民眾大舞台——風俗世情

2. 五彩繽紛的肥皂泡

　　通常， 隨便用兩束光產生幹涉現象是不可能的， 因為這兩束光必須是“相幹光”。什麽是相幹光呢？ 簡單地說， 相幹光就是“步調”都一致的光。激光器發出的光就是質量很好的相幹光。

　　一般情況下， 我們是很難得到相幹光的， 因此， 要動手做一個幹涉實驗就不容易。但是， 日常生活中的幹涉現象並不少見。

　　吹肥皂泡是少年兒童很喜歡的事情。肥皂泡在空中飛舞時， 它們顯現出非常漂亮的彩色條紋。許多小孩都知道肥皂水中並沒有顏色， 那麽肥皂泡怎麽會是五光十色的呢？

　　如果地麵上有一灘水， 水麵漂著“油花”。晴天時， 我們也能看到“油花”是五光十色的。這又是誰為看上去很髒的“油花”染色呢？

　　“油花”的色彩與肥皂的色彩都是光的幹涉現象。這種幹涉的條件是它們的膜必須很薄， 它們的厚度也不均勻。如圖所示， 光線照射在肥皂薄膜上， 一部分光線從A1B1 表麵反射， 一部分光線進入A1B1 到A2B2 表麵， 經A2B2 反射也從A1 B1 射出。這就是把一束光線分為兩部分光線， 這兩部分光線實際上是相幹光。它們滿足不同的條件會出現1+1 =4 或1+1= 0， 這樣我們就看到了五彩繽紛的彩色條紋。馬斯・揚用波動說觀點進行了解釋。

　　大科學家牛頓曾對這種現象――薄膜幹涉做過研究， 但是他用微粒說對此進行解釋， 這顯然是不適宜的。後來，托有趣的是， 牛頓還發現了一種圓環幹涉現象。用一塊平凸透鏡， 把凸起的一麵放在平板玻璃上。這樣， 凸起的玻璃表麵同平板玻璃表麵之間形成一個楔形空氣層。光線垂直入射， 在“空氣楔”的上下表麵反射的兩束光產生幹涉， 並在凸麵上同一環帶處形成一圈圈的同心環狀幹涉條紋。後人把它稱為“牛頓環”。它首先為牛頓所發現， 它的中心是一個暗點。

　　對於牛頓環的成功解釋， 也是托馬斯・揚根據波動理論首先做出的。五彩繽紛的條紋很好看， 但它們還有什麽用處嗎？

　　加工一個工件， 假如它需要有很高的平整度， 用普通方法測量很困難。怎麽對它檢驗呢？ 一種很簡單且很精密的辦法就是利用幹涉的辦法。實際上是怎麽做的呢？ 從上麵看到“空氣楔”是形成幹涉條紋的關鍵。如圖所示， “空氣楔”形成的幹涉條紋有凸出處， 說明此處是不平整處或有缺陷處。如果是平整的， 所有的豎直條紋都是規則平行的。

　　這種方法也可以檢測軸承內滾珠的質量。把滾珠放在一凹球麵內， 在光線照射下， 也會產生同心圓狀的幹涉條紋。其缺陷處就偏離圓周。

　　利用幹涉測量厚度也是一種重要方法。例如， 半導體元器件生產中， 對矽片上二氧化矽膜的厚度要精密測量。由於它的厚度隻有幾微米， 這就要用光學方法來測量。測量的原理同上述的方法差不多。

　　由此可見， 美麗的條紋還是一把精密的“量尺”呢！