劳埃德镜实验条件的讨论

李春燕 常清英 何志巍 金仲辉

(中国农业大学理学院 北京 100083)

1 问题的提出

几乎所有的光学教材里都介绍了劳埃德镜的实验，实验装置示意图如图1所示，图中MN是一平面反射镜，S为与纸面垂直的狭缝光源.由于实验中屏幕至S的垂直距离D远大于S与其虚像S′之间距离d，即D≫d.实验中狭缝光源S射至平面镜入射光的入射角接近90°，即属于掠入射的情况,这是劳埃德镜实验必须满足的条件.因为它保证了入射光和反射光相干涉的条件，尤其是它们的振动方向相同的条件.许多教材都告诉我们.将图1中的屏幕移至平面镜的N端，N处的干涉条纹为暗纹.由此说明N处的反射光发生了相位π的突变,现在要问的是，平面镜MN究竟是由什么材料做的？不同的教材有不同的说法,有的教材[1]没有说明平面镜MN由什么材料制成，而更多的教材[2～5]指出MN由玻璃制成.

图1 劳埃德镜实验装置示意图

2 平面镜材料对劳埃德半波损失实验的影响

众所周知，在一般情况下，当光入射至各向同性介质(绝缘体)和金属一类介质(导体)的表面，它们的反射光具有不同的性质.当光(线偏振光)由空气射至玻璃表面，它的反射光依然是一线偏振光；而射至金属表面，而它的反射光可能是椭圆偏振光.后者就很难说与入射光有相同的振动方向.

以下讨论的玻璃和金属两种平面镜情况下，劳埃德镜的半波损失问题.

2.1 玻璃类平面镜情况

对于玻璃一类的各向同性电介质，根据下列的菲涅耳公式……