劈尖干涉 检测平板 条纹 解释
劈尖实验报告
一、实验目的1. 理解劈尖干涉现象的原理；2. 掌握使用显微镜观察和测量劈尖干涉条纹的方法；3. 通过实验加深对光学干涉原理的理解。
二、实验原理劈尖干涉是利用两块平板玻璃之间的空气劈尖产生的干涉现象。
当一束单色光垂直照射到劈尖上时，空气劈尖上表面的反射光与下表面的反射光发生干涉，形成干涉条纹。
根据干涉条纹的间距和劈尖的厚度，可以计算出劈尖的厚度。
三、实验仪器1. 光源：钠光灯；2. 分光镜：用于将白光分成单色光；3. 显微镜：用于观察和测量干涉条纹；4. 平板玻璃：用于形成劈尖；5. 移测显微镜支架：用于固定显微镜。
四、实验步骤1. 将钠光灯、分光镜、显微镜和移测显微镜支架依次安装在实验台上；2. 将平板玻璃放置在移测显微镜支架上，调整显微镜的位置，使显微镜的物镜对准平板玻璃；3. 打开钠光灯，调节分光镜，使白光通过分光镜成为单色光；4. 将单色光垂直照射到平板玻璃上，观察显微镜中的干涉条纹；5. 调整平板玻璃的位置，使干涉条纹清晰可见；6. 使用移测显微镜支架，测量干涉条纹的间距；7. 根据干涉条纹的间距和劈尖的厚度，计算出劈尖的厚度。
五、实验结果与分析1. 观察到干涉条纹为明暗相间的直线，且随着平板玻璃位置的调整，干涉条纹的间距发生变化；2. 通过测量干涉条纹的间距，计算出劈尖的厚度；3. 对比理论计算值和实验测量值，分析误差来源。
六、实验结论通过劈尖干涉实验，我们成功观察到了干涉条纹，并测量了劈尖的厚度。
实验结果表明，劈尖干涉现象是由于空气劈尖上表面的反射光与下表面的反射光发生干涉而产生的。
通过实验，我们加深了对光学干涉原理的理解，并掌握了使用显微镜观察和测量干涉条纹的方法。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保持显微镜和移测显微镜支架的稳定；2. 调整显微镜的位置时，要缓慢进行，避免干涉条纹的移动；3. 在测量干涉条纹间距时，要准确读取数值，避免误差的产生。
八、实验总结劈尖干涉实验是一种典型的光学干涉实验，通过观察和测量干涉条纹，我们可以了解光的干涉原理。
劈尖干涉的概念
劈尖干涉的概念劈尖干涉是光学中的一种干涉现象，它是由于光波传播过程中的相位差引起的。
光波在传播过程中会受到介质的折射、反射以及多种光程差等影响，具体形成劈尖干涉的条件包括：光源要具有一定的自然宽度，如波长的分布、色散等；光通过的介质要有相应的折射率；光束要能够分割成两个或多个波前；光程差必须足够稳定等。
当这些条件齐全时，劈尖干涉现象就会出现。
劈尖干涉的观察装置主要由一个劈尖和一个检测器组成。
劈尖是一种光学元件，它能够将来自光源的光束分成两束，并使它们出射的方向保持一致。
检测器用于记录两束光通过不同光程之后的光强分布。
劈尖干涉现象的本质是两束光波在相遇时发生干涉。
当两束光波波前重叠时，它们会相互干涉，产生明暗相间的干涉条纹。
这些干涉条纹的出现是由于相干光波的干涉和波动性质所引起的，它们可用于测量光源的特性（如波长、自然宽度等）、介质的折射率、薄膜的厚度等。
劈尖干涉的应用十分广泛。
例如在天文学中，利用劈尖干涉技术可以对恒星的直径和表面温度进行精确测量，从而了解宇宙中恒星的物理特性。
在材料科学中，劈尖干涉可以用来研究薄膜的生长过程、厚度的均匀性以及材料的光学性质。
劈尖干涉还可以应用于成像技术，利用干涉条纹的相位信息可以恢复出有关物体形状、轮廓和表面高度等准确的图像信息。
劈尖干涉的实现方法有很多种，其中常用的有马赫-曾德尔干涉仪、杨氏干涉仪等。
马赫-曾德尔干涉仪是一种利用半反射片和平行光板构成的装置，可以观察到高对比度的干涉条纹。
而杨氏干涉仪则是利用一束平行光通过两个狭缝后形成的干涉现象，可以实现非常精确的测量。
总结来说，劈尖干涉是一种利用光波的相干性和波动性质产生的干涉现象。
它通过观察干涉条纹来研究光源、介质和物体的性质。
劈尖干涉在天文学、材料科学和成像技术等领域有着广泛的应用。
通过选择合适的观察装置和分析方法，可以获得准确的物理测量结果。
劈尖干涉
