互补色-黄色。同样，组织中另一相的膜厚ds恰好使红色波长消光，则这一相呈现青色（红色的互补色）。这就形成了彩色衬度。

合金中某相的膜厚，随着形成条件而改变，因此同一相所显示的色彩也相应变化。由于干涉膜的生长总是由薄到厚，因此干涉色的变化是有规律的。在可见光范围，蓝光波长较短，因而总是它先发生消光，随着膜厚增加，其余各色光按波长由短到长依次发生消光，显示出对应的互补色色彩的顺序。当膜较厚时，可能有几个波长同时消光；当膜更厚时，所有波长都可能消光，便看不到色彩了。对金相试样来说，要通过试验选定一个合适的条件，得到最佳的彩色衬度。

（2）试样表面形成一层厚度均匀的不吸光薄膜在真空蒸发镀膜的条件下，试样表面形成一层厚度基本上相同的干涉膜，这时各相间衬度的提高，仍是依赖于干涉产生的消光效应。与上述不同的是，不同波长光线的消光效应，是与各相的光学常数（折射率，吸收系数）不同密切相关。选择适当的蒸发镀膜材料和膜的厚度，可以使组织上某一相的反光能力在某一特定波长下减弱到最小，其余各相反光能力也因此而大大减小，但未达到最小值，从而使各相间的衬度提高。