题目
在迈克耳孙干涉仪的一条光路中,放入一折射率为n,厚度为d的透明薄片,放入后,这条光路的光程改变了( )A. 2 ( n-1 ) d.B. 2nd.C. 2 ( n-1 ) d+λ / 2.D. nd.E. ( n-1 ) d.
在迈克耳孙干涉仪的一条光路中,放入一折射率为n,厚度为d的透明薄片,放入后,这条光路的光程改变了( )
A. 2 ( n-1 ) d.
B. 2nd.
C. 2 ( n-1 ) d+λ / 2.
D. nd.
E. ( n-1 ) d.
题目解答
答案
A. 2 ( n-1 ) d.
解析
考查要点:本题主要考查光程的概念及其在迈克耳孙干涉仪中的应用,需理解光程的定义及光在干涉仪中往返传播的特点。
解题核心思路:
- 光程的定义:光程 = 折射率 × 几何路径长度。
- 干涉仪光路特点:光在干涉仪中需往返传播,因此需计算两次通过透明薄片的总光程变化。
- 对比放入前后光程差:原光路中光程为 $2d$(空气折射率 $n=1$),放入薄片后光程为 $2nd$,两者之差即为光程变化量。
破题关键点:
- 往返传播导致光程变化量需乘以2。
- 折射率差 $(n-1)$ 是光程变化的直接来源。
光程变化的计算步骤:
-
原光路光程:
在未放入透明薄片时,光在空气中传播厚度 $d$,往返总光程为:
$2 \times 1 \times d = 2d.$ -
放入薄片后的光程:
光通过折射率为 $n$、厚度为 $d$ 的薄片,往返总光程为:
$2 \times n \times d = 2nd.$ -
光程变化量:
放入薄片后光程的增量为:
$2nd - 2d = 2(n-1)d.$
选项分析:
- A. $2(n-1)d$:正确,符合计算结果。
- B. $2nd$:错误,未扣除原光程 $2d$。
- C. $2(n-1)d + \lambda/2$:错误,题目未涉及相位变化。
- D. $nd$:错误,未考虑往返传播。
- E. $(n-1)d$:错误,仅计算单程变化。