题目
将杨氏双缝干涉实验装置放入水中,则干涉条纹间距A. 变小B. 不能确定C. 不变D. 变大
将杨氏双缝干涉实验装置放入水中,则干涉条纹间距
A. 变小
B. 不能确定
C. 不变
D. 变大
题目解答
答案
A. 变小
解析
考查要点:本题主要考查杨氏双缝干涉实验中条纹间距公式及其影响因素,以及光在不同介质中的波长变化规律。
解题核心思路:
- 条纹间距公式:$\Delta y = \frac{\lambda L}{d}$,其中$\lambda$为光在介质中的波长,$L$为屏到双缝的距离,$d$为双缝间距。
- 波长变化规律:光从空气进入水中时,频率不变,但波速减小,导致波长变短($\lambda_{\text{水}} = \lambda_{\text{空气}} / n$,$n$为水的折射率)。
- 关键结论:装置放入水中后,$\lambda$减小,而$L$和$d$不变,因此条纹间距$\Delta y$变小。
公式分析
杨氏双缝干涉条纹间距公式为:
$\Delta y = \frac{\lambda L}{d}$
其中:
- $\lambda$是光在介质中的波长,
- $L$是屏到双缝的距离,
- $d$是双缝间距。
波长变化
当实验装置放入水中时:
- 光的频率不变:频率由光源决定,与介质无关。
- 波速减小:光在水中传播速度$v_{\text{水}} = v_{\text{空气}} / n$($n \approx 1.33$)。
- 波长变短:根据$\lambda = v / f$,频率$f$不变,波速$v$减小,因此$\lambda_{\text{水}} = \lambda_{\text{空气}} / n$。
条纹间距变化
由于$\lambda$减小,而$L$和$d$未改变,代入公式可知$\Delta y$会变小。