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物理
题目

白光垂直射到空气中一厚度为3600A的肥皂水膜上。已知肥皂水的折射率为 n=-|||-1.33,白光的波长范围为 sim 760nm 问:(1)哪些波长的光反射最强?(2)哪些波长的-|||-光透射最强?

题目解答

答案

解析

薄膜干涉是本题的核心考查点,需掌握以下关键点:

  1. 反射光的干涉条件:需考虑两次反射光的相位差,包括光程差和可能的半波损失。
  2. 透射光的干涉条件:透射光的干涉相长对应反射光的干涉相消。
  3. 波长范围限制:需结合可见光波长范围(400~760nm)筛选有效解。

破题关键:

  • 半波损失判断:第一次反射(空气→肥皂水)有半波损失,第二次反射(肥皂水→空气)无半波损失。
  • 光程差公式:反射光总相位差为 $\Delta = 2ne + \frac{\lambda}{2}$,透射光则为 $\Delta = 2ne$。

第(1)题:反射最强的波长

条件:反射光干涉相长,需满足:
$2ne + \frac{\lambda}{2} = k\lambda \quad (k=1,2,3,\dots)$
推导:

  1. 整理方程:
    $\lambda = \frac{2ne}{k - \frac{1}{2}}$
  2. 代入数据:
    $\lambda = \frac{2 \times 1.33 \times 3600}{k - 0.5} = \frac{9576}{k - 0.5} \, \text{Å}$
  3. 筛选可见光范围:
    • $k=2$:$\lambda = \frac{9576}{1.5} = 6384 \, \text{Å}$(红光,638.4nm)
    • $k=3$:$\lambda = \frac{9576}{2.5} = 3830 \, \text{Å}$(紫外,超出可见范围)

结论:反射最强的波长为 6384Å。

第(2)题:透射最强的波长

条件:透射光干涉相长,需满足:
$2ne = k\lambda \quad (k=1,2,3,\dots)$
推导:

  1. 整理方程:
    $\lambda = \frac{2ne}{k}$
  2. 代入数据:
    $\lambda = \frac{2 \times 1.33 \times 3600}{k} = \frac{9576}{k} \, \text{Å}$
  3. 筛选可见光范围:
    • $k=2$:$\lambda = \frac{9576}{2} = 4788 \, \text{Å}$(青光,478.8nm)
    • $k=3$:$\lambda = \frac{9576}{3} = 3192 \, \text{Å}$(紫外,超出可见范围)

结论:透射最强的波长为 4788Å。

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