关于薄膜干涉的几个典型问题

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关于薄膜干涉的几个典型问题
王小红
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　　薄膜干涉作为一种光的干涉现象，同机械波的干涉一样，符合干涉的基本规律，包括干涉的定义及其产生机理，但对这部分内容，教材只做了一些简单介绍，学生在解决此类问题时常感到茫然，无从下手。现从我自己的教学体验中，总结了一点体会。
6 k( L1 O! U$ t" t" l: P' V　　1、所谓薄膜干涉，是指光照射到厚度不均匀的透明薄膜时，在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的反射光所走的路程差不同，在某些地方，这两列波叠加后互相加强，从而形成亮纹，而在其它地方，叠加后互相削弱，于是出现了暗纹。因此，薄膜干涉来源于薄膜前后两个面反射的两列光波，这点首先要清楚。
　　例1：如图是用干涉法检查玻璃板b的上表面是否平整的装置，a为标准样板，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光线叠加而成的？
　　
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0 R3 I* C0 K4 `　　A、a的上表面和b的下表面
　　B、a的上表面和b的上表面
　　C、a的下表面和b的上表面
　　D、a的下表面和b的下表面
6 @3 M8 }$ e7 P9 `* F; ?　　分析：干涉法检查平面，是利用标准样板a和待查平面b之间的空气膜的上、下两个表面反射的光波实现干涉的，因此正确答案为C。
　　例2：如图示：一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是：
　　


, {; U  o1 E0 ~* X　　A、人从右侧向左看，可看到彩色条纹
8 M% {$ R0 N5 e$ o& z) S　　B、人从左侧向右看，可看到彩色条纹
8 G5 d9 u5 w" {) z. r+ G　　C、彩色条纹水平排列
  E' c  `/ \  a# l8 E, V　　D、彩色条纹竖直排列
  R; V, U% @  b! X! ^8 u0 S　　解析：由于薄膜干涉条纹是两列反射光形成的，所以人应在反射光的范围，即从左侧向右看时，才有光线进入人眼，方能看到干涉条纹，且白光的干涉条纹是彩色的，故B选项正确。
　　由于重力作用，薄膜从上向下逐渐加厚，在同一水平线上的厚度相同，故彩色条纹是水平排列的，所以C项也正确。
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- P% j/ l1 x3 g& E  e, f; n5 r  t　　2、设一束单色光垂直入射到一透明介质构成的楔形薄膜上,若楔形薄膜前表面和后表面反射的光在a处叠加时，形成第n个亮纹,则有：①，若和a相邻的b处形成第n+1个亮条纹，则：②，由①②联立得，其中为单色光在介质中的波长，由此可知：任意相邻两个亮纹或暗纹所对应的薄膜的厚度差为一定值，这是一个非常有用的特点，有了它，就可以很方便地处理有关薄膜干涉的问题。
　　例1：用干涉法检查平整的工件表面，产生的干涉条纹是一组平行的直线，若将标准样板向上平移，如图a示，干涉条纹将______(填变密，变疏，不变)。若增大标准样板与被检查平面间的角度，如图b示，干涉条纹会______（选项同上），若在空气层内充满折射率为n的某种透明介质，如图c示，干涉条纹会______（选项同上）。
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2 _3 V( n1 {* w, y  m+ g

: L" O$ Q- _3 h　　解析：依据薄膜干涉的上述特点，任意相邻两个亮纹或暗纹对应的薄膜厚度差是一定的，因而干涉条纹的疏密取决于薄膜厚度变化的快慢，薄膜变化越快，干涉条纹越密集，相反，条纹越稀疏，若厚度变化快慢一样，干涉条纹不变。由此，a图中的干涉条纹将不变，b图中的干涉条纹变密，而c图中充满折射率为n的介质后，v减小，减小，厚度差减小，则条纹变密。
　　例2：如图所示，用单色光照射透明标准样板M，检查被检体N的表面平直情况，观察到如图所示的条纹，说明：
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　　A、N的上表面A处向上凸起
) i" u, A4 ?8 x$ D' T　　B、N的上表面B处向上凸起
　　C、N的上表面A处向下凹陷
　　D、N的上表面B处向下凹陷
　　解析：A处干涉条纹向楔形棱边方向弯曲，它与左侧相邻的亮条纹间距变小，条纹变密，说明此处的空气膜厚度变化快。即A处向下凹陷，同理可知B处向上凸起.
　　（作者单位：067300 河北省兴隆县第一中学）

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