物理教学探讨hing第28卷（上半月）薄膜干涉的应用

第28卷第373期

(S)3.2010.54。

物理教学探讨

兴

第28卷第373期

2010年第3期（上半月）

薄膜干涉应用

陈明伟

山东省无棣县第一高级中学, 山东省无棣县

摘要: 薄膜干涉作为一种光干涉现象，在现实中有很多应用。 本文介绍了它在检查平面平整度方面的用途，解释了牛顿环，

增透膜的应用有3种。

关键词：薄膜干涉； 检查; 增透膜； 牛顿环

CLC 分类号：G633.7 文件识别代码：A 文章编号：1003-6148(2010)3(S)-0054-3

当光照射薄膜时，它从薄膜的正面和背面或顶部和底部穿过。

从下表面反射的两个波可以在薄膜中发生干涉

在一定厚度下，两列反射光波同相，叠加后相加。

强度大，线条清晰，而在另一个厚度下，两排反射光波正好吻合

它们相位相反，叠加后相互削弱，产生暗线。

由于厚度不同会产生不同的条纹，因此单色光照射薄膜会产生

产生交替的浅色和深色条纹。

当薄膜受到白光照射时，不同厚度会出现不同的颜色。

明亮的光图案形成彩色干涉图案。

薄膜干涉的应用包括以下几个方面：

1用干涉法检查平面的平面度

磨削各种镜面或其他精密零件时，加工

可以使用干涉测量法检查表面的形状。如果正在检查的桌子

表面是可以放置透明标签的平坦表面。

标准样品，一端放置透明标准样品，使样品

板子标准平面与被检平面之间形成楔子

当离子分别撞击相应的极板时，可形成电荷

流量最大，即Im=Qt==nSvq。

3个例子分析

目前世界上的例子有

新型发电机正在研究中

——磁流体发生器的由来

如图 2 所示，假设

距离为d且M足够长，

两块金属板之间有垂直间隙N

纸内部的磁感应强度为均匀磁场B。两块板

通过开关S与电阻R相连，将气体加热至高温

电离成等离子体的程度，正离子和负离子的电荷量均为q。

等离子体以速度v喷射在M板和N板之间。此时

电荷将积聚在两个板上并产生电压。 这就是磁流体。

发电机与一般发电机的区别在于它可以直接

内能转化为电能。

(1)指出图中发电机的正负极。

(2)求发电机的电动势。

(3) 假设注入两板之间的离子流在单位体积内有n。

对于正离子和负离子，离子流的截面积为S，则发生器

最大功率是多少？

分析 (1) 当等离子体从左侧注入磁场时，

根据左手定则可以看出，正离子被推向

M板偏转，导致M板上积聚正电荷； 同样，N板

聚集负电荷。因此，M板是发电机的正极，N板是发电机的正极。

发电机的负极。

(2) 当开关S关断时，M、N极板电压等于

到电源的电动势。稳定时，M、N 板上的电荷不

此外，此时等离子体所受到的洛伦兹力和电场力

完全平衡，即Eq=qvB，又因为E=Ud，所以

电源的电动势为U=Bdv。

(3) 理想状态下，注入两极之间的离子流完全

部分电流流向两极，此时电源达到最大功率。此时电路

最大电流in为：Im=Nqt，在t时间内注入N

两极间正负离子总数，即：N=nSvt.so

发电机的最大功率为：Pm=UIm=。

磁流体发生器的实际结构非常复杂，用于

产生磁场的磁系统和传导电流的通道

结构的选择很有讲究。本文采用磁流体发生器的方法

发电原理及相关物理量的处理以及简单应用

借此对磁流体发生器进行简单的讲解，希望能给大家带来帮助

读者的一些帮助。

参考：

[1] 卢友昌. 开环磁流体发电。 北京工业大学出版社.

