用等倾干涉检查平整度几个问题的释疑

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1、用等倾干涉检查平整度几个问题的释疑徐平【专题名称】中学物理教与学【专题号】G36【复印期号】2008年06期【原文出处】《中学物理教学参考》(西安)2008年3期第14～15页【作者简介】徐平　江苏海安县南莫中学，226681    人教版高中物理新教材（选修3-4）的“科学漫步”中“用等倾干涉检查平整度”，激发了学生的探究兴趣。下面是他们提出的各种充满好奇而有趣的问题和笔者的释疑，不妥之处敬请指正。    问题一　干涉法检查平面的平整程度时，为什么标准样板（图1中a板）的上下表面和被测玻璃板（图1中b板）的上下表面的反射光叠加观察不到干涉条纹呢？    释疑　图1中单色光照射到标准样板a，

2、从a板上、下两表面反射回来的反射光，的确能够产生干涉，但由于标准样板各处的厚度均匀，各处反射回来的光其光程差相等，亮度相同，没有明暗纹之分，故看不到干涉条纹；单色光在样板与被测平面之间楔形空气膜的上下表面的反射光相遇并发生干涉，由于空气膜各处的厚度不等，使反射光在各处光程差不等，形成了明暗相间的干涉条纹，故能看到单色光的干涉条纹；当透过空气膜的单色光照射到被检查的b板上下表面反射并产生干涉时，即使b板不平整，反射光的强度也降低得十分微弱了，因此观察不到它的干涉条纹。    案例1　（1993年高考题）图1所示为用干涉法检查某块玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光源通过滤光片产生的

3、，检查时所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的？        图1    A.a的上表面和b的下表面    B.a的上表面和b的上表面    C.a的下表面和b的上表面    D.a的下表面和b的下表面    点评　本题主要考查干涉法检查平面的原理。它利用的是光在楔形空气膜上下表面（即由a的下表面和b的上表面）处反射光线叠加后形成干涉条纹来判断的，所以正确答案为选项C。搞不清问题一时就难以做出正确的选择。    问题二　如何根据干涉条纹判断被查平面是否平整？被查平面的弯曲是凹下还是凸出？        图2    释疑　单色光在楔形空气膜的上下表面反射时，厚度相同的地方两

4、反射光的光程差相同，叠加时相互加强或减弱的情况下也相同。如果干涉条纹是等间距的平行直条纹，则表明被查平面是平整的；如果被查平面的某些地方不平，则那些地方的点不再位于同一直线上，产生的干涉条纹就要弯曲。如图2中E处有一小坑（下凹），那么在E附近的空气膜厚度与Aa、Bb相同的位置就向左移了一点，条纹在该处就向左弯曲，即向空气膜较薄的一侧弯曲，如图2甲所示；如果E处向上凸起，那么，在E附近的空气膜厚度与Aa、Bb相同的位置就向右移了一点，条纹就在该处向右弯曲，即向空气膜较厚的一侧弯曲，如图2乙所示。因此，如果干涉条纹向空气膜较薄的一侧弯曲时，就可以判断该处有一个凹陷；如果干涉条纹向空气膜较厚的一侧

5、弯曲，就可判断该处有一个凸起。    问题三　干涉法检查平面时一定要用单色光照射吗？    释疑　干涉法检查平面时一般用单色光照射。若被检查平面是平整的，则看到的是单色光产生的明暗相间的直条纹；若被查表面某处不平，则单色光产生的干涉条纹就在此处出现弯曲。由于各种单色光的波长都有一定范围，故看到的明暗条纹都有一定的宽度。若改用白光照射，则看到的是彩色条纹。虽然也能判断出条纹是否弯曲，但不如单色光的条纹清楚。    问题四　可以将标准样板和被检查平面的上下位置对调吗？    释疑　利用干涉法检查平面的平整程度的装置，一般都是样板在上，被查平面在下。单色光必须透过标准样板，在楔形空气膜的上下表面才

6、能产生干涉，显然标准样板必须透明。若将两板的上下位置对调（被测平板在上，标准样板在下），则因被测平板不透明、没有光透过，便不能形成干涉，就不能得到干涉条纹，更无法检查被测平板的平整度。另外，干涉法检查平面仪器已经制造好了，标准样板已经固定。因此，标准样板和被检查平板的上下位置一般不可对调。    问题五　用手指捏住两块玻璃板加压，玻璃板上的干涉条纹会移动吗？    释疑　给两块玻璃板加压时，从楔形空气膜的上下表面反射回来的两反射光的光程差减小，干涉条纹的级次降低，条纹变疏。此问题与案例2是同一类型的，其详细分析如下：    案例2　（2003年上海）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图3所示。

7、将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图4所示。干涉条纹有如下特点：        有变，故干涉条纹变密变窄。    问题八　你能制造一种干涉仪检查曲面吗？    释疑　可以。如果被测表面是一个凸球面，可把被测凸球面与一个标准凹球面紧密接触，与检查平面平整度的方法一样，通过干涉仪在单色光下进行观察。    案