劈尖干涉根据薄膜干涉的道理，可以测定平面的平直度．若使两个很平的玻璃板间有一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹；条纹远离顶角弯曲时，工件该处有一个凸起。
实验原理:将两块玻璃板ｎ1和ｎ2叠起来,在一端垫一细丝(或纸片), 两板之间形成一层空气膜,形成空气劈尖.图 a.形成与劈尖棱角平行,明暗相间的等厚条纹.观察劈尖干涉的实验装置如图1所示，从点光源S发出的光经透镜L变成平行光，在经过半透半反玻璃片M射向空气劈尖，自劈尖上下两表面反射后形成相干光，径路显微镜T,就能在劈尖上表面观察到明暗相间均匀分布的干涉条纹。
如图2.设两玻璃板之间的夹角为q,玻璃的折射率为n1,空气的折射率为1.由于Q角很小，在实验中，单色平行光几乎垂直地射向劈面，所以劈尖上下两表面的反射光线与入射光线近乎重合。
设在P点出，劈尖对应的厚度e。
因为n1>1,所以劈尖表面有半波损失.因此上下两表面反射光的光程差为:δ=2ne+λ/2反射光是相干光,相干叠加明暗纹的条件是:每一明条纹或暗条纹都与一定的Ｋ值对应，也就是与劈尖的厚度ｅ相对应．在两玻璃片相接触处，劈尖的厚度ｅ＝０，由于半波损失的存在，所以在棱边处为暗条纹。
任何相邻明条纹或暗条纹所对应的厚度差为：ｅ＝λ／２ｎ我们分析实验采用空气劈尖，n=1。
若相邻两条明条纹或暗条纹之间的距离为L,则可知：Lsinθ=λ/2n因为角度很小，所以L=λ/2nθ, 所以为使实验条纹凹凸明显，使θ小，L就越大，即干涉条纹越疏。
当平面平整时，厚度均匀变化，条纹为直线。
当显微镜中的图像有一凹，条纹是等厚的点的轨迹，凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处（厚度为0的地方）的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来，总体情况就是：条纹向劈棱方向偏。
若有一凸，向远离劈棱的方向偏。
实验步骤:将两块玻璃板叠在一起，在一侧一细丝，将一束单色光垂直照射到上玻璃板，在光学显微镜内观察干涉条纹。
劈尖干涉判断平面凹凸口诀
劈尖干涉判断平面凹凸口诀
劈尖干涉是一种光的干涉现象，通过劈尖干涉可以判断出平面是否凹凸。
下面是参考内容以及相关的劈尖干涉判断平面凹凸的口诀，希望能帮到你。
参考内容：
劈尖干涉是一种应用光的干涉原理的方法，通过观察干涉条纹的特点，可以对平面表面的形状进行判断。
劈尖干涉实验中，我们需要准备一束单色光，一块玻璃片和一个干涉仪。
进行实验时，光线通过玻璃片后，会在平面上产生干涉现象，形成一系列亮暗条纹。
观察这些条纹的形态，可以得出平面凹凸的结论。
劈尖干涉的判断原理是：如果平面是凹的，条纹间距会变短；而如果平面是凸的，条纹间距会变长。
口诀：
劈尖干涉判断平面凹凸，
条纹间距长短可研究。
凹面条纹近，凸面条纹远，
注意观察不要出错。
通过观察条纹的间隔来判断平面的凹凸，具体步骤如下：
1. 准备实验器材，包括玻璃片、单色光和干涉仪。
将玻璃片放在光路上，光线通过时会在平面上产生干涉现象。
2. 调整实验仪器，使得干涉条纹清晰可见。
3. 观察条纹的形态，判断平面是否凹凸。
如果条纹间距变短，说明平面是凹的；如果条纹间距变长，说明平面是凸的。
4. 注意观察，避免观察误差。
条纹的变化可能很微小，所以要仔细观察，防止判断错误。
总结：
劈尖干涉是一种通过观察干涉条纹来判断平面凹凸的方法。
根据劈尖干涉的原理，我们可以得出一个简单的口诀来记忆：凹面条纹近，凸面条纹远。
通过观察条纹的变化，我们可以判断出平面的形状。
这种方法对于判断平面的凹凸非常有效，并且操作简便，适用于实验室和教学中。
劈尖干涉原理
劈尖干涉原理
劈尖干涉是一种利用劈尖装置进行的干涉实验。
劈尖装置由一块玻璃板和一块
反射镜组成，其中玻璃板上有一小孔，通过这个小孔可以看到反射镜上的光源。
当光线通过小孔照射到反射镜上时，会产生干涉条纹，这就是劈尖干涉现象。
劈尖干涉原理的实质是利用了光的波动性和波的叠加原理。
