高中物理《光的干涉——薄膜干涉》

如题所述

高中物理:揭开光的干涉——薄膜干涉现象的奥秘


一、薄膜干涉:原理与生活应用


薄膜干涉是基于光的波动性质,当光射到厚度不均匀的薄膜上时,由于不同位置反射光的路程差,形成明暗交替的干涉条纹。生活中,肥皂泡、油膜以及空气膜都是这种现象的直观展现。


1. 增透膜


增透膜的设计巧妙运用了干涉原理,薄膜厚度 d 要求为入射光在膜中波长的四分之一(d = 1/4λ),这样可以使膜前后两面反射光的路程差为半个波长,导致反射光相互抵消,透射光增强,常用于光学器件如相机镜头中。


2. 干涉检查平面


利用薄膜干涉,我们可以精确地检测平面的平整度。如图所示,通过观察单色光照射下形成的干涉条纹变化,能够判断表面的微小起伏,如图甲、乙、丙所示的凹陷和凸起导致的条纹位置变化。


二、实例解析:薄膜干涉在实践中的应用


1. 例1:玻璃板平整度检查


在检查玻璃板平整度的实验中,观察到的干涉条纹是由玻璃板a下表面反射的光线与b上表面反射的光线叠加而成,空气膜的厚度变化造成明暗交替的条纹,答案为C。


2. 例2:空气劈尖干涉


空气劈尖实验中,当薄片移动改变劈角时,光程差发生变化,影响干涉条纹的疏密。B选项正确,薄片远离劈尖,劈角减小,条纹变疏;C选项正确,上玻璃板上移,条纹远离劈尖。


3. 例3:光学现象的应用


在现代科技中,光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,通过精确控制膜的厚度,使得反射光相互抵消,提高透射光的效率,D选项正确。


通过薄膜干涉这一奇妙的物理现象,我们不仅能深入了解光的波动特性,还能将其应用到精密仪器的制造和日常生活中,展现了物理学的实用价值。

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