薄膜干涉

1、全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必修加選修）教案《光的波動(dòng)性》第1頁共3頁201、薄膜干涉、薄膜干涉一、教學(xué)目標(biāo)一、教學(xué)目標(biāo)1、知道薄膜干涉現(xiàn)象和原理2、知道薄膜干涉是如何產(chǎn)生的3、知道薄膜干涉在技術(shù)上的應(yīng)用二、二、重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)薄膜干涉的產(chǎn)生原理三、三、教學(xué)過程教學(xué)過程1、引入新課上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了光的雙縫干涉現(xiàn)象，其實(shí)，用薄膜也可以觀察到光的干涉。2、新課教學(xué)（一）薄膜干涉（一）薄膜干涉[實(shí)驗(yàn)]：燃起一盞酒精燈，在酒精燈火焰上灑一下氯化鈉

2、，使火焰發(fā)出黃光，把酒精燈放在金屬圈上的肥皂膜前，就可以看到火焰的反射像，像上出現(xiàn)了明暗相間的條紋。[解釋]：豎立的肥皂薄膜，由于重力作用，成了上薄下厚的楔形。（如下圖）點(diǎn)光源S發(fā)出的光線（1）以入射角i1射到薄膜MN表面上A點(diǎn)，其中一部分被反射后成為（1?），另一部分折射入薄膜內(nèi)，在B點(diǎn)反射再到達(dá)A?點(diǎn)，又折射入原來媒質(zhì)中成為（1??）；（1?）與（1??）這兩束光線來自于同一光束（1），與楊氏雙縫發(fā)出的兩束光一樣：兩束光具有相同的頻

3、率和恒定的相差，（1?）與（1??）是相干光源，因此能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。通過對(duì)照可見，楊氏雙縫干涉是相干光在同一媒質(zhì)（空氣）中傳播的，而薄膜干涉是相干光經(jīng)過不同的媒質(zhì)后產(chǎn)生的。根據(jù)折射率，式中?為光在真空中的波長(zhǎng)，??為光在媒質(zhì)中的波長(zhǎng)。這個(gè)關(guān)系式表明，???????vvvcn光波在媒質(zhì)中經(jīng)過路程??相當(dāng)于在真空中經(jīng)過路程?=n??，為此，我們把光波在媒質(zhì)中經(jīng)過幾何路程l和這媒質(zhì)的折射率n的乘積nl叫做光程。如圖2所示，光線（1??）在薄

4、膜中經(jīng)歷路程為ABA?，而光線（1?）在原來媒質(zhì)中經(jīng)歷路程為AE，這兩列光波到達(dá)眼睛時(shí)將有一定的光程差。而光程差的多少與薄膜的厚度有關(guān)，在P點(diǎn)（如下圖）光程差為?=K?，兩列波振動(dòng)加強(qiáng)，那里就產(chǎn)生明條紋；在Q點(diǎn)光程差為?=（2K1）?2，兩列波恰好是波峰與波谷相疊。即是兩列反射光波反相疊加，使光波的振動(dòng)相互削弱，形成暗條紋。若在P處，δ=λ，則P處為亮紋，h=2?若在P1處，δ=2λ，則P1處為亮紋，h1=λ全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必

5、修加選修）教案《光的波動(dòng)性》第3頁共3頁程差滿足?2=K?紫[或?2=（2K1）?紫2]，就出現(xiàn)紫光的干涉條紋，這就是我們看到水面上油膜有彩色條紋，并且我們改變觀察方向時(shí)彩色條紋的顏色也隨之改變的原因。（二）光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用（二）光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用光的干涉在技術(shù)有重要的應(yīng)用。例如，在磨制各種鏡面或其他精密部件時(shí)，對(duì)加工的表面的形狀可用干涉法檢查。如果被檢查的表面是一個(gè)平面，可以在它的上面放一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，并在一端墊一個(gè)薄片

6、，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面和被檢查的平面間形成一個(gè)楔形的空所薄層，用單色光照射，入射光在空氣層的上、下表面反射出兩列光波，于是從反射光中就會(huì)看到干涉條紋，根據(jù)干涉條紋就可以判斷表面的情況。現(xiàn)代光學(xué)裝置，如攝影機(jī)和電影放映機(jī)的鏡頭等，都是由許多光學(xué)元件組成的。進(jìn)入這些裝置的光，在每個(gè)元件的表面都要受到反射，結(jié)果只有入射光的10——20%通過裝置，所成的像既暗又不清晰。怎樣消除表面反射造成的后果呢？可以在透鏡的表面涂一層薄膜（一般用氟化鎂）。當(dāng)薄膜

7、的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的14時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上反射的光，路程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，因而互相抵消。這就大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。這種薄膜叫增透膜。入射光一般都是白光，增透膜不可能使所有波長(zhǎng)的反向波都互相抵消，因此，在確定膜厚度時(shí)，應(yīng)使光譜中間部分的綠色光，即人的視覺最敏感的光，在垂直入射時(shí)完全抵消。這時(shí)，光譜邊緣部分的紅光和紫光并沒有顯著削弱，所以有增透膜的光學(xué)鏡頭呈淡紫色。四、鞏固練習(xí)四、鞏固練習(xí)1、如果光的頻率為

8、f，則增透膜的最小厚度為多少（V表示介質(zhì)中的光速）？（d=v4f）2、觀察光在肥皂膜上的干涉時(shí)，在肥皂膜的背光面是否能看到干涉條紋？（不能，因只有一列光經(jīng)過兩次折射）3、用干涉法檢查某玻璃板，檢查中產(chǎn)生的干涉條紋是哪兩個(gè)表面反射的光線疊加后形成的，其中，標(biāo)準(zhǔn)樣板就放置在什么位置？4、關(guān)于薄膜干涉下述說法正確的是（AD）A、干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在膜的前后兩表面反射，形成的兩列光波的疊加的結(jié)果B、干涉條紋中的暗紋是上述兩列反射光的波谷與