2、當薄膜厚度為入射光波長的1/4時，薄膜兩個表面反射光的光程差正好等于/2，因此相互抵消。 結果，反射光的能量大大減少，而透射光的能量大大增強，增加了透射光的強度。 但在皂膜干涉中，當膜厚為薄膜內入射光波長的1/4時，薄膜正反面的反射光相互加強，出現明亮的條紋。 為什么同樣的膜厚，結果卻完全相反？在解決膜厚問題時，無法回避“半波損耗”的概念。 所謂光波的半波損耗是指：當光波被光密介質反射時，反射波的相位會發生突變，如圖1所示的透明薄膜示意圖，其中0、1、2分別代表空氣、薄膜層、玻璃的折射率。 當入射光s入射到薄膜上時，由于光在薄膜中的多次反射，分光成功率會降低到1、2、3等
3、如果薄膜的上下表面相互平行，則反射光線和透射光線將形成兩個平行的光線組。 圖1 圖2 對于增透膜012（如空氣01、2的折射率為1138，冕牌玻璃的折射率為2152）。 當光從空氣進入薄膜時（光從光疏介質變為光密介質），從薄膜進入玻璃時，上下表面的反射會發生半波損耗，即一半-發生波損耗。 相位突變因此，反射光組1、2和3中由反射引起的相位差為零。 如果兩個相鄰的反射光相互抵消，則存在光程差21r(12)0，其中0是光在空氣中的路徑長度。 波長為薄膜的厚度，r為光在薄膜中的折射角，0,1,2,3。當光射到薄膜上時，r=，則 21 (12) 0, (12) 02， 0，所以膜厚為(21) 4)，當0, 4時，即為增透膜的厚度
4、為薄膜中入射光波長的14。 由于皂膜兩面都是空氣，光線在皂膜正面反射時會遭受半波損失。 由此產生的相位差為，穿過皂膜后，皂膜一側反射時不會有半波損耗。 當皂膜的厚度恰好為(21)4)時，雖然兩束反射光的光程差為半波長的奇數個，但由于皂膜一側的反射所產生的相位差或附加光程差2只是使兩束反射光相互加強，形成明亮的條紋（“氣膜”干涉也存在類似的問題）。 對比“皂膜”和“減反射膜”的相??干過程，可以看出，由于膜的折射率與膜兩側接觸介質的關系不同，雖然膜的厚度不同，薄膜是14個波長的奇數倍，其現象是一個相互抵消，另一個相互增強。 結果卻完全相反。 學生缺乏一定的知識基礎，沒有考慮薄膜反射的半波損耗
5、如果漏掉了問題，很容易認為兩者的結果應該是一樣的。 這一點在教學中應引起教師和學生的注意。 問題2：薄膜干涉中透射光可以干涉嗎？在增透膜中（如圖1所示），由于反射光組1、2、3相互抵消，反射光組的能量大大降低。 同樣道理為0，所以當光在薄膜中連續反射兩次時，僅在薄膜的上表面發生半波損耗，導致相位突然發生變化。 從薄膜下表面直接透射的光（如光）和在薄膜中連續兩次反射后透射的光（如光），由反射引起的附加相位是不同的。 同理可以看出，透射光組中相鄰兩束透射光線反射引起的相位差，就是透射光組中相鄰兩束透射光線的光路，當反射光線1、2 , 和 3 相互抵消。 差值也是（光線正常時）：22。因為04，所以光程差看起來是02，加上附加相位差或者反射引起的附加相位差。
6、加上02的光程差，這樣相鄰兩束透射光線的實際光程差為0，就會互相加強薄膜干涉高中物理，這樣透射光的能量也能得到增強。 在增透膜實現增透的過程中不難發現：反射光組1、2、3的相互抵消與透射光組的相互增強形成互補的效果，這表明可見干涉效應只是重新分配能量，皂膜干涉中總能量仍然守恒。 當04時，從薄膜下表面直接透射的光與在薄膜中連續兩次反射后透射的光的光程差為02。另外，光經過薄膜下表面的半波損耗而產生的附加光路膠片中連續兩次反射的差值為0，因此實際光程差為302。透射光會相互抵消，出現暗條紋。 可以看出，無論是反射光還是透射光，都存在穩定的光程差，兩者都是相干的，都能產生穩定的干涉條紋。只是同一地方的反射光和透射光的相位差而已是 02。
