12.13 如题12.13图,波长为680nm的平行光垂直照射到 L=0.12m 长的两块玻璃片上,两玻璃片-|||-一边相互接触,另一边被直径 d=0.048mm 的细钢丝隔开.求:-|||-(1)两玻璃片间的夹角θ是多少?-|||-(2)相邻两明条纹间空气膜的厚度差是多少?-|||-(3)相邻两暗条纹的间距是多少?-|||-(4)在这0.12m内呈现多少条明条纹?-|||-d-|||-θ-|||-L-|||-题12.13图

题目解答
答案

解析
本题考查薄膜干涉中的楔形空气膜干涉现象,涉及夹角计算、条纹间距及条纹数量的求解。解题核心在于:
- 夹角θ由钢丝直径与玻璃片长度的比值确定;
- 相邻明条纹厚度差为光程差对应的波长半波长;
- 相邻暗条纹间距与波长和夹角相关;
- 总明条纹数需结合总厚度变化与条纹间距计算。
第(1)题
计算夹角θ
玻璃片形成楔形空气膜,夹角θ可近似为:
$\theta = \frac{d}{L} = \frac{0.048 \times 10^{-3}}{0.12} = 4.0 \times 10^{-4} \, \text{rad}$
第(2)题
相邻明条纹厚度差
明条纹对应反射光相长干涉,光程差为半波长的偶数倍,厚度差为:
$\Delta t = \frac{\lambda}{2} = \frac{680 \times 10^{-9}}{2} = 3.4 \times 10^{-7} \, \text{m}$
第(3)题
相邻暗条纹间距
暗条纹对应反射光相消干涉,光程差为半波长的奇数倍,厚度差为$\lambda/2$,间距:
$\Delta x = \frac{\Delta t}{\theta} = \frac{3.4 \times 10^{-7}}{4.0 \times 10^{-4}} = 0.85 \, \text{mm}$
第(4)题
总明条纹数
空气膜厚度从$0$到$d/2$,总厚度变化为:
$\Delta t_{\text{总}} = \frac{d}{2} = \frac{0.048 \times 10^{-3}}{2} = 2.4 \times 10^{-5} \, \text{m}$
明条纹数量为总厚度变化除以相邻厚度差:
$N = \frac{\Delta t_{\text{总}}}{\Delta t} + 1 = \frac{2.4 \times 10^{-5}}{3.4 \times 10^{-7}} + 1 \approx 141 \, \text{条}$