中空玻璃彩虹現象產生機理

中空玻璃的干涉條紋問題在一些文獻上都會被提到，但有許多的不明晰，有些則對干涉紋的不直接解釋并且對它們如何出現、為什么出現解釋得不清楚。當然，至少它們提到這是光學現象，而不是玻璃的缺點。事實上，光越純，玻璃厚度越一致，兩片或幾片玻璃放在一起則越容易出現干涉紋。o:p>

簡而言之，中空玻璃的干涉紋是因光波相交產生的反應結果。由于中空玻璃多個玻璃表面的反射，光波分開并沿不同路徑再次相交。當光波再次重合，干涉紋就有可能看見。

較常見的是“牛頓環”和“布魯斯特干涉紋”，這可看做二種不同的現象，雖然他們相似并且偶爾指同一件事。

牛頓環

牛頓環是以伊沙克.牛頓（1642-1727）命名的，他雖然沒有明確的進行解釋，但對該現象做了詳細的研究。有些資料表明羅伯特.胡克（1635-1703）事實上也發現了這種干涉紋。

牛頓環是在兩片玻璃相接觸時出現的干涉紋，并且比布魯斯特環跟容易被看見。玻片間其實是被一薄層空氣隔開，空氣層的非常細小的變化可能導致產生直線形、環形或象地圖等高線一樣有些不規則的干涉紋。

改變觀察角度可以使干涉紋輕微移動，而且亮度和顏色可能隨著改變。較常見的是彩虹一樣的顏色，不過可能有點暗淡，如輕壓玻璃，空氣間隙會更薄，同時干涉紋會更加多彩，面積更大，條紋分的更開。空氣膜越厚，條紋與越窄，越相互貼近，并且色彩上更傾向于暗淡。

在中空玻璃上，如果空氣層縮到兩片玻璃在中部接觸，牛頓環可能變的清晰。

布魯斯特環

布魯斯特環是以戴維.布魯斯特爵士（1781-1868）命名，他是位物理學教授，是萬花筒的創造者，在光的研究上，他發現了雙折射和光譜分析。

如果干涉紋在中空玻璃上，同時兩片玻璃沒接觸，我們通常將這種現象稱為布魯斯特環。

光路

中空玻璃上有兩種不同光路可能產生布魯斯特環，他們產生兩種不同的干涉紋，在此稱為一類和二類：

一類紋是一種相當強的光學現象，通常比二類紋明亮。一類紋經常因彩色或象彩虹而引起人的注意。如果中空玻璃的兩塊玻璃厚度非常接近，光路基本相同，那就會出現一類紋。

二類紋是一種相對較弱的光學現象，并且可以認為忽略不計，雖然所有浮法玻璃制成的中空玻璃上都可能以某個角度看見，甚至不同厚度玻璃制成的中空玻璃也會出現。二類紋顏色通常傾向于灰暗，或者是暗淡的幾乎不能發覺的彩虹狀。

首先中空玻璃兩單片的厚度和折射率幾乎完全相同，光通過靠前片玻璃后，部分到達第二片，部分被第二界面反射回靠前界面，又從靠前界面反射，到達第三界面。原來到達第二片玻璃的光通過第二片玻璃時，被第四界面反射。由于兩玻璃的厚度幾乎相等，反射的光在第三界面相會，從而產生干涉紋。

由于浮法玻璃的厚度變化非常小，如相鄰近的兩片玻璃從浮法玻璃帶切下，并合成中空玻璃，則以某視角可能可以看見一類干涉紋。

光通過靠前片玻璃后，部分到達第二片，部分被第二界面反射回靠前界面，又從靠前界面反射，通過靠前片玻璃到達第三界面。接著又被第三界面反射回，通過靠前片玻璃，被靠前界面反射反射回第二界面。同時，另一部分光通過界靠前片玻璃，被第二界面反射回到靠前片玻璃后，又被靠前界面反射，到達第三界面，接著又被反射回第二界面，與其他部分光結合，從而產生干涉紋。

第二類干涉紋可以在不同玻片厚度的中空玻璃中見到，由于通常顯得顏色灰暗，它們不如一類紋顯爾易見。它們可能存在，但可能完全不被發覺。







觀察



如果存在干涉紋，在一定觀察條件下，可以通過反射側或透過側見到。



從反射側觀察



一類紋較常見為：光源傾角60○左右或與玻璃面法線交角0~30○。



二類紋較常見為：光源傾角75○左右或觀察角與玻璃面法線交角大于30○，如果正視，二類紋可能不能看見。



從透過側觀察



如從透過側觀察，一二類干涉紋都在光源入射與玻璃法線交角大于80○時更可能看見。



控制干涉紋



一類紋可以通過以下方式控制在一定程度：



1、 使用兩塊不同下片位玻璃。



2、 相同下片位不同玻璃帶。



3、 相同下片位前后反轉。



4、 利用不同厚度的玻璃合成中空可以將一類紋清理。但是厚度范圍不能重疊。為減少一類紋出現的可能，應當使用不同厚度變化，如“＞.00006，＞.0002,＞.0001，＞.003”，我們建議厚度差在0.02~0.04之間。



5、 二類紋不能清理，但通常被忽略或不易覺察。但是一定照光及觀察條件可能導致出現二類紋。



注：這與鋼化或熱增強時可能看到的應力斑現象不同。