7. 光的干涉條紋總是與反射光的干涉條紋相反。 即如圖2所示，反射光的干涉條紋是亮、暗、亮，而其后面的透射光對應的條紋應該是暗、亮、暗。 總能量仍然守恒，這也反映了互補效應。 然而，在課堂上演示皂膜干涉實驗時，如果直接從皂膜的背面觀察皂膜的背面，則無法觀察到干涉圖案。 如果在暗室中進行，可以觀察到干涉圖案，但其他可見度遠低于反射光干涉圖案。 問題3：為什么叫薄膜干涉？ 厚膜會產生干擾嗎？ 用干涉法檢查平面平整度時，為什么不是樣品上下表面反射的光波造成的干涉呢？ 我們知道，光干涉是光波的一種特殊疊加現象。中學物理中討論的是“滿足一定條件的兩束光在空間中疊加，它們的組合振動固定地在某些地方加強，在某些地方減弱”。其他地方。
8、有一種穩定分布的干擾，在空間中周期性變化。 雖然光的干涉并不難實現（如油膜和肥皂泡在陽光照射下呈現出某種顏色），但任何兩個光波相遇時都不可能相遇。 發生干擾。 即使完全獨立的光源（如兩根蠟燭和兩盞電燈）產生的波相遇，它們在任何情況下都不會產生干涉，但它們產生的光強分布等于各個光強的總和。 也就是說，要產生光的干涉現象，相遇的光波必須滿足一定的條件，我們稱之為“相干條件”。 相干條件（必須同時滿足以下三個必要條件）： 1、參與疊加的光波頻率必須相同； 2、各光波在疊加點引起的振動必須具有相互平行的振動分量； 3、各光波在疊加點引起的振動必須具有恒定的相位差（不同的疊加點可以有不同的相位差）。 根據理論 也就是說，參與疊加的每一個光
9、如果波同時滿足以上三個條件，肯定會出現干擾現象。 學生很容易理解（1）和（2）兩個條件，但很多學生認為第三個必要條件不是必要的。 原因是：由于兩列光波的頻率相同，所以每次兩列光波之間的相位差一定是恒定的，因此薄膜干涉應該與薄膜的厚度無關。 這種理解本質上將任何光波視為無限長的波列并將其理想化。 對于實際光源的發光來說，它不能被視為無限長的波列。 這是因為微觀物體的發光過程主要是自發發射，是一種間歇性的量子行為，具有發光的不連續性、不規則性和獨立性等特點。 對于原子來說，當它從高能級躍遷到低能級時，它會發出有限長度的光波列。 波列何時發射是完全隨機的。每個原子獨立且間歇地發射不同的波列，并且平均
10. 每個事件的持續時間都很短，一秒內有 109 個初始相變。 因此，不同原子發出的各種波列在振動方向和相位上沒有固定的關系。 而且持續時間和波列長度實際上存在巨大差異。 顯然兩個獨立的普通光源，即使是頻率相同的單色光，也不一定滿足第三個必要條件。 數據顯示，白光源的相干時間t=，相干長度僅為l=900nm，非常短。 因此，在薄膜干涉中，“薄”是形成干涉條紋的重要條件，即薄膜的厚度必須小于波列的長度，使得前后表面反射的兩波薄膜具有相位相干性。 前后表面反射的光波相遇后，“厚”的油膜不再具有相位相干性。 不能滿足第三個必要條件，不會產生干涉現象。同樣，在檢查平面方法中，氣槽實際上是
