接上一篇采用薄膜干涉策略构建氮化铝彩色功能薄膜 中我们讲到了物体颜色的起源，现在我们来了解下薄膜干涉的原理：假设照射一束光波于薄膜，由于折射率不同，光波会被薄膜的上界面与下界面分别反射，因相互干涉而形成新的光波，这现象称为薄膜干涉。由于光的波动性，两个界面的反射光可能干涉相长（强度增加）或干涉相消（强度减小），这取决于它们的相位关系。如果两束光的波峰或波谷重合，就会增强光的干涉效应，形成亮条纹（图2(a))；如果两束光的波峰和波谷错开，就会相互抵消，形成暗条纹(图2(b))。相位关系取决于两个反射光不同的光程，而光程取决于薄膜厚度、光学常数和波长。

薄膜干涉原理解释了光线通过薄膜时发生的干涉现象和颜色变化，具有广泛的应用。例如，在光学领域，薄膜干涉被用于制造反射镜、透镜、光学滤波器等光学器件。薄膜干涉还可以应用于材料表面的薄膜涂层，用于调控光的反射、透射和吸收特性。此外，在生物科学中，薄膜干涉也被应用于细胞观测和蛋白质结构研究等领域。通过薄膜厚度、折射率和入射光的波长，可以计算和预测干涉条纹的位置和颜色变化。这个原理在光学器件制造和材料科学等领域有着广泛的应用和重要的意义。

图2. 薄膜干涉原理。(a)相长干涉，（b)相消干涉，（c)薄膜干涉光程差示意图

薄膜干涉原理如图2(c)所示，当光线由疏介质n0进入密介质n被反射，是要发生半波损失的，即反射光在离开反射点A时，振动方向相对于入射波到达入射点A时的振动相差半个周期，光的相位会转180度（光线1）。相反的，透射到薄膜中的折射光线在薄膜下表面B发生反射时，是从光密介质n向光疏介质n0，此时发生反射的时候没有发生半波损失（光线2），相位不变。半波损失使得光线1相位变化了π。因此，光线1和2的光程差为[3,4]

Δ=2ndcosθ+λ/2（1）

结合双缝干涉条件[2]，可以推导得到：

亮条纹条件：  Δ=2ndcosθ+λ/2=2k·λ/2（2）

暗条纹条件： Δ=2ndcosθ+λ/2=(2m+1)·λ/2（3）

式中，n为薄膜的折射率；λ为入射光的波长；d为薄膜厚度；θ为薄膜上表面折射角；k为正整数；m为非负整数；λ/2是由于两束相干光在光疏/光密界面上反射而引起的附加光程差。

      关于采用薄膜干涉策略构建氮化铝彩色功能薄膜 在不同材质表面的应用请看下一篇。