当光线通过小孔照
射到反射镜上时，由于光的波动性，光波会沿着各个方向传播，形成一系列波前。
这些波前经过反射后，再次通过小孔，最终在屏幕上形成干涉条纹。
这些干涉条纹的形成是由于不同波前相互叠加而产生的，其间存在着明暗交替的条纹，这就是劈尖干涉的特点。
劈尖干涉实验在实际应用中有着广泛的用途。
首先，它可以用来测量光的波长。
通过劈尖干涉实验，可以精确地测量出光的波长，这对于光学领域的研究具有重要意义。
其次，劈尖干涉还可以用来检验光的相干性。
相干性是光波的一个重要特性，它直接影响到光的干涉现象。
通过劈尖干涉实验，可以检验光的相干性，为光学研究提供重要依据。
此外，劈尖干涉还可以用来研究光的干涉现象，深化对光波性质的认识。
总的来说，劈尖干涉原理是光学领域中一个重要的实验现象，它不仅可以用来
研究光的波动性和波的叠加原理，还可以在实际应用中发挥重要作用。
通过对劈尖干涉原理的深入研究和应用，可以推动光学领域的发展，促进科学技术的进步，为人类社会的发展做出贡献。
因此，劈尖干涉原理的研究具有重要的理论和实践意义，对于光学领域的发展具有重要的推动作用。
劈尖干涉的应用原理
劈尖干涉的应用原理1. 劈尖干涉简介劈尖干涉是一种光学干涉实验方法，利用一束光经过劈尖之后被二次劈尖所干涉产生干涉条纹的现象。
劈尖干涉实验可用于测量光源的波长、测量光学元件的折射率、检测光学元件的表面形貌等。
2. 劈尖干涉的原理劈尖干涉的原理基于光的干涉现象。
当一束光通过劈尖后，分为两束光线，分别称为主光束和辅助光束。
主光束和辅助光束分别经过一次反射或折射之后再次相遇，产生干涉现象。
劈尖干涉的原理可以简单地概括为以下几个步骤：1.光线通过劈尖：一束光线从劈尖的中央通过，被劈尖分为主光束和辅助光束。
2.主光束和辅助光束分别经过反射或折射：主光束和辅助光束分别经过反射或折射，在反射或折射后改变光线的传播方向。
3.主光束和辅助光束再次相遇：经过反射或折射后，主光束和辅助光束再次相遇形成干涉现象。
4.干涉现象观察和分析：通过观察干涉条纹的分布情况，可以得到有关光源、光学元件或表面形貌的信息。
3. 劈尖干涉的应用3.1 测量光源的波长劈尖干涉可用于测量光源的波长。
通过调整劈尖的间距使得干涉条纹尽可能亮，根据干涉条纹的间距可以计算出光源的波长。
这种方法常用于天文观测中，测量光源的波长可以帮助研究天体的性质和结构。
3.2 测量光学元件的折射率劈尖干涉还可用于测量光学元件的折射率。
通过测量光源的波长和劈尖相对于待测光学元件移动的距离，可以计算出待测光学元件的折射率。
这种方法常用于光学元件的质量检测和光学仪器的校准。
3.3 检测光学元件的表面形貌劈尖干涉还可用于检测光学元件的表面形貌。
通过观察干涉条纹的形状和间距，可以判断光学元件的表面是否平整、是否存在凹凸不平的情况。
这种方法常用于制造和检测光学元件，以保证其质量和使用性能。
4. 劈尖干涉的局限性劈尖干涉方法虽然在许多领域都有应用，但也存在一些局限性。
以下是一些常见的局限性：1.对光的波长要求高：劈尖干涉方法对光的波长要求比较高，只能用于特定波长范围的光源，不适用于宽光谱的光源。
劈尖干涉的应用及其原理
劈尖干涉的应用及其原理1. 介绍劈尖干涉是一种利用光干涉现象来测量光学元件表面形貌和折射率变化的技术。
它基于光的干涉原理，通过将光分为两束进行干涉，进而获得光学元件的相关信息。
2. 原理劈尖干涉的原理基于干涉仪的工作原理。
干涉仪中的光线被分为两束，分别通过两个光学路径，然后在被观察区域进行干涉。
劈尖干涉是通过将光源经过劈尖分为两束，再经过反射、折射、反射等过程后，形成干涉。
在劈尖干涉中，光源首先经过一块分光镜，被分成两束。
其中一束光线经过参考光路径，另一束经过被测光路径。
这两束光线在被观察区域进行干涉，形成干涉条纹。
通过观察干涉条纹的变化，可以获得光学元件的信息。
3. 应用劈尖干涉技术在光学领域有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：3.1 表面形貌检测劈尖干涉可以用于测量光学元件的表面形貌。
