题目
在白光入射的等倾干涉中,同级圆环中相应于颜色紫到红的空间位置是( )。A. 由外到里B. 由里到外C. 不变D. 随机变化
在白光入射的等倾干涉中,同级圆环中相应于颜色紫到红的空间位置是( )。
A. 由外到里
B. 由里到外
C. 不变
D. 随机变化
题目解答
答案
A. 由外到里
解析
本题考查白光等倾干涉中同级圆环颜色分布的空间位置关系。关键在于理解光程差公式和不同波长光的干涉条件。在等倾干涉中,光程差为$2d\cos\theta$,其中$d$为薄膜厚度,$\theta$为入射角。对于同级圆环(固定$m$),当颜色从紫(短波长$\lambda$)到红(长波长$\lambda$)时,需分析$d$和$\theta$如何变化以满足干涉条件。核心思路是:长波光通过减小$d$(对应更小半径)和增大$\cos\theta$(更接近法线入射)来补偿光程差,导致颜色分布由外到里。
光程差与干涉条件
等倾干涉的光程差公式为:
$2d\cos\theta = (m + \frac{1}{2})\lambda \quad \text{(暗纹条件)}$
其中$m$为干涉级数,$\lambda$为光波波长。
波长变化对位置的影响
- 波长增大(红光):当$\lambda$增大时,若保持$m$不变,需调整$d$和$\cos\theta$使等式成立。
- 调整策略:
- 减小$d$:对应薄膜厚度减小,即圆环半径$r$减小(靠近中心)。
- 增大$\cos\theta$:入射角$\theta$减小,光线更接近法线方向。
- 综合结果:长波光(红光)在更靠近中心的位置满足干涉条件,短波光(紫光)在更远离中心的位置满足条件。
结论
同级圆环中,颜色从紫到红的空间位置由外到里。