2、当薄膜厚度为入射光波长的1/4时，薄膜两个表面反射光的光程差正好等于/2，因此相互抵消。 结果，反射光的能量大大减少，而透射光的能量大大增强，增加了透射光的强度。 但在皂膜干涉中，当膜厚为薄膜内入射光波长的1/4时，薄膜正反面的反射光相互加强，出现明亮的条纹。 为什么同样的膜厚，结果却完全相反？在解决膜厚问题时，无法回避“半波损耗”的概念。 所谓光波的半波损耗是指：当光波被光密介质反射时，反射波的相位会发生突变，如图1所示的透明薄膜示意图，其中0、1、2分别代表空气、薄膜层、玻璃的折射率。 当入射光s入射到薄膜上时，由于光在薄膜中的多次反射，分光成功率会降低到1、2、3等
3、如果薄膜的上下表面相互平行，则反射光线和透射光线将形成两个平行的光线组。 图1 图2 对于增透膜012（如空气01、2的折射率为1138，冕牌玻璃的折射率为2152）。 当光从空气进入薄膜时（光从光疏介质变为光密介质），从薄膜进入玻璃时，上下表面的反射会发生半波损耗，即一半-发生波损耗。 相位突变因此，反射光组1、2和3中由反射引起的相位差为零。 如果两个相邻的反射光相互抵消，则存在光程差21r(12)0，其中0是光在空气中的路径长度。 波长为薄膜的厚度，r为光在薄膜中的折射角，0,1,2,3。当光射到薄膜上时，r=，则 21 (12) 0, (12) 02， 0，所以膜厚为(21) 4)，当0, 4时，即为增透膜的厚度
4、为薄膜中入射光波长的14。 由于皂膜两面都是空气，光线在皂膜正面反射时会遭受半波损失。 由此产生的相位差为，穿过皂膜后，皂膜一侧反射时不会有半波损耗。 当皂膜的厚度恰好为(21)4)时，虽然两束反射光的光程差为半波长的奇数个，但由于皂膜一侧的反射所产生的相位差或附加光程差2只是使两束反射光相互加强，形成明亮的条纹（“气膜”干涉也存在类似的问题）。 对比“皂膜”和“减反射膜”的相干过程，可以看出，由于膜的折射率与膜两侧接触介质的关系不同，虽然膜的厚度不同，薄膜是14个波长的奇数倍，其现象是一个相互抵消，另一个相互增强。 结果却完全相反。 学生缺乏一定的知识基础，没有考虑薄膜反射的半波损耗
5、如果漏掉了问题，很容易认为两者的结果应该是一样的。 这一点在教学中应引起教师和学生的注意。 问题2：薄膜干涉中透射光可以干涉吗？在增透膜中（如图1所示），由于反射光组1、2、3相互抵消，反射光组的能量大大降低。 同样道理为0，所以当光在薄膜中连续反射两次时，仅在薄膜的上表面发生半波损耗，导致相位突然发生变化。 从薄膜下表面直接透射的光（如光）和在薄膜中连续两次反射后透射的光（如光），由反射引起的附加相位是不同的。 同理可以看出，透射光组中相邻两束透射光线反射引起的相位差，就是透射光组中相邻两束透射光线的光路，当反射光线1、2 , 和 3 相互抵消。 差值也是（光线正常时）：22。因为04，所以光程差看起来是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，这样相邻两束透射光线的实际光程差为0，就会互相加强薄膜干涉高中物理，这样透射光的能量也能得到增强。 在增透膜实现增透的过程中不难发现：反射光组1、2、3的相互抵消与透射光组的相互增强形成互补的效果，这表明可见干涉效应只是重新分配能量，皂膜干涉中总能量仍然守恒。 当04时，从薄膜下表面直接透射的光与在薄膜中连续两次反射后透射的光的光程差为02。另外，光经过薄膜下表面的半波损耗而产生的附加光路胶片中连续两次反射的差值为0，因此实际光程差为302。透射光会相互抵消，出现暗条纹。 可以看出，无论是反射光还是透射光，都存在稳定的光程差，两者都是相干的，都能产生稳定的干涉条纹。只是同一地方的反射光和透射光的相位差而已是 02。
7. 光的干涉条纹总是与反射光的干涉条纹相反。 即如图2所示，反射光的干涉条纹是亮、暗、亮，而其后面的透射光对应的条纹应该是暗、亮、暗。 总能量仍然守恒，这也反映了互补效应。 然而，在课堂上演示皂膜干涉实验时，如果直接从皂膜的背面观察皂膜的背面，则无法观察到干涉图案。 如果在暗室中进行，可以观察到干涉图案，但其他可见度远低于反射光干涉图案。 问题3：为什么叫薄膜干涉？ 厚膜会产生干扰吗？ 用干涉法检查平面平整度时，为什么不是样品上下表面反射的光波造成的干涉呢？ 我们知道，光干涉是光波的一种特殊叠加现象。中学物理中讨论的是“满足一定条件的两束光在空间中叠加，它们的组合振动固定地在某些地方加强，在某些地方减弱”。其他地方。
8、有一种稳定分布的干扰，在空间中周期性变化。 虽然光的干涉并不难实现（如油膜和肥皂泡在阳光照射下呈现出某种颜色），但任何两个光波相遇时都不可能相遇。 发生干扰。 即使完全独立的光源（如两根蜡烛和两盏电灯）产生的波相遇，它们在任何情况下都不会产生干涉，但它们产生的光强分布等于各个光强的总和。 也就是说，要产生光的干涉现象，相遇的光波必须满足一定的条件，我们称之为“相干条件”。 相干条件（必须同时满足以下三个必要条件）： 1、参与叠加的光波频率必须相同； 2、各光波在叠加点引起的振动必须具有相互平行的振动分量； 3、各光波在叠加点引起的振动必须具有恒定的相位差（不同的叠加点可以有不同的相位差）。 根据理论 也就是说，参与叠加的每一个光