通过观察干涉条纹的形状和变化，可以获取元件表面的曲率、平整度等信息。
这对于光学元件的制造和质量控制非常重要。
3.2 折射率变化测量劈尖干涉还可以用于测量光学元件的折射率变化。
通过测量干涉条纹的移动，可以计算出光学元件材料的折射率变化。
这对于材料的研究和开发有重要意义。
3.3 光学薄膜测量劈尖干涉也可以用于测量光学薄膜的厚度和折射率。
通过观察干涉条纹的变化，可以计算出薄膜的厚度和折射率。
这对于光学薄膜的制备和表征非常关键。
3.4 光学元件的定位与调节劈尖干涉可以用于光学元件的定位和调节。
通过测量干涉条纹的移动和变化，可以确定元件的位置和角度，并进行精确的调节。
这在光学系统的组装和调试中起着关键作用。
4. 优势与局限劈尖干涉技术具有以下优势：•非接触性测量：劈尖干涉技术无需直接接触被测物体，避免了物体的损伤和干扰。
•高精度：劈尖干涉技术可以实现微米级的精度，适用于高精度的测量需求。
•快速性：劈尖干涉技术可以实现实时监测和测量，提高了测量效率。
然而劈尖干涉技术也存在一些局限性：•受环境干扰：劈尖干涉技术对环境的要求较高，如光线稳定性、机械振动等因素会对测量结果产生干扰。
牛顿环和劈尖干涉
牛顿环和劈尖干涉牛顿环和劈尖干涉是分振幅法产生的等厚干涉现象，其特点是同一条干涉条纹所对应的两反射面间的厚度相等。
利用牛顿环和劈尖干涉现象，可用来测量光波波长、薄膜厚度、微小角度、曲面的曲率半径以及检验光学器件的表面质量（如球面度、平整度和光洁度等），还可以测微小长度的变化，因此等厚干涉现象在科学研究和工程技术中有着广泛的应用。
学习导航1实验原理1. 用牛顿环法测定透镜的曲率半径R将一块曲率半径很大的平凸透镜放在一块磨光的平板玻璃上，即构成一个上表面为球面，下表面为平面的空气薄膜（见图1），若用波长为λ的单色平行光垂直射入透镜平面时，由空气薄膜上下两表面反射的两束光在透镜凸表面附近相遇发生等厚干涉，其干涉图样是以接触点O 为中心的一系列明暗交替的同心圆环（中心处是一个暗斑），且同一圆环的薄膜厚度相等。
这些圆形干涉条纹是牛顿当年在制作天文望远镜时，偶然将一个望远镜物镜放在平板玻璃上发现的，故称为牛顿环。
设透镜的曲率半径为R ，形成k 级干涉暗纹的牛顿环半径为r k ，则有①λkR r k = （k=0,1,2,…） (1)①参阅马文蔚主编《物理学》第四版，第三册，高等教育出版社，1999年，P125-127。
图1 牛顿环干涉入射上式表明，当波长λ已知时，测出即可算出R ，但是，由于玻璃的弹性形变以及接触处难免有尘埃等微粒，使得玻璃中心接触处并非一个几何点，而是一个较大的暗斑（或明斑，为什么？）。
所以牛顿环的圆心难以定位，且绝对干涉级次无法确定。
实验中将采用以下方法来测定曲率半径R 。
k r 分别测量两个暗环的直径和，由式（1）可得 m D n D （2） λR j m D m )(42+=（3）λR j n D n )(42+=式中j 表示由于中心暗斑的影响而引入的干涉级数的修正值，m 和n 为实际观察到的圆环序数。
式（2）减式（3）得2λ−−=)(422n m D D R nm ) （4）可见上式中R 只与牛顿环的级次差(n m −有关，这样就回避了对绝对干涉级次k 的确定和牛顿环半径直接测量的问题。
劈尖干涉PPT演示课件
l0 为样品在温度为 t0 时的长度。 33
用劈尖干涉法测膜厚。
例： A 、 B 处恰为
A
明纹中心，其间共有
N条暗纹。
B
sio2 e
si
n1 1 n2 1.57
nn33 33..4422
解： 相邻条纹高差
2n2
由棱边 A 到B 处 有 N 个明纹间隔
L
sin D
L
由： l sin
2n
有： l D
L 2n
金属丝直径为： D L
2n l 32
测量固体线膨胀系数
干涉膨胀仪
如果观察到某处干涉明
纹（或暗纹）移过了N 条， l
即样品高度增长了Δl ，为:
l N
l0
2
根据线膨胀系数的定义
石
样品
英 圆
柱
l N
5R
r2 k5
rk2
R
r2 k5
rk2
