中空玻璃彩虹现象产生机理 - 文章

中空玻璃彩虹现象产生机理

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已经有几篇文献上提到中空玻璃的干涉条纹，但有许多的不明晰，有些则对干涉纹的不直接解释并且对它们如何出现、为什么出现解释得不清楚。当然，至少它们提到这是光学现象，而不是玻璃的缺陷。事实上，光越纯，玻璃厚度越一致，两片或几片玻璃放在一起则越容易出现干涉纹。

间而言之，中空玻璃的干涉纹是因光波相交产生的反应结果。由于中空玻璃多个玻璃表面的反射，光波分开并沿不同路径再次相交。当光波再次重合，干涉纹就有可能看见。
最常见的是“牛顿环”和“布鲁斯特干涉纹”，这可看做二种不同的现象，虽然他们相似并且偶尔指同一件事。

牛顿环

牛顿环是以伊沙克.牛顿（1642-1727）命名的，他虽然没有明确的进行解释，但对该现象做了详细的研究。有些资料表明罗伯特.胡克（1635-1703）事实上也发现了这种干涉纹。
牛顿环是在两片玻璃相接触时出现的干涉纹，并且比布鲁斯特环跟容易被看见。玻片间其实是被一薄层空气隔开，空气层的非常细小的变化可能导致产生直线形、环形或象地图等高线一样有些不规则的干涉纹。

改变观察角度可以使干涉纹轻微移动，而且亮度和颜色可能随着改变。最常见的是彩虹一样的颜色，不过可能有点暗淡，如轻压玻璃，空气间隙会更薄，同时干涉纹会更加多彩，面积更大，条纹分的更开。空气膜越厚，条纹与越窄，越相互贴近，并且色彩上更倾向于暗淡。

在中空玻璃上，如果空气层缩到两片玻璃在中部接触，牛顿环可能变的清晰。

布鲁斯特环

布鲁斯特环是以戴维.布鲁斯特爵士（1781-1868）命名，他是位物理学教授，是万花筒的发明者，在光的研究上，他发现了双折射和光谱分析。

如果干涉纹在中空玻璃上，同时两片玻璃没接触，我们通常将这种现象称为布鲁斯特环。

光路

中空玻璃上有两种不同光路可能产生布鲁斯特环，他们产生两种不同的干涉纹，在此称为一类和二类：

一类纹是一种相当强的光学现象，通常比二类纹明亮。一类纹经常因彩色或象彩虹而引起人的注意。如果中空玻璃的两块玻璃厚度非常接近，光路基本相同，那就会出现一类纹。

二类纹是一种相对较弱的光学现象，并且可以认为忽略不计，虽然所有浮法玻璃制成的中空玻璃上都可能以某个角度看见，甚至不同厚度玻璃制成的中空玻璃也会出现。二类纹颜色通常倾向于灰暗，或者是暗淡的几乎不能发觉的彩虹状。

图一是产生一类纹的原理（见附图）：

首先中空玻璃两单片的厚度和折射率几乎完全相同，光通过第一片玻璃后，部分到达第二片，部分被第二界面反射回第一界面，又从第一界面反射，到达第三界面。原来到达第二片玻璃的光通过第二片玻璃时，被第四界面反射。由于两玻璃的厚度几乎相等，反射的光在第三界面相会，从而产生干涉纹。

由于浮法玻璃的厚度变化非常小，如相邻近的两片玻璃从浮法玻璃带切下，并合成中空玻璃，则以某视角可能可以看见一类干涉纹。

图二是产生一类纹的原理（见附图）：

光通过第一片玻璃后，部分到达第二片，部分被第二界面反射回第一界面，又从第一界面反射，通过第一片玻璃到达第三界面。接着又被第三界面反射回，通过第一片玻璃，被第一界面反射反射回第二界面。同时，另一部分光通过界第一片玻璃，被第二界面反射回到第一片玻璃后，又被第一界面反射，到达第三界面，接着又被反射回第二界面，与其他部分光结合，从而产生干涉纹。

第二类干涉纹可以在不同玻片厚度的中空玻璃中见到，由于通常显得颜色灰暗，它们不如一类纹显尔易见。它们可能存在，但可能完全不被发觉。

观察

如果存在干涉纹，在一定观察条件下，可以通过反射侧或透过侧见到。

从反射侧观察

一类纹最常见为：光源倾角60°左右或与玻璃面法线交角0~30°。
二类纹最常见为：光源倾角75°左右或观察角与玻璃面法线交角大于30°，如果正视，二类纹可能不能看见。

从透过侧观察

如从透过侧观察，一二类干涉纹都在光源入射与玻璃法线交角大于80°时更可能看见。

控制干涉纹

一类纹可以通过以下方式控制在一定程度：

1、使用两块不同下片位玻璃。
2、相同下片位不同玻璃带。
3、相同下片位前后反转。
4、利用不同厚度的玻璃合成中空可以将一类纹消除。但是厚度范围不能重叠。为减少一类纹出现的可能，应当使用不同厚度变化，如“＞.00006，＞.0002,＞.0001，＞.003”，我们建议厚度差在0.02~0.04之间。
5、二类纹不能消除，但通常被忽略或不易觉察。但是一定照光及观察条件可能导致出现二类纹。

注：这与钢化或热增强时可能看到的应力斑现象不同。(end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2005-3-4，阅读2233次)

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