题目
两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射,若上面的平玻璃慢慢地向上平移,则干涉条纹A. 向棱边方向平移,条纹间隔变小B. 向棱边方向平移,条纹间隔变大C. 向棱边方向平移,条纹间隔不变D. 向远离棱边的方向平移,条纹间隔不变
两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射,若上面的平玻璃慢慢地向上平移,则干涉条纹
A. 向棱边方向平移,条纹间隔变小
B. 向棱边方向平移,条纹间隔变大
C. 向棱边方向平移,条纹间隔不变
D. 向远离棱边的方向平移,条纹间隔不变
题目解答
答案
C. 向棱边方向平移,条纹间隔不变
解析
考查要点:本题主要考查空气劈形膜的干涉现象及其条纹变化规律,涉及光程差、条纹移动方向及间隔的影响因素。
解题核心思路:
- 空气劈形膜的结构:由两块平玻璃形成楔形空气层,厚度从棱边的零逐渐增大。
- 干涉条纹的本质:条纹位置由光程差决定,相邻条纹对应厚度差为$\lambda/2$。
- 平移玻璃板的影响:当上玻璃板平移时,空气层厚度整体均匀变化,但厚度梯度不变,导致条纹整体移动而间隔不变。
破题关键点:
- 条纹移动方向:厚度整体增加,原条纹位置需向棱边(厚度更小处)移动以满足光程差条件。
- 条纹间隔不变:厚度差决定间隔,整体平移不改变厚度差的分布规律。
干涉条纹的形成原理
空气劈形膜的干涉由上下表面反射光的光程差决定。光程差为$2t$($t$为空气层厚度),明纹条件为:
$2t = m\lambda \quad (m=0,1,2,\dots)$
相邻明纹对应的厚度差为$\Delta t = \lambda/2$,因此条纹间隔均匀。
玻璃板平移的影响
当上玻璃板向上平移$\Delta h$时,空气层厚度在每个位置均增加$\Delta h$,即新厚度为$t' = t + \Delta h$。此时:
- 明纹条件变化:原明纹位置$t = m\lambda/2$变为$t' = (m\lambda/2) + \Delta h$,需满足新条件$2(t' - \Delta h) = m\lambda$。
- 条纹移动方向:为补偿$\Delta h$,条纹需向棱边(厚度更小处)移动,使$t$减小$\Delta h/2$。
- 条纹间隔不变:相邻条纹对应的厚度差仍为$\lambda/2$,间隔由厚度梯度决定,平移不改变梯度。