３ 实验内容
３．１实验样品处理 实验前，要对镀膜平玻璃板的表面进行散斑处理，
以便能产生用于测量的散射干涉条纹。散斑处理的方 法有多种，本实验采用自喷亚光白漆对待测样品表面 进行喷涂，喷涂时喷嘴距样品表面应较远些，并自上而 下进行喷涂，以便使亚光白漆粒子均匀弥散在空间并 依靠重力敷着在样品上而形成“散斑表面”。 ３．２实验及结果
单，操作方便，测量精度高，适合于为物理专业学生开设物理实验。
关键词：镀膜平玻璃板；散射干涉法；散斑
中图分类号：０４—３３
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２—４９５６（２０１０）０５—００５３—０２
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｇｌａｓｓｅｓ ｐｌａｔｅ
ｒ。 ３ ● １３３ Ｚ ９９２
●
２ ■ ７８７ ２ ● ５４８ ２ ● ０ ７６
ｒ。
３● ４４ １
３● ２５
● Ｏ ３ ４＾Ｏ
８ Ｏ ●
ｏ●
３口●２ ● ２ ７ １
（５）计算实验结果，并求出不确定度。实验测得 的被测镀膜平玻璃板的厚度为（１．９７６±０．０１２）ｍｍ。 本实验的测厚量程≤７ ｍｍ。
１ 实验原理
如图１所示，氦氖激光器发出的光束垂直通过中 心开有一小孔的光屏Ｐ，然后照射到厚度为ｄ、折射 率为咒的被测镀膜平玻璃板（由真空镀膜实验制作完 成）上。镀膜平玻璃板到光屏Ｐ的距离为Ｌ。由于镀 膜平玻璃板表面经过散斑处理，所以由平玻璃板表面 反射回来的光波场是由无数对轴对称分布的散斑对发 出的相干光柬所产生的干涉光场［４喃］，其干涉花样是一 族明暗相间的同心圆环并可由光屏Ｐ接收到。实验 发现，当光路结构设置确定之后，被测镀膜平玻璃板厚
参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：
［１］吕斯骅，段家１氏．全面改革物理实验教学体系与内容。培养有坚实基 础的创新人才［Ｊ］．大学物理，２００３（１）：３１—３３．
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［３］苏润溯．创新能力的培养在物理实验中的一个具体应用［Ｊ］．大学物 理实验，２００５（３）：１８—２０．
单位：ｃｍ
ｒ，
ｉ ３５６ ● ２８ ５ ２２ １ ● １ １ ２６
●
０ ● ９２ １
ｒ：
９ ７２
ｉ ● ８ ７６ ７ ７８ ● ｌ ６ ０８ １ ● ３ Ｏ９
ｒ３ ２● ３６ ９ ２ ● ２７ ２ ２ １２ ９ １ ９８ ６ １ ● ６Ｏ ２
＾ ２● ８ ４Ｏ ２● ６６Ｏ ２ ４ ９８
●
２● ２８２ ｌ● ８ ６５
按图１所示设置光路，开启激光器并预热３０～６０ ｍｉｎ，在预热过程中根据上述的调整方法对光路进行 仔细调整直至在光屏Ｐ上出现一族明暗相间的同心 圆环。待预热时间到，激光器运行稳定，可以开始进行 测量。首先测量Ｌ，然后用数码相机拍下如图３所示 的光屏上的散斑干涉花样照片。为了提高Ｌ的准确 度，实验中将镀膜玻璃平板固定在三维移动架上，使钢 板米尺的毫米刻度与螺旋测微仪的零点对齐并联动。
ｓｉｎ丫一音‘ｓｉｎ ｐ，‰一１
（１）
式中ｐ为人射角，丫为折射角。 由图２几何关系可推得入射光线与镀膜平玻璃板
前后表面的相交点之间的距离矗为
ｈ—ｄ·ｔａｎ ｙ≈ｄ。ｓｉｎ １，２铲‘ｓｉｎｆｌ （２）
根据扬氏双光束干涉理论，可求出散斑干涉条纹的半 径机公式为‘６１
ｒｋ—ｋ－。Ｅ－·｜；【， ｋ一０ １，２，３，…
物理实验教学是培养物理专业大学生科学素质和 创新能力的有效途径之一，这已是当前教育改革中的 共识［１≈］。本文根据高师院校和综合性大学物理专业 教学大纲要求，结合专业特点把本学科前沿领域的知 识以及现代科学技术的最新成果引进课堂，使学生在 课堂上所学的内容更加丰富充实，知识结构更加合理 完善。为此，对真空镀膜实验进行认真分析研究和反 复实验，设计了真空镀膜实验的后续实验题目——镀 膜平玻璃板厚度的测量。这是一种采用散射干涉来测 量镀膜平玻璃板厚度的新方法，其理论原理简单，实验 设置便捷，实验操作方便，测量精度高。
２实验设计
２．１ 实验设备 ＧＳＺ－ＩＩ全息实验防震平台及附属器件；ＨＰ一１００
型氦氖激光器；ＣＡＳｌ０６．０数码相机及三脚支架等。 ２．２实验光路调整