1998-12

（专栏主编王白露）

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用单色光从上方照射一薄层空气，入射光来自空气

气层上下表面反射两行光波，因此从反射光来看

在光下会看到干涉条纹。 如果被测表面是平坦的，

那么空气层厚度相同的所有点都在一条直线上

上，产生的干涉条纹是平行的； 如果测量的

表面有些地方凹凸不平，其中空气层厚度相同

每个点不再在同一条直线上，因此产生了干涉条纹

会发生弯曲，来自干涉条纹的弯曲

歌曲的走向和程度也能理解

被测表面的不平整度。这种测试

测量精度可达10-6cm。

示例1如图1所示，使用单

彩色光照射透明板M以检查平面

N上表面的光滑度，观察

到如图所示的条纹现象

在 P 和 Q 的情况下，这表明 ()

AN的上表面在A处有一个向上的凸起

BN的上表面在B处向上凸

CN的上表面在A处向下凹

DN上表面在B处向下凹

分析利用光的薄膜干涉来检查平坦表面的质量

该量是标准样品平面与被检平面之间形成的线。

用单色光从上方照射楔形空气膜层。

入射光在空气层上下表面反射形成两根相干柱

光束，如果被检测的平面是平坦的，则空气层

厚度相同的点的干涉条纹位于一条直线上，若

被检测平面上某处是凹的，然后出现干涉条纹

在楔形薄膜中，凹槽中的干涉条纹不是直的，而是更薄。

一侧弯曲。这是因为凹槽中两束反射光之间的光程差

当薄膜变大时，它只能与薄膜较厚的两个位置反射的光相互作用。

相同的光程差导致形成相同水平的条纹（具有相同光程差的条纹）

干涉条纹处于同一水平面，一般光程差较大的干涉条纹处于同一水平面

高，光程差小，水平低），明显凹槽水平增加，

将在膜厚的某些位置形成与干涉条纹相同的水平。

条纹。

同理，如果被测平面上某处有凸起，则该处的阀杆也会

条纹将向楔形较厚的一侧弯曲。 因此BC是正确的。

2解释牛顿环

一块平板玻璃与一块大曲率半径的平板之间

凸透镜形成球形上表面和平坦下表面。

当表面的空气膜用单色光垂直照射时，会出现从上到下的现象

如果你往下看，你会看到一组以接触点为中心的圆形干涉。

条纹，是环空气尖端上表面和下表面的光反射

光干涉形成的条纹。因为接触点是中心

在以圆心为中心的任意圆上，空气层的厚度相等，因此

这种条纹就是等厚干涉条纹，称为牛顿环。牛顿环

其特点是以接触点为中心的一系列交替的浅色和深色。

距离逐渐减小的同心环，中心有一个黑色的圆形斑点。

3 增透膜

在光学仪器中，为了减少通过光学元件（透射

镜面、棱镜）表面的反射损耗可用于薄膜干涉破坏

减少反射光。就像相机、测距仪和潜望镜上使用的那样

光学元件表面经过电镀处理，以减少光反射损失。

介质膜（氟化镁），因此膜的厚度就是薄层中的入射光

14 的波长在薄膜中，所以两列光反射回来传播

其差值恰好等于半个波长，干涉后相互抵消。

（该薄膜减少了光学表面反射引起的光能损失，

它增强了通过镜片的光传输的能量，因此被称为增透膜）。

入射光一般为白光，增透膜不能使全部

单色光的干扰消除。由于人眼对绿光最敏感，因此

一般来说，减反射涂层的厚度使其在垂直入射时完全阻挡绿光

此时红光和紫光并没有明显减弱，因此有抗反射作用

影片的光学镜头呈现淡紫色。

实施例2是为了减少镜片表面反射造成的光线。

为了减少损耗，可以在镜片表面镀一层增透膜。 一般来说，

折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×

10-7m绿光入射到垂直表面时会与反射光发生干涉

偏移，找出所涂减反射涂层的厚度？

分析 如果真空中绿光的波长为 λ0，随着它的增加

透明薄膜中的波长为λ，它是由折射率与光速和光速之间的关系决定的。

速度、波长和频率之间的关系为：

n=cv=λ0fλf。

即λ=λ0n，则减反射膜的厚度

h=14λ=λ04n=5.52×10

-7

4×1.38

=1×10-7m。