(7.96mm )2
(5.63mm )2
10.0m
5
5 633nm
23
迈克耳孙干涉仪
24
反射镜 M1
M1 移动导轨
单 色 光 源
分光板 G1
M1 M2
反 射 镜
M2 补偿板 G2
G1//G 2 与 M1, M2 成 450角
解：由于同一条纹下的空气薄膜
厚度相同，由图的纹路弯曲情况
知，工件表面的纹路是凹下去的。
由图：H = a sin
因 ：l sin = / 2,
标准平面
纹路深度为： H a l2
物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题
教育文化论坛㊀２０１８年２期㊀ 教学教改收稿日期:２０１８－０２－２６基金项目:贵州省留学人员科技创新项目(２０１６－２３)ꎻ贵州省社发公关项目(２０１３－３１２５)ꎻ贵州大学教改项目[２０１３]５８号(２０１３－３０)ꎮ作者简介:白光富(１９８３－)ꎬ男ꎬ贵州安顺人ꎬ高级实验师ꎬ博士ꎮ研究方向:基础物理教学工作和高速光纤通信系统和光子微波技术ꎮ物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题白光富㊀江㊀阳㊀胡㊀林(贵州大学物理学院ꎬ贵州贵阳㊀５５００２５)摘㊀要:㊀针对目前几本重要的大学物理教材中 劈尖干涉 部分的一些论述不便于学生理解的现状ꎬ本文研究了壁尖干涉问题ꎮ通过波列的方式详细分析了劈尖干涉中的各光速对干涉结果的影响ꎮ对劈尖的光程差公式进行了严格推导ꎬ讨论了劈尖倾角对光程的影响ꎬ阐明了传统教材光程差公式成立的条件ꎮ作者的教学实践表明ꎬ通过对劈尖干涉实际情况的讨论有助于学生消除常见疑问ꎬ对澄清教材中劈尖干涉中的条纹位置公式的前提和近似条件是非常有益的ꎮ为此ꎬ作者对劈尖干涉知识点的教学安排提出一些建议ꎬ供同行参考ꎮ关键词:㊀相干光ꎻ劈尖干涉ꎻ等厚干涉ꎻ等倾干涉中图分类号:Ｏ４３６.１㊀文献标识码:Ａ㊀文章编号:１６７４－７６１５(２０１８)０２－００８２－０４ＤＯＩ:１０.１５９５８/ｊ.ｃｎｋｉ.ｊｙｗｈｌｔ.２０１８.０２.０１６㊀㊀劈尖干涉在大学物理教学中是一个非常重要的知识点ꎮ在理论方面ꎬ劈尖干涉是等厚干涉的一个重要例子ꎬ通过对劈尖干涉分析和讨论ꎬ有助于学生理解等厚干涉和等倾干涉的区别ꎻ有助于学生对光的波动性认识ꎮ在实验方面ꎬ等厚干涉实验是工科大学物理实验课的一个基本实验ꎬ学生通过该实验不仅可以加深对干涉现象的物理本质的理解ꎬ还能学到用劈尖干涉法测量微小长度的测量方法ꎬ了解与劈尖干涉相关的重要应用ꎮ然而ꎬ在目前国内使用比较广泛㊁影响比较大的几本教材中[１－４]ꎬ 劈尖干涉 部分的描述不是很详细ꎬ对于物理基础比较厚实的学生来讲ꎬ还能够理解ꎬ但是对于功底不是很好的学生却会带来不少的困惑ꎮ比如ꎬ在作者的教学过程中ꎬ学生常会向我提出以下问题:在劈尖中(空气劈尖)有多个界面发生反射ꎬ为什么只考虑其中两束? 垂直入射 指的是上表面还是下表面?从这些问题ꎬ可以反映出学生对劈尖模型的参数不了解ꎬ对模型的物理背景并不清楚ꎬ深层的原因是教材中对劈尖的几何尺寸没有量化[１]ꎬ对公式成立条件没有详细介绍ꎬ没有具体的公式推导过程[１ꎬ２]ꎮ本文试图对劈尖模型的相关参数与波长作对比ꎬ分析各光速对干涉结果的影响ꎻ对其光程差公式进行推导ꎬ详细阐明传统教材光程差公式成立的条件ꎬ帮助学生准确理解等厚干涉原理ꎮ结合本人的教学经验ꎬ对该知识点在教学上的组织提出了自己见解ꎬ供同行们参考ꎮ㊀㊀一㊁劈尖模型(一)劈尖描述图１(ａ)劈尖示意图ꎬ(ｂ)空气劈尖ꎮ白光富㊀江㊀阳㊀胡㊀林:物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题㊀ 教学教改如图１(ａ)是一个放在折射率为ｎ１的介质中的劈尖形状的透明介质薄膜(折射率为ｎ２)ꎬ简称劈尖ꎮ在多本教材中使用的模型是通过两块玻璃构造的空气劈尖ꎬ然而ꎬ有的教材对此没有相应的直观的图片ꎬ文字描述也不是很清楚ꎬ这给学生初步了解劈尖结构带来一定的困难[１]ꎮ正确的描述如图１(ｂ)所示ꎬ两平板玻璃的一端相接触ꎬ另一端通过一微小物体支撑产生一定的空隙ꎬ两平板玻璃之间形成一劈尖形的空气薄层ꎮ参考多所光学实验室的情况(贵州大学ꎬ重庆大学ꎬ北京交通大学)ꎬ玻璃板的厚度一般大于２ｍｍ以上ꎬ支撑物的厚度(高度)为０.