11、很細，氣隙上下表面反射的兩波實際上是同一波分開的兩波，滿足相位相干性，所以會出現干涉現象。 如果氣隙很厚，則不會造成干擾。 由于標準件的厚度遠大于波列的長度，因此標準件上下表面反射的波列不再是同一波，因此無法產生干涉條紋。 問題4：光幕能接收到干涉條紋嗎？ 如何改善示范實驗可視性不足的問題？ 如果用點光源照射薄膜，它發出的光被薄膜的兩個表面反射，在重疊區域形成干涉場（我們僅限于薄膜很薄的情況）。 對于場中的任意點p，根據反射定律，我們可以找到穿過它的兩個表面所反射的一對相干光線。 我們只需要找到這對光線的光程差就可以確定該點的干涉光強度。對于任意選擇的一點，光程差是唯一的，并且對于不同的點
12、光程差不同，因此在干涉區域形成穩定的光強分布。 如果將光幕放置在干涉區域，只要光源足夠強，光幕上就會出現干涉條紋。 這種干擾稱為非本地干擾。 如果使用擴展光源來照射膠片，則擴展光源可以被視為由無數個連續分布的點光源組成。 這些點光源是不相干的。 空間某一點的光強是這些點光源產生的干涉光強之和。 對于固定的光強度，不存在相長和相消現象。 也就是說，如果在干涉場中放置一個接收屏，光源上的每個點都會在接收屏上產生一組干涉條紋。 由于每個點的光源位置不同，它們產生的干涉圖案會彼此交錯，導致能見度降至零。 在光屏上觀察不到干涉圖案。但在薄膜表面附近，只要接收系統的入瞳很小（如人眼或低倍顯微鏡），每對相干光線從擴展光源上的每個點都會
13. 它們具有幾乎相同的入射角和薄膜厚度，因此具有幾乎相同的光程差，產生相似的干涉圖案。 通過將接收器聚焦在薄膜表面上，干涉圖案可以呈現在其共軛平面上。 薄膜中透射光的干涉也是如此。 也就是說，薄膜的干涉圖案可以直接用眼睛觀察到。 如果將光屏放置在皂膜上，則光屏上只能看到亮場。 基于以上兩點討論，本實驗可以進行以下改進： 使用激光束代替蠟燭火焰作為光源。 如圖所示，激光束可以由激光光學演示器或激光筆產生。 使用厚凸透鏡將激光束擴大后，照射到皂膜上。 它從皂膜的前后表面發射出來，然后投射到光幕上。 光屏上會形成明暗交替的干涉條紋。 這使得形成的干涉條紋具有很高的亮度，同時增加了可觀測距離，大大提高了實驗的可視性。由于光屏上形成的圖像還比較小，所以有
14. 如果滿足條件，可以使用相機將屏幕上的干涉條紋擴展到演示屏幕。 這樣，幾乎所有的學生都能清晰地觀察到皂膜的干涉條紋。 該方法不僅適用于觀察皂液膜的干涉。 如果用兩片玻璃之間形成的空氣膜代替肥皂膜，觀察到的干涉條紋將更加明亮、穩定和持久。 也適用于牛頓環的精確觀察。 如果沒有激光，可以將相機直接對準肥皂膜的干涉條紋。 只要角度合適，在黑暗的教室里也能取得明顯的實驗效果，使全班同學都能觀察到清晰的干涉條紋。 兩個表面反射光引起的干涉現象相當復雜。 如果教師對薄膜干涉的原因和條件沒有深入的了解，不能給學生正確的解釋，就很難消除他們的疑慮。 我用簡單易懂的語言對上述典型問題進行講解，解決學生的疑惑，為同行們討論、指正、指正提供參考。 參考文獻1 人民教育出版社物理室高中教材，物理（第2卷）人民教育出版社，19952 張福全，孫榮山，唐衛國光學 北京師范大學出版社，19853 孫子文 教學反演時應注意四點——反射涂層 中學物理教學參考書薄膜干涉高中物理，2000年（4） 4 彭勝標分析皂膜成像分析中的一個錯誤 中學物理，2000年（10） 5 馮尊東實驗改進中學物理教學參考書2004年（1-2）
