光的波动性答疑解惑

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2013年第6期 厕 。字 Ij草仔分光的波动性答疑解惑闫占锋问题- ：我们炒到许 多光学仪器的镜 头呈现淡 紫色 ，为什么它能起到什么作 用照相机(或其他光学元件)所拍摄 (或看到)的 自然景物，应 尽量接近于人眼直接看到 的情况.人眼对绿光 最敏感 ，所 以照相机镜头应该使绿光 透射 强度 大于其他 单 色光 ，由此 确定了增透膜厚度应为绿光波长的÷ ，使绿光在增透膜两个表面上反射光的路程差为绿光波长的÷ 而相互抵消(注：发生了薄膜 干涉)，以达 到绝 大多 数能量 能 通 过透镜 照 到底 片 上 的 目的.而其他种类的单色光或多或少地被镜头反射，尤其是波长与绿光 相差 较多的红光和紫光被反射 的最多 (注 ：因为这 两种色光通过增 透膜 时 ，不 发生 薄膜干 涉).这 样 ，照相 机镜 头 (或其他光学元 件)看上去便显淡紫 色。

例 1 某种色光在真空中波长为 5.52×10-m，垂直入射到涂有薄膜的光学镜头上，若薄膜折射率为 1.38，那么，薄膜厚度多 大时，透射光强度最 大思路启迪：根据增透膜的特点.当膜厚度为光在这种介质中波长的÷ 时，透射光强度最大。

由 厂， - ，又同-色光在不同介质中波的频率不- 号- ，所以 - - m4×l0 m。

(2)当薄膜厚度为波长之÷时，透射光强度最大，所以，薄膜厚度为d- i -二÷×4×10 m-1×10。m。

问题二 ：在不 透光的挡板上安装-个宽度 可以调节 的缝 ，用平行单色光照射狭缝 时，在缝后在光屏上会看 到什么现 象这 些现 象是如何形成的当狭缝 比较宽时，在屏上产生-条跟缝宽相当的亮线，这是由于光的直线传播引起的。

当狭缝调到很窄时，屏上亮线亮度有所降低，但光线绕过了缝的边缘 ，传播到了相当宽的地方 ，并且形成了如图 1所示明暗相 间的条纹 ，即光发生 了衍射现象。

单色光图 1其形成原因是：当-束单色光通过单缝时就形成了若干列频率相等的子波，由于缝很窄，这些子波在相遇的区域内必然相互叠加，叠加的结果就会出现明暗相间的条纹.究其根本原因，条纹的出现，仍然是由于光的干涉(即通过单缝后的子波)引起的，只不过我们把由于单缝透过的光而形成的条纹的现象定义为衍射 了。

例 2 在暗室里，-枝点燃的蜡烛和纸屏之间放-不透明而有凶的板，说明当小孑L直径 由几厘米逐渐缩小到零点几毫米的过程中，在纸屏上将依次观察到哪些现象思路启迪：当圆孑L直径在几厘米时，蜡烛火焰的每个发光点都可以在屏上形成-个亮圆斑.屏上出现的是这些圆光斑叠加而成的亮块，亮块的形状撒于蜡烛、带孔板及屏三者的相对距离.当圆孔缩至几毫米时，蜡烛火焰上各发光点通过小孔形成的光斑也缩小成-小光点.由于光的直线传播，火焰上部的发光点通过凶在屏上形成的光点在下方，反之下部的发光点通过4"4L形成的光点在上方，于是这些光点在屏上组成倒立的火焰的像，这就是凶成像。

凶直径再缩小至零点几毫米时，由于小孑L足够小，可以发生较明显的衍射现象，此时，在屏上可以看到圆孔衍射的圆环形 的-组衍 射图样。

问题 三 ：把-个 凸透镜 的弯 曲表 面压在 另- 个玻 璃平 面上，让光从上方射入(如图 2-甲)，这时可以看到亮暗相间的同心 圆(图 2-乙)，这个现 象是牛 顿首先发 现的 ，这些 同心 圆叫做牛顿环 ，试解释 为什 么会 出现牛顿环.为 了使 牛顿环 直径大些 ，应该选用表面弯 曲得厉 害-些的 凸透 镜 ，还 是应该选 用表面不太 弯曲的为什么入射光田。

乙图 2凸透镜的弯曲表面向上反射的光和下面的玻璃平面向上反射 的光相互叠加 ，由于 来 自这两个 面 的反射 光 的路程 差不同(如图3)，在有些位置相互加强，有些位置相互减弱，因此出现 了明暗相间 的条纹。

图 3牛顿环的产生实际上仍是光 的干涉形成的在同-厚度(凸透镜曲面与玻璃 中间)处产 生 同- 明(或暗 )纹 ，要 使牛 顿环直径大些 ，应选用表面不太弯曲的凸透镜。

例 3 牛顿环在 技术上有什么应用思路启迪 ：利用牛顿环可以检查凸透镜是否光滑，其方法如下。

把待测样品放在平玻璃上，这样在透镜表面与平玻璃间形成由里向外逐渐增大的空气薄层，用单色光从上面照射，从空气的上下表面反射的两列光波，形成相干光源，从而在反射光中看到干涉条纹。

如果待测表面是光滑的，则干涉条纹是同心圆，如果待测表面某些地方不光滑，那么空气的厚度相 同的点就不在-个圆上 ，产生的干涉条纹就不是规则的同心圆。

作者单位：河南省偃师市第-高级中学中学生数理亿.掌研版