民众大舞台——风俗世情

2. 五彩缤纷的肥皂泡

　　通常， 随便用两束光产生干涉现象是不可能的， 因为这两束光必须是“相干光”。什么是相干光呢？ 简单地说， 相干光就是“步调”都一致的光。激光器发出的光就是质量很好的相干光。

　　一般情况下， 我们是很难得到相干光的， 因此， 要动手做一个干涉实验就不容易。但是， 日常生活中的干涉现象并不少见。

　　吹肥皂泡是少年儿童很喜欢的事情。肥皂泡在空中飞舞时， 它们显现出非常漂亮的彩色条纹。许多小孩都知道肥皂水中并没有颜色， 那么肥皂泡怎么会是五光十色的呢？

　　如果地面上有一滩水， 水面漂着“油花”。晴天时， 我们也能看到“油花”是五光十色的。这又是谁为看上去很脏的“油花”染色呢？

　　“油花”的色彩与肥皂的色彩都是光的干涉现象。这种干涉的条件是它们的膜必须很薄， 它们的厚度也不均匀。如图所示， 光线照射在肥皂薄膜上， 一部分光线从A1B1 表面反射， 一部分光线进入A1B1 到A2B2 表面， 经A2B2 反射也从A1 B1 射出。这就是把一束光线分为两部分光线， 这两部分光线实际上是相干光。它们满足不同的条件会出现1+1 =4 或1+1= 0， 这样我们就看到了五彩缤纷的彩色条纹。马斯・扬用波动说观点进行了解释。

　　大科学家牛顿曾对这种现象――薄膜干涉做过研究， 但是他用微粒说对此进行解释， 这显然是不适宜的。后来，托有趣的是， 牛顿还发现了一种圆环干涉现象。用一块平凸透镜， 把凸起的一面放在平板玻璃上。这样， 凸起的玻璃表面同平板玻璃表面之间形成一个楔形空气层。光线垂直入射， 在“空气楔”的上下表面反射的两束光产生干涉， 并在凸面上同一环带处形成一圈圈的同心环状干涉条纹。后人把它称为“牛顿环”。它首先为牛顿所发现， 它的中心是一个暗点。

　　对于牛顿环的成功解释， 也是托马斯・扬根据波动理论首先做出的。五彩缤纷的条纹很好看， 但它们还有什么用处吗？

　　加工一个工件， 假如它需要有很高的平整度， 用普通方法测量很困难。怎么对它检验呢？ 一种很简单且很精密的办法就是利用干涉的办法。实际上是怎么做的呢？ 从上面看到“空气楔”是形成干涉条纹的关键。如图所示， “空气楔”形成的干涉条纹有凸出处， 说明此处是不平整处或有缺陷处。如果是平整的， 所有的竖直条纹都是规则平行的。

　　这种方法也可以检测轴承内滚珠的质量。把滚珠放在一凹球面内， 在光线照射下， 也会产生同心圆状的干涉条纹。其缺陷处就偏离圆周。

　　利用干涉测量厚度也是一种重要方法。例如， 半导体元器件生产中， 对硅片上二氧化硅膜的厚度要精密测量。由于它的厚度只有几微米， 这就要用光学方法来测量。测量的原理同上述的方法差不多。

　　由此可见， 美丽的条纹还是一把精密的“量尺”呢！