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增透膜前的“博弈”

2023-07-10 10:05 作者:高中物理-吕老师  | 我要投稿

        增透膜是在光学元件表面镀一层特定厚度的薄膜,以增加光的透射。它是薄膜干涉的一种应用。以照相机为例,透过照相机普通镜头的是自然光,包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,七种颜色的光,这样拍摄出的照片效果并不是最好的,如果透射进去的黄、绿光成分多一些,照片看起来比较鲜艳、明快,效果较好。为此,在照相机镜头前镀一层膜,膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消,这样就增加了绿光的透射,使照片的效果看起来更好。由于镜头反射的红、紫光多一些,所以镀了增透膜的镜头看起来呈淡紫色。

        下面详细讲解增透膜的原理。

        如图,入射光线在增透膜的前、后面反射两束光1和2,到达膜前面的光程差为膜厚的2倍,又因当光程差为1/2波长时两束反射光由于振动步调相反,叠加相互抵消。这样,膜的厚度是光波长的1/4倍时,两束光即可叠加相互抵消而没有反射光。光“非反即透”,这就增加了光的透射量。为了增加绿光的透射量,膜的厚度做成是绿光在膜中波长的1/4倍即可。

        老师如是说。

        讲得底气十足、自信满满。

        可是,问题来了。

有学生问:绿光在增透膜上到底有没有反射?

        不注意听讲啊,刚讲过的。

师:没有。

生:为什么没有?

        那就再讲一遍吧。

师:绿光在膜前、后面的反射光由于振动步调相反而相互抵消掉了。

生:嗯……等会儿,您是说绿光在膜前、后面的什么光相互抵消了?

师:反射光,……

生:这不还是有反射光吗?

        这是一位爱思考的尖子生,逻辑是缜密的,问的不无道理。是啊,不管反射光是否抵消,反正这两束绿光已经反射出来了。

        好有一比,做好了一桌子饭菜,一口没吃,桌子倾倒全洒了。但不管你吃没吃,反正饭菜我是做出来了,食材没了!

        怎么给学生解释?

        光是一种电磁波,相信现代电磁场理论一定可以严密的解释这个事。

        如果想用高中没有学过的理论解释,用高中生没有见过的方程推导,还是省省吧,只会让学生如坠云里雾里。

师:我是说“如果”,如果两束光都反射出来相遇会抵消的。可是,光聪明啊,光束1自知一旦反射出去会被光束2灭掉的,所以就不敢反射了;光束2也是这么想的。彼此都慑于对方的威力,最终都憋回去了!

生:哈,您哄小孩呢!

师:你看这个电路。

        两个相同的电源,反向串接在电路里,如果只有电源E1,会有电流I1,如果只有电源E2会有电流I2,现在两电源同时存在,两电流是先出现再抵消,还是压根就不会出现呢?

        两个有核国家相对都是安全的,实际打不起来,因为都清楚,一旦核弹扔向对方,自己也会被对方灭掉,所以彼此都不敢使用核武器。

        “不战而屈人之兵”,光用到了极致!


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