9、如果波同时满足以上三个条件，肯定会出现干扰现象。 学生很容易理解（1）和（2）两个条件，但很多学生认为第三个必要条件不是必要的。 原因是：由于两列光波的频率相同，所以每次两列光波之间的相位差一定是恒定的，因此薄膜干涉应该与薄膜的厚度无关。 这种理解本质上将任何光波视为无限长的波列并将其理想化。 对于实际光源的发光来说，它不能被视为无限长的波列。 这是因为微观物体的发光过程主要是自发发射，是一种间歇性的量子行为，具有发光的不连续性、不规则性和独立性等特点。 对于原子来说，当它从高能级跃迁到低能级时，它会发出有限长度的光波列。 波列何时发射是完全随机的。每个原子独立且间歇地发射不同的波列，并且平均
10. 每个事件的持续时间都很短，一秒内有 109 个初始相变。 因此，不同原子发出的各种波列在振动方向和相位上没有固定的关系。 而且持续时间和波列长度实际上存在巨大差异。 显然两个独立的普通光源，即使是频率相同的单色光，也不一定满足第三个必要条件。 数据显示，白光源的相干时间t=，相干长度仅为l=900nm，非常短。 因此，在薄膜干涉中，“薄”是形成干涉条纹的重要条件，即薄膜的厚度必须小于波列的长度，使得前后表面反射的两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。 不能满足第三个必要条件，不会产生干涉现象。同样，在检查平面方法中，气槽实际上是
11、很细，气隙上下表面反射的两波实际上是同一波分开的两波，满足相位相干性，所以会出现干涉现象。 如果气隙很厚，则不会造成干扰。 由于标准件的厚度远大于波列的长度，因此标准件上下表面反射的波列不再是同一波，因此无法产生干涉条纹。 问题4：光幕能接收到干涉条纹吗？ 如何改善示范实验可视性不足的问题？ 如果用点光源照射薄膜，它发出的光被薄膜的两个表面反射，在重叠区域形成干涉场（我们仅限于薄膜很薄的情况）。 对于场中的任意点p，根据反射定律，我们可以找到穿过它的两个表面所反射的一对相干光线。 我们只需要找到这对光线的光程差就可以确定该点的干涉光强度。对于任意选择的一点，光程差是唯一的，并且对于不同的点
12、光程差不同，因此在干涉区域形成稳定的光强分布。 如果将光幕放置在干涉区域，只要光源足够强，光幕上就会出现干涉条纹。 这种干扰称为非本地干扰。 如果使用扩展光源来照射胶片，则扩展光源可以被视为由无数个连续分布的点光源组成。 这些点光源是不相干的。 空间某一点的光强是这些点光源产生的干涉光强之和。 对于固定的光强度，不存在相长和相消现象。 也就是说，如果在干涉场中放置一个接收屏，光源上的每个点都会在接收屏上产生一组干涉条纹。 由于每个点的光源位置不同，它们产生的干涉图案会彼此交错，导致能见度降至零。 在光屏上观察不到干涉图案。但在薄膜表面附近，只要接收系统的入瞳很小（如人眼或低倍显微镜），每对相干光线从扩展光源上的每个点都会
13. 它们具有几乎相同的入射角和薄膜厚度，因此具有几乎相同的光程差，产生相似的干涉图案。 通过将接收器聚焦在薄膜表面上，干涉图案可以呈现在其共轭平面上。 薄膜中透射光的干涉也是如此。 也就是说，薄膜的干涉图案可以直接用眼睛观察到。 如果将光屏放置在皂膜上，则光屏上只能看到亮场。 基于以上两点讨论，本实验可以进行以下改进： 使用激光束代替蜡烛火焰作为光源。 如图所示，激光束可以由激光光学演示器或激光笔产生。 使用厚凸透镜将激光束扩大后，照射到皂膜上。 它从皂膜的前后表面发射出来，然后投射到光幕上。 光屏上会形成明暗交替的干涉条纹。 这使得形成的干涉条纹具有很高的亮度，同时增加了可观测距离，大大提高了实验的可视性。由于光屏上形成的图像还比较小，所以有
14. 如果满足条件，可以使用相机将屏幕上的干涉条纹扩展到演示屏幕。 这样，几乎所有的学生都能清晰地观察到皂膜的干涉条纹。 该方法不仅适用于观察皂液膜的干涉。 如果用两片玻璃之间形成的空气膜代替肥皂膜，观察到的干涉条纹将更加明亮、稳定和持久。 也适用于牛顿环的精确观察。 如果没有激光，可以将相机直接对准肥皂膜的干涉条纹。 只要角度合适，在黑暗的教室里也能取得明显的实验效果，使全班同学都能观察到清晰的干涉条纹。 两个表面反射光引起的干涉现象相当复杂。 如果教师对薄膜干涉的原因和条件没有深入的了解，不能给学生正确的解释，就很难消除他们的疑虑。 我用简单易懂的语言对上述典型问题进行讲解，解决学生的疑惑，为同行们讨论、指正、指正提供参考。 参考文献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 张福全，孙荣山，唐卫国光学 北京师范大学出版社，19853 孙子文 教学反演时应注意四点——反射涂层 中学物理教学参考书薄膜干涉高中物理，2000年（4） 4 彭胜标分析皂膜成像分析中的一个错误 中学物理，2000年（10） 5 冯尊东实验改进中学物理教学参考书2004年（1-2）
