题目
10.用波长为λ的单色光垂直照射如图所示的折射率为n2的劈形膜 ((n)_(1)gt (n)_(2)lt (n)_(3)) ),观察反射-|||-光干涉.从劈形膜顶部开始,第2条明条纹对应的膜厚度 d=

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查薄膜干涉中的反射光干涉条件,特别是劈形膜的明条纹形成条件。
解题核心思路:
- 确定相位差:分析两次反射光的相位突变情况,结合光程差计算总相位差。
- 明条纹条件:根据相位差是否为$2m\pi$($m$为整数),推导出对应的膜厚度表达式。
破题关键点:
- 相位突变规则:光从光密介质射向光疏介质时反射产生$\pi$相位突变,反之不突变。
- 路径差与相位差:光在薄膜中的传播路径差为$2n_2d$,对应相位差为$\frac{4\pi n_2 d}{\lambda}$。
- 总相位差:两次反射的相位突变总和为$\pi$,需与路径差共同决定干涉加强条件。
步骤1:分析相位突变
- 第一次反射:光从$n_1$(光密)射向$n_2$(光疏),产生$\pi$相位突变。
- 第二次反射:光从$n_2$(光疏)射向$n_3$(光密),无相位突变。
- 总相位突变:$\pi + 0 = \pi$。
步骤2:计算光程差与总相位差
- 光程差:光在薄膜中传播的路径差为$2d$,光程差为$2n_2d$。
- 相位差:$\Delta \phi = \frac{4\pi n_2 d}{\lambda} + \pi$(路径差引起的相位差 + 相位突变)。
步骤3:明条纹条件
干涉加强时,总相位差为$2m\pi$:
$\frac{4\pi n_2 d}{\lambda} + \pi = 2m\pi \quad \Rightarrow \quad \frac{4n_2 d}{\lambda} = 2m - 1 \quad \Rightarrow \quad d = \frac{(2m - 1)\lambda}{4n_2}.$
步骤4:确定第二条明条纹
- 第一条明条纹($m=1$):$d = \frac{\lambda}{4n_2}$。
- 第二条明条纹($m=2$):$d = \frac{3\lambda}{4n_2}$。