１ｍｍ以下ꎬ玻璃块的长度为１０ｃｍ以上ꎮ(二)时间相干性对干涉条件的限制图２㊀时间相干性(ａ)光程差大于波列长度ꎻ(ｂ)光程差小于波列长度ꎮ在实验中一般使用钠灯作为光源ꎮ钠灯的发光机理是通过钠原子能级跃迁辐射光波ꎬ由于辐射有一定的随机性和时隙ꎬ宏观上看到的光束是由一序列的微观的波列构成ꎬ每个波列具有一定的长度ꎬ钠灯的波列长度在０.５ｍｍ左右ꎬ其它普通光源的波列长度为几个微米[５－６]ꎮ如果相干光的光程差大于波列长度所对应的光程ꎬ那么同一波列通过分振幅法分裂的两路子波列ꎬ经不同路径传输后ꎬ就不会在相遇(如图２所示)ꎬ也就更不可能发生干涉现象了ꎮ在图３中ꎬ有一束光照射到劈尖上ꎬ理论上讲ꎬ在四个界面均会发生反射和折射现象ꎮ现在考虑四束光是否会发生相干叠加的问题ꎬ根据叠加原理ꎬ可以分别考虑任意一对光束的叠加问题ꎮ对于Ａ㊁Ｂ两束光ꎬ它们的光程差已经大于波列的长度ꎬ不能发生干涉和形成稳定的条纹ꎻ同理ꎬＡ与ＣꎬＣ与Ｄ也不满足时间相干性的要求ꎮ由于劈尖厚度是从０逐渐增大ꎬ只有Ｂ㊁Ｃ支路的光在劈尖厚度小于波列长度时满足时间相干性的要求ꎬ因此ꎬ我们只需要分析这两束光干涉的明暗纹条件ꎮ当然ꎬ还需要说明的是ꎬ以上不满足时间相干性要求的几个支路的光ꎬ由于不会发生相干叠加ꎬ将使形成的明暗纹的背景光增强ꎮ图３㊀竖直入射光照射劈尖时在四个界面的反射情况㊀㊀二㊁劈尖干涉公式推导图４㊀劈尖中反射光干涉示意图由上面的分析可知ꎬ只需要考虑Ｂ㊁Ｃ的光路的干涉情况ꎬ因此ꎬ劈尖的界面可以简化为两个界面ꎮ如图４所示ꎬ劈尖空气层有一个很小的夹角q ꎬ当单色平行光(黄光)投射到厚度不均匀的透明薄膜(空气)上时ꎬ在薄膜界面上能观察到等厚干涉条纹ꎮ由于薄膜上下表面不平行ꎬ因而从上下表面反射的光支路Ｂ和光支路Ｃ也不平行ꎮ现行大学物理教㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀教育文化论坛㊀２０１８年㊀第２期ＪｉａｏＹｕＷｅｎＨｕａＬｕｎＴａｎ㊀ 教学教改材均未对反射光Ｂ和反射光Ｃ的光程差进行严格推导[１－４]ꎮ有的教材简单说明: 若薄膜很薄ꎬ且两个平面表面的夹角很小ꎬ则反射光Ｂ和反射光Ｃ的光程差可近似用厚度均匀薄膜光程差公式来代替 [１]ꎬ但是ꎬ这会给很多学生带来理解上的困难ꎬq 到底小到多少也不甚明确ꎮ下面推导劈尖倾角为q 时劈尖上下两表面的反射光束间的光程差:δ＝ｎ２(ＡＢ＋ＢＣ)－ｎ１ＡＤ＋λ２(１)其中ꎬｎ１和ｎ２分别为空气和玻璃的折射率ꎬλ２为附加光程差ꎮ设劈尖上表面入射角为ｉᶄꎬ折射角为γꎬ劈尖下表面入射角为ｉꎬ入射位置的劈尖厚度为ｄꎮ由反射定律和图中的几何关系容易得到如下关系:ｉᶄ＝θ＋γ(２)ＡＧ＝ｄｔｇ(ｉᶄ)(３)由(３)式可得ＨＥ＝ＡＥ－２ｄｔｇ(ｉᶄ)(４)ＣＥ＝[ＡＥ－２ｄｔｇ(ｉᶄ)]/ｔｇ(ｉᶄ)(５)将ＣＥ＝ＡＲ带入(５)式可以求出ꎬＡＥ＝２ｄｔｇ(ｉᶄ)１－ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)(６)将(６)式带入(５)可得ＣＥ＝２ｄｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)１－ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)(７)ＡＤ＝ＡＣｓｉｎ(ｉ)＝ＡＥｓｉｎ(ｉ)ｃｏｓ(θ)＝２ｄｔｇ(ｉᶄ)ｓｉｎ(ｉ)ｃｏｓ(θ)[１－ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉ)](８)ＡＢ＝ｄｃｏｓ(ｉᶄ)(９)ＢＣ＝ｄｃｏｓ(ｉᶄ)＋２ｄｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)ｃｏｓ(ｉᶄ)[１－ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