题目
测定 (O)_(2) 的厚度,通常将其磨成图示劈尖状, 然后用光的干涉方法测量,若以(O)_(2) 光垂直入射,反射光方向看到五条暗纹,且第五条位于 N 处,该膜厚为( ).A 733 nm B 825 nm C 917 nm D 1008 nm(O)_(2)
测定
的厚度,通常将其磨成图示劈尖状, 然后用光的干涉方法测量,若以
光垂直入射,反射光方向看到五条暗纹,且第五条位于 N 处,该膜厚为( ).
A 733 nm
B 825 nm
C 917 nm
D 1008 nm

题目解答
答案
答案:B
由于
,所以
由暗条纹条件得
第五条暗纹,其k=4,得
解析
本题考查光的薄膜干涉现象中的劈尖干涉问题,核心在于确定反射光的相位差条件及暗纹形成的条件。关键点如下:
- 相位突变分析:两次反射面的折射率关系决定了相位突变的总情况。当光从低折射率介质进入高折射率介质时,反射光发生$\pi$相位突变。
- 光程差公式:劈尖结构中,光程差由膜厚和折射率决定,公式为$\Delta = 2n_2 d$。
- 暗纹条件:两次反射光的相位突变总和为$0$时,暗纹条件为$\Delta = (2k+1)\dfrac{\lambda}{2}$,其中$k$为暗纹级数。
相位突变分析
- 光从空气($n_1=1$)入射到SiO₂($n_2=1.5$),第一次反射发生$\pi$相位突变。
- 光从SiO₂($n_2=1.5$)进入介质$n_3=3.4$,第二次反射也发生$\pi$相位突变。
- 总相位突变:两次突变总和为$2\pi$,等效于无相位差,因此光程差直接决定干涉条件。
暗纹条件与膜厚计算
- 光程差公式:$\Delta = 2n_2 d$。
- 暗纹条件:$\Delta = (2k+1)\dfrac{\lambda}{2}$,其中第五条暗纹对应$k=4$。
- 代入公式:
$2n_2 d = (2 \cdot 4 + 1)\dfrac{\lambda}{2} \implies d = \dfrac{(2k+1)\lambda}{4n_2}$ - 数值计算:
$d = \dfrac{9 \cdot 550}{4 \cdot 1.5} = \dfrac{4950}{6} = 825 \, \text{nm}$