Question

如圖所示，是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平滑的裝置，a是一塊標(biāo)準(zhǔn)樣板，b是待檢驗(yàn)的厚玻璃，c是很薄的墊塊，將標(biāo)準(zhǔn)樣板與待檢驗(yàn)的玻璃之間形成一個(gè)很薄的楔形空氣薄膜，所用的單色光是用普通光加濾光片產(chǎn)生的．試說明利用此法的原理．

Answer 1

答案：
解析：

單色光射入標(biāo)準(zhǔn)樣板后，在標(biāo)準(zhǔn)樣板的下表面同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，折射光在被檢驗(yàn)玻璃板的上表面再一次發(fā)生反射現(xiàn)象；a的下表面的反射光與b的上表面的反射光在a的下表面相遇發(fā)生干涉現(xiàn)象，形成干涉條紋．如果待檢驗(yàn)的玻璃板的上表面平滑，則發(fā)生干涉現(xiàn)象所利用的薄膜厚度均勻增加，所形成的干涉條紋是一系列平行的、等間距的直線；如果被檢驗(yàn)的玻璃板上表面有凸起或凹陷，則發(fā)生干涉現(xiàn)象所利用的空氣薄膜的厚度不再是均勻增加，因而所形成的干涉條紋亦不再是平行的直線．由于同一級(jí)干涉條紋的所在處的膜的厚度相同，所以：若被檢驗(yàn)的厚玻璃板的上表面有一凹陷，則在其上方的干涉條紋將向低級(jí)條紋彎曲；若被檢驗(yàn)的厚玻璃板的上表面有一凸起，則在其上方的干涉條紋將向高級(jí)條紋彎曲．其圖樣分別如圖中甲、乙所示． 　　a是一塊“標(biāo)準(zhǔn)樣板”，其兩面均可看做是“絕對平滑”；光的干涉現(xiàn)象是指相干光源發(fā)出的光相遇時(shí)發(fā)生的疊加現(xiàn)象，其結(jié)果是能夠看到穩(wěn)定的干涉條紋． 　　對于干涉明條紋而言，光程差應(yīng)滿足：2d＝kλ； 　　對于干涉暗條紋而言，光程差應(yīng)滿足：2d＝(k＋1)λ/2，以上兩式中，d是指發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩束光在介質(zhì)中所通過的路程的差值，λ是指發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩束光在介質(zhì)中的波長，k的取值為：k＝0，1，2… 　　本題中，發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩束光為a的下表面的反射光與b的上表面的反射光在a的下表面相遇，發(fā)生干涉現(xiàn)象；發(fā)生干涉現(xiàn)象的“薄膜”為a、b之間的空氣膜，這是解決本題的基礎(chǔ)．

提示：

薄膜干涉是生活中常見的現(xiàn)象，如肥皂泡、路面上的油膜呈現(xiàn)出彩色的花紋，這是因?yàn)椴煌�頻率的光在介質(zhì)中的波長不同，因而同一級(jí)干涉亮紋出現(xiàn)在不同位置所致，這一點(diǎn)讀者應(yīng)與光的色散現(xiàn)象區(qū)分開來．我們也利用薄膜干涉制成許多光學(xué)儀器，如照相機(jī)的鏡頭、眼鏡片等．另外，利用薄膜干涉法檢查光學(xué)元件表面是否平滑，其測量精度可達(dá)到米！這一點(diǎn)請同學(xué)們自己證明． 　　高考對物理光學(xué)的內(nèi)容考查往往以選擇題的形式出現(xiàn)，且形式多變，因?yàn)檫@部分內(nèi)容的完全的解釋需要在大學(xué)以后才能完成，因此高考考查主要以“了解、記憶”的內(nèi)容為主，但對某些問題又需要學(xué)生能夠進(jìn)行必要的分析，因此就要求學(xué)生對光的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的基本原理、基本特征有足夠的必備知識(shí)，同時(shí)對光的干涉現(xiàn)象在日常生活中的應(yīng)用有所了解．