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是一塊標準樣板，b是待檢驗的厚玻璃，c是很薄的墊塊，將標準樣板與待檢驗的玻璃之間形成一個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生的．試說明利用此法的原理．

Answer 1

答案：
解析：

單色光射入標準樣板后，在標準樣板的下表面同時發生反射和折射現象，折射光在被檢驗玻璃板的上表面再一次發生反射現象；a的下表面的反射光與b的上表面的反射光在a的下表面相遇發生干涉現象，形成干涉條紋．如果待檢驗的玻璃板的上表面平滑，則發生干涉現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；如果被檢驗的玻璃板上表面有凸起或凹陷，則發生干涉現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．由于同一級干涉條紋的所在處的膜的厚度相同，所以：若被檢驗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條紋彎曲；若被檢驗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條紋彎曲．其圖樣分別如圖中甲、乙所示． 　　a是一塊“標準樣板”，其兩面均可看做是“絕對平滑”；光的干涉現象是指相干光源發出的光相遇時發生的疊加現象，其結果是能夠看到穩定的干涉條紋． 　　對于干涉明條紋而言，光程差應滿足：2d＝kλ； 　　對于干涉暗條紋而言，光程差應滿足：2d＝(k＋1)λ/2，以上兩式中，d是指發生干涉現象的兩束光在介質中所通過的路程的差值，λ是指發生干涉現象的兩束光在介質中的波長，k的取值為：k＝0，1，2… 　　本題中，發生干涉現象的兩束光為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，發生干涉現象；發生干涉現象的“薄膜”為a、b之間的空氣膜，這是解決本題的基礎．

提示：

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