高二物理竞赛课件：空气劈尖干涉条纹的特征

1、空气劈尖干涉条纹的特征两相邻明纹（或暗纹）的间距结论： a.条纹等间距分布 b.夹角越小，条纹越疏；反之则密。如过大， 条纹将密集到难以分辨，就观察不到干涉条纹了。Le明纹暗纹Le空气劈尖干涉条纹的特征 劈尖干涉条纹是一系列明暗相间的、等间距分布的、平行于棱边的平直条纹。劈尖干涉条纹空气劈尖干涉条纹的特征例题 楔形空气薄膜一根直径 的细丝放在两块平板玻璃之间，在空气中波长为 的光垂直入射到（或者是看到）玻璃平板上，可以看到一系列明亮和黑暗的条纹。请问会出现多少条明亮和黑暗的条纹？靠近细丝的区域是呈现明亮的还是黑暗的？解题思路：我们需要考虑两种作用：（1）光线从靠近的两个表面反射回来的路程差（两

2、块平板玻璃之间形成了一个楔形空气薄膜）；（2）由于光线是从空气入射到玻璃上，在下表面的反射光线的相位会改变周期（E点） 半周期，半波损失。 光线是垂直入射的，额外多走的波程差等于 ， 是任意一点空气间隙的厚度。 亮纹暗纹解：这是半个波长的差异，因此靠近细丝附近的区域是明亮的。平板上一共会有25条黑色条纹。 黑色条纹出现在 明亮条纹出现在 在细丝位置上 ，会有 个波长的波程差这些黑色条纹之间，除了细丝附近的亮纹外将有24条明亮条纹，或者25条。 注：如果玻璃平板非常平整的话，亮纹和暗纹将是笔直的；如果玻璃不平整，干涉条纹也会扭曲不齐。因此这是一个可用来精确检验玻璃表面平整度的方法。 如果例题里两

3、块平板玻璃之间的楔形空气薄膜充满某种与空气不同的透明物质比如说，水那么由于光的波长改变，干涉图样也会发生偏移。 假定这种材料折射率为 ，那么光在其中传播的波长为 ， 是光在真空中的波长。水的折射率为 1.33，光在其中的波长为其中干涉条纹也不再是25条黑色条纹，而是33条黑色条纹了。肥皂泡是一个内含空气的球状球壳（或薄膜）。 整个肥皂泡薄膜厚度的不同，引发肥皂泡反射出各种明亮的色彩。（肥皂泡薄膜两边都是空气。） 相类似的，在水池或湖面上的薄油膜层或汽油薄膜层也会因为薄膜厚度的差异而造成薄膜的反射光呈现明亮的色彩，其中所呈现的最明亮的色彩与观察角度有关。 例题 肥皂泡薄膜的厚度一个肥皂泡在最靠近

4、观察者的外表面上某一点呈现出绿色（ ），请问这个肥皂泡上最小的厚度可能是多少？假设 光在肥皂泡外表面的反射光会有相位反转（肥皂的折射率大于水的折射率）；而在薄膜内表面不会有类似的相位改变。 解题思路：光是垂直入射到薄膜两表面引起反射，路程差为2倍的薄膜厚度。为了求解干涉最大值的厚度，必须运用光在肥皂泡里的波长 。 解：即 在其中一个表面上的的相位反转，相当于半波长的波程差。因此当最小的波程差等于 时，绿光是最亮的而明亮条纹出现在 m=1 这就是所要求解的最小厚度；但是绿色光更容易在下一个对应于相长干涉的厚度上被观察到 ，因为其他的颜色将会被相消干涉完全消除。因此，更可能的厚度是 ，或者 。注意：绿色是在空气中看到的，所以 ！不是肥皂泡的颜色参考前面例题！具体解释参阅教材物理应用：透镜涂层注意观察：镜头表面反射的光线颜色！物理应用：透镜涂层增透膜薄膜干涉最重要的一个应用： 对玻璃进行涂层使得玻璃“没有反射” 。光入射到玻璃表面上时，约有4%的光被反射掉。高质量的照相机，显微镜和其他光学仪器上一般会有6到10块薄透镜，透镜表面反射光会降低光的亮度，多重反射更会产生背景模糊从而降低了成像质量。如果反射减少了，透射光就会增加。 在透镜表面加一薄层涂层就可以有效减少反射。这层薄膜的