光干渉計の反射波形

質問

光干渉式の測定器を使って膜の厚みを測定する場合、得られた結果から波長－反射率をプロットすると波打ちますが、この波が発生する理由を教えていただけませんか？
私も人に判りやすく説明する機会が出来、困っています。

回答No.1

shun0914

＞波長－反射率をプロットすると波打ちます
波長－反射光強度のことですよね？（入射光強度はたいてい一定だから反射率でもいいですが。）

入射光は入射側の膜の表面と膜厚だけ進んだもうひとつの表面で反射して重なり合って反射光となります。

図で書くと
｜　　　　　｜←－－－
｜　　　　　｜－－－→
と
｜←－－｜－－－－
｜－－－｜－－－→
　　　d
の重ねあわせです（分かりにくいですが）。

この２つの波が強めあう条件で反射光の強度が大きく、打消し合う条件で反射光の強度が小さくゼロになります。用いる光の波長を変えていくと、この２つの条件が繰り返し現れるために波長－反射光強度は波打ちます。

簡単な式を出すほうが分かりやすいのであれば、次の説明ではいかがでしょう。膜の厚さをd、光の波長をλとすると、
１．d＝nλ（n＝0, 1, 2, 3, …）で強く反射
２．d＝(n＋1/2)λ　（n＝0, 1, 2, 3, …）で打ち消し合う
ことになります。dを一定としてλを変化させると、１と２の条件を繰り返し満たしていくことになります。したがって質問の現象が説明できます。

シャボン玉がさまざまに色づいたり、道路にこぼれた油が虹色を示すのも同じ理屈です。ただしそれらの場合、光はさまざまな波長のものを含み、膜厚が変化することで現象が起こります（膜の厚さが波長を選ぶ）。