摘 要:当薄膜的厚度适当时,在薄膜的两个面上反射的光,路程差恰好等于半个波长,因而互相叠加后抵消,这就大大减少了光的反射光的损失,从而增强了透射光的强度。
关键词:增透膜;增透原理;能量
现行高中物理教材讲述光的干涉在技术上的应用时,用了很短一段话介绍了增透膜的作用:“当薄膜的厚度适当时,在薄膜的两个面上反射的光,路程差恰好等于半个波长,因而互相抵消。这就大大减少了光的反射损失,增强了透射光的强度。”就是这句话,学生有很多疑问:两个面上反射的光相互抵消,怎么会使透射光的强度增强了?多数镜头为什么会呈现出淡紫色?对于这些问题,我查阅了许多资料和反复思考,得出了如下的解释。
两个面上反射的光相互抵消,怎么会使透射光的强度增强了?这是利用了薄膜干涉的原理,增加了透射光的能量。因为当光从光疏介质射向光密介质时,反射光与入射光相位恰好相反,反射光在离开反射点时的振动方向与入射光到达入射点时的振动方向恰好相反,反射光将直接与入射光相遇发生干涉相消,反射光抵消一部分入射光,使透射光的能量减少,这种现象叫做半波损失。
1.若光直接由空气垂直射到玻璃镜头的表面时发生半波损失,即反射光将直接与入射光相遇发生干涉相消,反射光抵消一部分入射光,使透射光的能量减少。
有半波损失
2.若在玻璃镜头表面涂上一层薄膜,使它的厚度等于光在薄膜中波长的四分之一。当光再由空气射向镜头时,由于薄膜两个面的反射光均有半波损失,膜后表面的反射光与膜前表面反射光的光程差恰好相差半个波长,此时产生干涉相消的不是反射光与入射光,而是薄膜前后两个表面的反射光相消,即相当于增加了透射光的能量。
可以这么认为,它使光的折射反射过程中,能量重新分布了,加强了折射的光能,而减少了反射的光能。
多数镜头为什么会呈现淡紫色?根据光的传播理论,不同频率的光在同一介质中传播速度和波长是不同的,但选择材料厚度只能是某一波长的四分之一,即只能使某一频率的反射光相消,其他频率的反射光不能完全相消。因此,对涂有增透膜的光学器件在白光照射下会呈现一定颜色。例如,照相机底片对波长为5500埃的黄绿色光最敏感,它要消除波长为5500埃的这种色光的反射光而增加它的透射光,其薄膜的厚度只能是这种色光在薄膜中波长的四分之一。当反射光在原来白光中少了黄绿色光后,镜头就会呈现出淡紫色。
综上所述,我们可以得出这样的结论:在光学镜头表面涂一层厚度和材料适当的薄膜,能够增加透射光的能量,减少反射光的能量损失――“增透膜”增透。
(作者单位 甘肃省会宁县第三中学)
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