2025年光學(xué)透鏡鍍膜厚度的精密控制知識(shí)考察試題及答案解析選擇題1.以下哪種方法不屬于光學(xué)透鏡鍍膜厚度精密控制的物理方法？A.石英晶體振蕩法B.光學(xué)監(jiān)控法C.化學(xué)溶液滴定法D.臺(tái)階儀測(cè)量法答案：C解析：化學(xué)溶液滴定法主要用于化學(xué)分析中測(cè)定物質(zhì)的含量等，并非用于光學(xué)透鏡鍍膜厚度的精密控制物理方法。石英晶體振蕩法通過(guò)監(jiān)測(cè)石英晶體振蕩頻率的變化來(lái)確定鍍膜厚度；光學(xué)監(jiān)控法利用光的干涉等原理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍍膜過(guò)程中厚度的變化；臺(tái)階儀測(cè)量法可直接測(cè)量鍍膜后的臺(tái)階高度從而得到鍍膜厚度。2.在石英晶體振蕩法控制鍍膜厚度時(shí)，晶體振蕩頻率與鍍膜厚度的關(guān)系是：A.頻率升高，厚度增加B.頻率降低，厚度增加C.頻率與厚度無(wú)關(guān)D.頻率先升高后降低，厚度持續(xù)增加答案：B解析：根據(jù)石英晶體振蕩法的原理，當(dāng)有鍍膜材料沉積到石英晶體上時(shí)，晶體的質(zhì)量增加。根據(jù)晶體振蕩頻率與質(zhì)量的關(guān)系，質(zhì)量增加會(huì)導(dǎo)致晶體振蕩頻率降低，所以頻率降低意味著鍍膜厚度增加。3.光學(xué)監(jiān)控法中，使用的干涉濾光片的中心波長(zhǎng)選擇依據(jù)是：A.鍍膜材料的吸收波長(zhǎng)B.鍍膜的設(shè)計(jì)厚度對(duì)應(yīng)的干涉波長(zhǎng)C.光源的發(fā)射波長(zhǎng)D.人眼的敏感波長(zhǎng)答案：B解析：在光學(xué)監(jiān)控法中，干涉濾光片的中心波長(zhǎng)是根據(jù)鍍膜的設(shè)計(jì)厚度對(duì)應(yīng)的干涉波長(zhǎng)來(lái)選擇的。通過(guò)監(jiān)測(cè)特定波長(zhǎng)的光的干涉情況，可以準(zhǔn)確判斷鍍膜厚度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鍍膜材料的吸收波長(zhǎng)主要影響材料對(duì)光的吸收特性；光源的發(fā)射波長(zhǎng)是提供光的基礎(chǔ)，但不是干涉濾光片中心波長(zhǎng)的選擇依據(jù)；人眼的敏感波長(zhǎng)與鍍膜厚度監(jiān)控并無(wú)直接關(guān)聯(lián)。填空題1.光學(xué)透鏡鍍膜厚度精密控制的關(guān)鍵因素包括鍍膜材料的蒸發(fā)速率、鍍膜環(huán)境的真空度以及監(jiān)控系統(tǒng)的精度。解析：蒸發(fā)速率直接影響鍍膜的沉積速度和厚度均勻性，如果蒸發(fā)速率不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致鍍膜厚度不一致。真空度對(duì)鍍膜質(zhì)量和厚度控制也非常重要，高真空度可以減少雜質(zhì)的混入，保證鍍膜的純度和性能，同時(shí)也有利于鍍膜材料的均勻蒸發(fā)和沉積。監(jiān)控系統(tǒng)的精度則決定了能否準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地獲取鍍膜厚度信息，從而實(shí)現(xiàn)精確控制。2.光學(xué)監(jiān)控法中，常用的干涉類型有等傾干涉和等厚干涉。解析：等傾干涉是在厚度均勻的薄膜中，以相同傾角入射的光經(jīng)薄膜上下表面反射后在無(wú)窮遠(yuǎn)處或透鏡焦平面上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象；等厚干涉是在厚度不均勻的薄膜中，厚度相同處的反射光產(chǎn)生的干涉條紋，在光學(xué)透鏡鍍膜厚度監(jiān)控中，這兩種干涉類型都可用于監(jiān)測(cè)鍍膜厚度的變化。簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述光學(xué)監(jiān)控法在光學(xué)透鏡鍍膜厚度精密控制中的工作原理。答案：光學(xué)監(jiān)控法是基于光的干涉原理來(lái)實(shí)現(xiàn)鍍膜厚度精密控制的。在鍍膜過(guò)程中，當(dāng)一束光照射到鍍膜的透鏡表面時(shí)，光會(huì)在鍍膜的上下表面發(fā)生反射，反射光之間會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。通過(guò)監(jiān)測(cè)干涉光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)等參數(shù)的變化，可以獲取鍍膜厚度的信息。具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)光的干涉理論，干涉光的強(qiáng)度與鍍膜的厚度、折射率以及入射光的波長(zhǎng)等因素有關(guān)。在鍍膜開(kāi)始前，先確定好設(shè)計(jì)的鍍膜厚度和相應(yīng)的干涉條件。在鍍膜過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干涉光的變化，當(dāng)干涉光的參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，說(shuō)明鍍膜厚度達(dá)到了預(yù)期要求，此時(shí)停止鍍膜操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍍膜厚度的精密控制。2.分析鍍膜環(huán)境的真空度對(duì)光學(xué)透鏡鍍膜厚度精密控制的影響。答案：鍍膜環(huán)境的真空度對(duì)光學(xué)透鏡鍍膜厚度精密控制有著多方面的重要影響。首先，高真空度可以減少雜質(zhì)氣體的存在。在低真空度環(huán)境下，空氣中的氧氣、水汽等雜質(zhì)氣體會(huì)與鍍膜材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響鍍膜材料的蒸發(fā)和沉積過(guò)程，導(dǎo)致鍍膜成分不純，進(jìn)而影響鍍膜厚度的均勻性和準(zhǔn)確性。而在高真空度環(huán)境中，雜質(zhì)氣體含量極低，鍍膜材料可以更純凈地蒸發(fā)和沉積，有利于實(shí)現(xiàn)精確的厚度控制。其次，真空度會(huì)影響鍍膜材料的蒸發(fā)速率。在高真空度下，鍍膜材料的蒸發(fā)分子平均自由程增大，能夠更順暢地從蒸發(fā)源到達(dá)透鏡表面，蒸發(fā)速率相對(duì)穩(wěn)定，有利于均勻鍍膜和精確控制厚度。如果真空度較低，蒸發(fā)分子與雜質(zhì)氣體分子頻繁碰撞，會(huì)改變蒸發(fā)分子的運(yùn)動(dòng)軌跡和能量，導(dǎo)致蒸發(fā)速率不穩(wěn)定，難以精確控制鍍膜厚度。最后，真空度還會(huì)影響鍍膜的附著力和結(jié)構(gòu)。高真空度有助于形成致密、牢固的鍍膜結(jié)構(gòu)，保證鍍膜與透鏡表面良好的結(jié)合力。若真空度不佳，鍍膜可能會(huì)出現(xiàn)氣孔、疏松等缺陷，影響鍍膜的性能和厚度的精確性。計(jì)算題1.已知某光學(xué)透鏡鍍膜材料的折射率為1.5，采用光學(xué)監(jiān)控法監(jiān)控鍍膜厚度，使用的光源波長(zhǎng)為550nm，當(dāng)觀察到第3級(jí)干涉極大時(shí)停止鍍膜，求此時(shí)鍍膜的厚度。（假設(shè)為垂直入射）答案：根據(jù)等傾干涉（垂直入射）的干涉極大條件：2nd=mλ（其中n為鍍膜材料折射率，d為鍍膜厚度，m為干涉級(jí)次，λ為光源波長(zhǎng)）。已知n=1.5，m=3，λ=550nm，將這些值代入公式可得：2×1.5×d=3×550nm3d=1650nmd=550nm所以此時(shí)鍍膜的厚度為55