)(１０)由(１)㊁(８)㊁(９)㊁(１０)式可得δ＝２ｎ２ｄ(１ｃｏｓ(ｉᶄ)＋ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)ｃｏｓ(ｉᶄ)[１－ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)－２ｎ１ｄｔｇ(ｉᶄ)ｓｉｎ(ｉᶄ)ｃｏｓ(θ)[１－ｔｇ(θ)ｔｇ(ｉᶄ)＋γ２(１１)上式说明光程差与劈尖的倾角有关ꎮ为了验证上式的正确性ꎬ令θ＝０ꎬ结合(２)式ꎬ并应用折射定律ｎｉｓｉｎ(ｉ)＝ｎ２ｓｉｎ(γ)ꎬ(１１)式可写为:δ＝２ｎ２ｄｃｏｓ(ｉᶄ)－２ｎ２ｄｔｇ(ｉᶄ)ｓｉｎ(ｉᶄ)＋γ２＝２ｎ２ｄｃｏｓ(γ)＋γ２(１２)上式即为教材[１]中厚度均匀的情形ꎮ当光线垂直入射时ꎬ可以得到δ＝２ｎ２ｄ＋γ２(１３)上式即为一般教材中描述明暗纹条件的公式ꎮ㊀㊀三㊁教学建议劈尖干涉在大学物理教学中是一个非常重要的知识点ꎮ学生掌握该知识点在理论方面和实验方面均有重要的意义:通过对劈尖干涉分析和讨论ꎬ有助于学生理解等厚干涉和等倾干涉的区别ꎬ加强对光的波动性认识ꎬ同时还能学到用劈尖干涉法测量微小长度的测量方法ꎬ了解与劈尖干涉相关的重要应用ꎮ然而从前面的讨论可以看出ꎬ现在的教材中对该知识点介绍不够详细ꎬ这给学生预习或自学造成成了很大的障碍ꎮ结合作者几年的大学物理教学的体会ꎬ对于基础处于中等水平的学生来说ꎬ在教材中将本文讨论的劈尖模型ꎬ劈尖参数以及干涉中明暗纹条件的推导过程写入教材中是很有必要的ꎮ在课堂教学上ꎬ需要结合劈尖参数ꎬ重点分析时间相干性对干涉的影响ꎬ这有利于学生对波列和光的波动性的认识ꎮ同时ꎬ需要讨论劈尖倾角对干涉条纹的影响ꎬ通过公式的严格推导ꎬ能够培养学生严密的逻辑思维能力ꎮ如果以上问题都分析清楚了ꎬ现在教材中光程差公式表示的明暗纹条件就很容易理解了ꎬ学生就更容易掌握劈尖干涉的相关内容ꎮ㊀㊀四㊁总㊀结针对目前几本重要的大学物理教材中 劈尖干涉 部分的一些论述不便于学生理解的现状ꎬ本文研究了壁尖干涉问题ꎬ对劈尖干涉模型做了详细的分析ꎻ对其光程差公式进行了严格推导ꎬ阐明了传统教材光程差公式成立的条件ꎮ作者的教学实践表明ꎬ通过以上对劈尖干涉实际情况的讨论有助于学生消除常见疑问ꎬ对澄清教材中劈尖干涉中的条纹位置公式的前提和近似条件是非常有益的ꎮ白光富㊀江㊀阳㊀胡㊀林:物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题㊀ 教学教改参考文献:[１]㊀马文蔚.物理学下[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２００６.[２]㊀屠庆铭.大学物理[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２００６.[３]㊀程守洙ꎬ江之永.普通物理学第三册[Ｍ].北京:人民教育出版社ꎬ１９８２.[４]㊀古明ꎬ李衡芝.物理学(第三册)[Ｍ].北京:化学工业出版社ꎬ１９８５.[５]㊀莫文玲ꎬ盛嘉茂.简明大学物理[Ｍ].北京:北京大学出版社ꎬ２００５.[６]㊀姚启钧.光学教程[Ｍ].北京:人民教育出版社ꎬ１９８１.(责任编辑:蒲应秋)ＳｏｍｅＤｏｕｂｔｆｕｌＰｒｏｂｌｅｍｓｏｆＷｅｄｇｅＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎＰｈｙｓｉｃｓＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＴｅａｃｈｉｎｇＢＡＩＧｕａｎｇ￣ｆｕꎬＪＩＡＮＧＹａｎｇꎬＨＵＬｉｎ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｔＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＧｕｉｙａｎｇꎬ５５００２５)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｇａｉｎｓｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ ｕｎａｂｌｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｓｏｍｅｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅ ｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐａｒｔｉｎｓｅｖｅｒａｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｌｌｅｇｅｐｈｙｓｉｃｓｔｅｘｔｂｏｏｋｓꎬａｎｄｇｉｖｅｓａｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｙｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｉｎｔｈｅｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ.ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬａｓｔｒｉｃｔｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｇｉｖｅｎꎬｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗｅｄｇｅＡｎｇｌｅｏｎｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｏｐ￣ｔｉｃａｌｐａｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅａｃｈｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄ.Ｔｈｅａｕｔｈｏｒ ｓｔｅａｃｈｉｎｇｐｒａｃ￣ｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｈｅｌｐｓｓｔｕｄｅｎｔｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｃｏｍｍｏｎｑｕｅｓｔｉｏｎｓꎬｖｅｒｙｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｃｌａｒｉｆｙｉｎｇｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｆｒｉｎｇｅｆｏｒｍｕｌａａｎｄａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｔｅａｃｈｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｉｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔａｕｔｈｏｒｐｕｔｓｆｏｒ￣ｗａｒｄｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｅａｃｈｉｎｇｓｏｍｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｃｏｈｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔꎻｗｅｄｇｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅꎻｅｑｕａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅꎻｅｑｕａｌｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒ￣ｅｎｃｅ。