按图１设置实验光路，整个实验装置均设置在 ＧＳＺ—ＩＩ全息实验防震平台上以保证光路的稳定性。 首先调整入射光束的水平度，然后让光束垂直通过带 有小圆孔的光屏。光屏的接收面要光洁平整，小圆孔 内径要光滑无毛刺，孔径的大小以刚好让光束自由通 过为宜。将待测镀膜平玻璃板放置在三维可调移动板 架上，调整镀膜平玻璃板的方位使反射光束能照射到 小圆孔上而且保证其垂直于光屏。
！墨塑！！！！＝！！ｉ！
ＣＮｌｌ——２０３４／Ｔ
实验技术与管理 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
第２７卷第５期２０１０年５月 Ｖ０１．２７ Ｎｏ．５ Ｍａｙ．２０１０
镀膜平玻璃板厚度测量实验设计
陈万金，孙颖
（吉林师范大学物理学院，吉林四平 １３６０００）
摘要：利用散射干涉法设计出测量镀膜平玻璃板厚度实验，叙述了实验原理并进行了实测。该实验原理简
收稿日期：２００９－０５－２５修改日期：２００９－０９－２８ 作者简介：陈万金（１９５６一），男，吉林省通化市人，硕士，教授，研究方
向：光测力学．
万方数据
度的变化直接影响干涉条纹的分布，而厚度一定的镀 膜平玻璃板对应着确定的干涉条纹分布。
图Ｉ实验装置示意图
根据折射定律可得： Ｔ／Ｏｓｉｎ』９一ｎｓｉｎＹ
４ 结束语
实验发现，条纹级次的选取可影响测量结果的准 确性，因为不同级次的条纹其细锐程度和清晰度都是 不同的，这可影响获得准确的原始测量数据［８３；另外， 被测镀膜透明介质平板的厚度值随测量距离Ｌ的增 加而缓慢减小等，究其原因如何？又有怎样的数量关 系？可作为研究课题让学生做，或者作为课外研究性 实验题目留给学生在实验室开放时间里完成。
依次改变并测量Ｌ的取值，再用数码相机拍下所 对应的光屏Ｐ上的散斑干涉花样的照片。用游标卡 尺精确测量不同照片上各级次的散斑干涉圆环的半
万方数据
图３散斑干涉花样（Ｌ＝６２．０４１ ｃｍ）
径。数据见表１。
Ｌ ６２ ● ４ ０ｌ ５ ９● ９ ０２ ５６ ６ ５ １
●
Ｓ２ １Ｏ７ ●
４２ ３ ０６
表１测量数据
社，２００２．
Ｃｈｅｎ Ｗａｎｊｉｎ，Ｓｕｎ Ｙｉｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｊｉｌｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｉｐｉｎｇ １３６０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｅｔｕｐ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｇｌａｓｓｅｓ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｈａｓ ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｅａｓｉｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｄ ａｎｄ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ，ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｓｅｔｕｐ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｐｈｙｓｉｃｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｔｅｄ ｇｌａｓｓｅｓ ｐｌａｔｅ；ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ；ｓｐｅｃｋｌｅ；ｆｒｉｎｇ ｏｒｄｅｒ
（３）
由式（２）和式（３）得
ｒｋ一五ｋ ｎ而Ｌ，ｌ
（４）
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实验技术与管理
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（５）
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图２光路图
根据实验所用光源的谱线宽度的限制，可求出本实验 的测厚量程ｄＭ，ｄＭ≈Ａ２／（２ｎ·从２）２［７１。
［４］丹蒂Ｊ Ｃ．激光斑纹及有关现象［Ｍ］．黄乐天，王天及，林士英，译．北 京：科学出版社，１９８６．
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