入射光經薄膜上表面反射後得第一束光，折射光經薄膜下表面反射，又經上表面折射後得第二束光，這兩束光在薄膜的同側，由同一入射振動分出，是相干光，屬分振幅幹涉。若光源為擴展光源（面光源），則只能在兩相干光束的特定重疊區才能觀察到幹涉，故屬定域幹涉。對兩表面互相平行的平面薄膜，幹涉條紋定域在無窮遠，通常藉助於會聚透鏡在其像方焦面內觀察；對楔形薄膜，幹涉條紋定域在薄膜附近。
光程差公式
薄膜幹涉中兩相干光的光程差公式
式中n為薄膜的折射率；t為入射點的薄膜厚度；θt為薄膜內的折射角；±λ/2是由於兩束相干光在性質不同的兩個界面（一個是光疏-光密界面，另一是光密-光疏界面）上反射而引起的附加光程差。薄膜幹涉原理廣泛應用於光學表面的檢驗、微小的角度或線度的精密測量、減反射膜和幹涉濾光片的製備等。
等傾幹涉和等厚幹涉是薄膜幹涉的兩種典型形式。
由薄膜上、下表面反射（或折射）光束相遇而產生的幹涉。薄膜通常由厚度很小的透明介質形成。如肥皂泡膜、水面上的油膜、兩片玻璃間所夾的空氣膜、照相機鏡頭上所鍍的介質膜等。比較簡單的簿膜幹涉有兩種，一種稱做等厚幹涉，這是由平行光入射到厚度變化均勻、折射率均勻的薄膜上、下表面而形成的幹涉條紋。薄膜厚度相同的地方形成同條幹涉條紋，故稱等厚幹涉。牛頓環和楔形平板幹涉都屬等厚幹涉。另一種稱做等傾幹涉。當不同傾角的光入射到折射率均勻，上、下表面平行的薄膜上時，同一傾角的光經上、下表面反射（或折射）後相遇形成同一條幹涉條紋，不同的幹涉明紋或暗紋對應不同的傾角，這種幹涉稱做等傾幹涉。等傾幹涉一般採用擴展光源，並通過透鏡觀察。
把兩塊乾淨的玻璃片緊緊壓疊，兩玻璃片間的空氣層就形成空氣薄膜。用水銀燈或納燈作為光源，就可以觀察到薄膜幹涉現象。如果玻璃內表面不很平，所夾空氣層厚度不均勻，觀察到的將是一些不規則的等厚幹涉條紋，通常是一些不規則的同心環。若用很平的玻璃片（如顯微鏡的承物片）則會出現一些平行條紋。手指用力壓緊玻璃片時，空氣膜厚度變化，條紋也隨之改變。根據這個道理，可以測定平面的平直度。測定的精度很高，甚至幾分之一波長那麼小的隆起或下陷都可以從條紋的彎曲上檢測出來。若使兩個很平的玻璃板間有一個很小的角度，就構成一個楔形空氣薄膜，用已知波長的單色光入射產生的幹涉條紋，可用來測很小的長度。
作用
利用薄膜幹涉還可以製造增透膜。在照相機、放映機的透鏡表面上塗上一層透明薄膜，能夠減少光的反射，增加光的透射，這種薄膜叫做增透膜。平常在照相機鏡頭上有一層反射呈藍紫色的膜就是增透膜。
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