实施例3 市场上有一种灯俗称“冷光灯”。 用它

当照射物体时，被照射物体产生的热效应会大大增加。

广泛应用于博物馆、商店等。这种灯

减少热效应的原因之一是将反射器放置在灯泡后面。

光学镜玻璃表面镀有薄膜（如氟化镁）。 这

该膜可以消除未镀膜时玻璃表面反射的热效应。

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环境物理教育在物理教学中的实施初探

刘军

湖北省沙市中学, 湖北省沙市

摘要：本文阐述了中学物理教学中加强环境物理教育的必要性以及实施环境物理教育的三种途径：一、开展学习

二是开设选修课或必修课； 三是开展课外活动，逐步提高全体中学生的环保意识。

关键词：物理环境； 环境物理教育； 环境保护

CLC 分类号：G633.7 文件识别代码：A 文章编号：1003-6148(2010)3(S)-0056-2

环境是人类生存、繁衍和发展的基础

人类社会的发展史，也是人类的变革史

和开发环境的历史。声音、振动、光、热、电磁、辐射

性等物理因素是人们生产、生活所必需的。

它们共同构成了人们生活的物理环境。但是当它们

当用量过高或过低时，都会对环境造成物理污染。

影响、干扰人们的生产、生活，甚至危害

对人体健康和生命有害，环境物理教育要遵循环境

它是由于环境中身体问题的发生而产生的。

“环境物理教育”以“人与物理环境”的研究为基础

以环境与环境的关系为核心内容的教育过程，以提高

人类生命、自然环境的保护和人类社会经济的可持续发展

以经济发展为目的，提高人们的环境实物保护意识，帮助

人们树立科学的环境物理道德和价值观，教育人们

传授解决环境物理污染的知识和能力，培养

以环境实物保护与管理人才为基本任务的教育

教育过程。

1 环境物理教育在物理教学中的必要性

当前，环境污染已成为世界各国面临的问题。

重大问题，必须减缓全球环境恶化趋势，解决根源问题

根本上是要加强环境教育，提高全体公民的环境意识。

环保意识。 中学生虽然不直接参与社会决策，

但他们也面临环境物理问题。 他们的环境

身体意识、价值观和态度直接影响他们的未来

生活方式，他们目前能够以自己的方式参与

因此，中学生应该重视和理解

物理环境，具有解决环境物理问题的一定知识

以及积极参与促进可持续发展活动的能力。

物理学是前人认识和探索自然的过程。

通过总结、归纳、抽象、验证逐步建立并不断完善。

它是自然科学的一门基础理论学科。 可以说，

由于物理学和环境物理学问题之间的密切相关性，

交叉性，物理是环境物理教育最好的科目

以及最佳切入点。在物理教学中，通过对相关环境物体的学习

对理性问题的分析、解释和实践，有利于实现正确的认识

对学生进行环境物理教育的目的。

2 在物理教学中实施环境物理教育的基本途径

在中学物理教学中开展环境物理教育主要是

有以下三种方式：

(1)将环境物理知识融入物理学科教学，

技能与道德教育

学科教学渗透是环境物理教育的主渠道

道和主要途径。渗透教学就是用渗透的方法去教学环境

物理知识内容渗透到物理学科教学中，结合

讲授相关章节，使环境物理教育与课堂教学有机结合。

结合起来。进行渗透教学时，一定要选择好渗透内容

内容上，关键是选择环境物理知识与教材的良好结合

点，选择渗透环境的物理内容，好好谈谈目前的情况。

在现有教材的基础上，适当增加一些环境物理知识

知识。比如机械振动和机械波章节教学中，可以看到

最值得注意的是红外线。让 λ 代表红外线的波长，那么

镀膜的最小厚度应为（）

A.18λB.14λ

C.12λD.λ

分析为红外，具有减少反射的显着热效应

线，要求红外线在薄膜正反面反射后叠加。

效果减弱，即光程差为半波长的奇数倍，因此薄膜

最小厚度为薄膜中红外线波长的14倍，因此选项B

正确的。

（专栏主编王白露）

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（本文为第一篇合集）