劈尖干涉条纹特征视图分析及应用

文章编号：1007-9831（2019）10-0048-03

劈尖干涉条纹特征视图分析及应用

迟卓君

（齐齐哈尔大学 理学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

摘要：运用视图投影规律，分析劈尖干涉条纹投影规律，总结出劈尖干涉条纹及等厚干涉条纹的特征，并运用劈尖干涉条纹特征解决实际问题． 关键词：劈尖干涉；条纹特征；视图；等厚干涉

中图分类号：O436.1 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2019.10.013

Analysis and application of the view fringe feature of wedge interference fringe

CHI Zhuo-jun

（School of Science，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

Abstract：In the teaching of physics in university，the law of view projection is used to analyze the law of projection of wedge interference fringe，and the characteristics of wedge interference fringe and equal interference fringe are summarized．The features of wedge interference fringe are used to solve practical problems． Key words：wedge interference；fringe feature；view；equal thickness interference

劈尖干涉是一种等厚干涉，在精密测量、光学元件加工和半导体工艺等领域都有广泛应用．多年的大学物理课程教学发现，在学习等厚干涉的过程中，大多数都运用多媒体动画演示干涉现象及干涉图样，

[2-3]

采用问题驱动法及作图法探究、讲授劈尖干涉条纹的特点．由于学生对干涉条纹特点一过性了解，在教学反馈中发现学生对干涉条纹特点掌握得不够透彻，尤其遇到解决实际问题时就会发现问题的显著性．经过多年摸索，运用视图投影规律来讲授此部分内容，效果甚好．分析原因：（1）对于工科学生来说，在学习大学物理之前，学习过画法几何与工程制图，因此有一定的识图能力，理解内容快，掌握容易；（2）对于理科学生来说，虽然识图能力因人而异，即使略差，也可以运用自制简易教具，现场演示说明干涉条纹投影关系，也可以达到便于理解与掌握干涉条纹特征的目的；（3）学习过程中，多媒体图文并茂，结合教具演示，再运用识图方法配合教师比较多的肢体语言，学生学习此处内容注意力容易集中，理解深刻，掌握扎实．

[1]

1 劈尖干涉条纹特征

1.1 劈尖干涉实验现象及原理

[4-6]

通常，在劈尖干涉实验与应用中，劈尖倾角q很小，且平行光垂直入射，如空气劈尖（见图1）．实验发现，劈尖干涉条纹是一系列明暗相间的相互平行的直条纹，即是一系列平行于棱边（上下表面的交线）的直线．

收稿日期：2019-05-30

作者简介：迟卓君（1962-），女，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，从事基础物理研究．E-mail：chizhuojun@163.com

第10期 迟卓君：劈尖干涉条纹特征视图分析及应用 49

图1 劈尖干涉

由于劈尖空气层（空气膜）只有上下表面反射光的光程差小于光波列长，因此只有空气层的上下表面

[7]

两束反射光会产生干涉．上下表面各处的空气层厚度e不同，空气层的上下表面反射光的光程差也不同，根据反射光产生明暗纹条件

δ=2ek+

δ=2ek+

l=kl k=1,2,3L(明纹) 2

λλ

=(2k+1) k=0,1,2,L(暗纹)22 可知，每一k级明（暗）条纹都与劈尖在该条纹处的厚度ek相对应，也就是同一厚度的空气层对应同一级干涉条纹，这些干涉条纹称为等厚干涉条纹．设劈尖倾角q很小，由图1可得两相邻明（暗）条纹间对应

ll[4-6]

的空气膜的厚度差De=ek+1-ek=，De=Lsinq=；两相邻明（暗）条纹的间距L为

22

lL» （1）

2q1.2 劈尖干涉条纹特征视图分析

劈尖干涉条纹的主视图和俯视图见图2．俯视图中粗实线为暗条纹，依次棱边0级、1~7级暗条纹．主视图暗条纹（AB）投影积聚成一点a¢(b¢)，俯视图投影ab是平行棱边的直线，从图2主视图中可以直观看出，同一条纹a¢b¢上各点对应的空气层厚度均为a¢c¢，其它直条纹同理．可见，主视图直观反映了一条纹对应一个空气层厚度，对应俯视图反映同一条纹上各点对应的空气层厚度是相同的，因此称劈尖干涉为等厚干涉．这也是等厚干涉条纹的特点．

当劈尖上下两表面都是光学玻璃片时，利用主视图可以容易得出

l公式（1），即a¢d¢=L»；劈尖干涉条纹是一系列明暗相间、等宽

2q图2 劈尖干涉条纹主俯视图 [8-9]

等距离、相互平行的直条纹（点光源入射等除外）．

当劈尖上下两表面一个是光学玻璃片，另一个是平面凹凸不平的待测玻璃片（工件表面）时，干涉条纹俯视图就不是直线，而是出现疏密不均匀的不规则曲线，如图2中的第3，5级暗纹．

2 运用劈尖干涉条纹特征判断工件表面平整程度

图2俯视图中的两条不规则曲线中的第3级暗纹，其主视图中的投影随着上玻璃面投影集聚为一直线d¢e¢，根据等厚干涉条纹的特征，第3级条纹d¢e¢上各点对应的空气层厚度相同（见图3主视图），做辅助线构成一平行四边形，即可发现第3级暗纹处工件表面呈凹陷状；反之，第5级暗纹处工件表面呈凸起状．具体凹凸的量值，还可以根据主视图中相邻两条暗纹对应的厚度差De与凹凸的深度做相似比（见文献[6]），即可定量求出工件表面凹凸的大小．

工件

3

5

图3 判断工件表面平整程度 50 高 师 理 科 学 刊 第39卷

3 结语

运用视图投影规律分析劈尖干涉条纹特征的图示教学方法，对于等厚干涉条纹特征的理解及应用，直观、易学、易懂，同时加强了学生对所学知识的灵活应用；尤其运用简易教具，如用一只笔长度代表某一级暗纹对应的空气层厚度，可以演示，随着劈尖倾角的改变或空气层厚度的变化，这支笔长度（不变）所代表的该条纹随之移动，从而还能够正确判断干涉条纹的移动方向．因此，为做好大学物理课程内容设计

[10]

与教学过程设计，建议尝试使用此教学方法． 参考文献：

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]

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（上接第44页）

4 结语

（1）喷丸强化过程中，弹丸直径要适宜．喷射要有一定的速度，喷打足够的时间．弹丸的碰碎率要低，即控制好弹丸的质量．可以使试样表面密度增高，表面强度也提高．喷丸强化对提高生产效率、降低成本、节约能源和机械性能的改善，均有很好的效果．

（2）喷丸强化后，能显著地提高材料的多冲疲劳抗力，使其寿命平均提高2.85倍． 参考文献：

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]

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