题目
_(1) 10-|||-A-|||-s如图所示,假设有两个同相的相干点光源S1和S2,发出波长为λ的光。A是它们连线的中垂线上的一点。若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片,则两光源发出的光在A点的相位差Δϕ= ____ 。若已知λ=500nm,n=1.5,A点恰为第四级明纹中心,则e= ____ nm。(1nm=10-9m)
如图所示,假设有两个同相的相干点光源S1和S2,发出波长为λ的光。A是它们连线的中垂线上的一点。若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片,则两光源发出的光在A点的相位差Δϕ= ____ 。若已知λ=500nm,n=1.5,A点恰为第四级明纹中心,则e= ____ nm。(1nm=10-9m)题目解答
答案
解:(1)插入薄片前,S1、S2到A的光程相等,插入薄片后,光程差为
δ=(n-1)e
所以相位差为
Δφ=$\frac{2π}{λ}$δ
解得Δφ=$\frac{2π(n-1)e}{λ}$
(2)A点恰为第四级明纹中心,因此光程差应满足
δ=(n-1)e=4λ
解得
e=4000nm
故答案为:$\frac{2π}{λ}$δ 4000
δ=(n-1)e
所以相位差为
Δφ=$\frac{2π}{λ}$δ
解得Δφ=$\frac{2π(n-1)e}{λ}$
(2)A点恰为第四级明纹中心,因此光程差应满足
δ=(n-1)e=4λ
解得
e=4000nm
故答案为:$\frac{2π}{λ}$δ 4000
解析
考查要点:本题主要考查光程差与相位差的关系,以及薄膜干涉中明纹条件的应用。
解题核心思路:
- 光程差的计算:插入玻璃片后,S₁的光程增加量为$(n-1)e$,由此确定总光程差。
- 相位差公式:相位差与光程差成正比,比例系数为$\frac{2\pi}{\lambda}$。
- 明纹条件:当光程差等于$m\lambda$时,干涉加强,结合已知级数求解厚度$e$。
破题关键点:
- 理解光程的概念:介质中的光程为物理路程乘以折射率。
- 明纹条件的应用:第四级明纹对应$m=4$,需代入公式求解。
第(1)题:相位差Δφ的计算
插入玻璃片前的光程差
S₁和S₂到A点的几何路程相等,光程差为$0$,相位差也为$0$。
插入玻璃片后的光程差
S₁的光在玻璃片中传播的光程为$n \cdot e$,而原空气中的光程为$e$,因此光程增加量为:
$\delta = (n-1)e$
相位差公式
相位差与光程差的关系为:
$\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} \delta = \frac{2\pi (n-1)e}{\lambda}$
第(2)题:厚度e的计算
明纹条件
当A点为第四级明纹中心时,光程差满足:
$\delta = m\lambda$
其中$m=4$。
代入光程差公式
$(n-1)e = 4\lambda$
代入已知数据
$\lambda=500\ \text{nm}$,$n=1.5$,解得:
$e = \frac{4\lambda}{n-1} = \frac{4 \times 500}{1.5-1} = 4000\ \text{nm}$