题目
用波长为的单色光垂直照射如图所示的劈尖膜(n1n2 n3 ),观察反射光干涉,劈尖顶角处为 条纹,从劈尖膜尖顶算起,第2条明条纹中心所对应的厚度为 。
用波长为的单色光垂直照射如图所示的劈尖膜(n1n2 n3 ),观察反射光干涉,劈尖顶角处为 条纹,从劈尖膜尖顶算起,第2条明条纹中心所对应的厚度为 。
题目解答
答案
解:n1n2 n3 所以上、下表面的反射光都没有半波损失,故劈尖顶角处光程差为零,为明条纹;第2条明条纹即第一级明条纹
,所以
。
,所以
。解析
考查要点:本题主要考查薄膜干涉中的反射光干涉条件及光程差的计算,需结合折射率变化引起的相位差判断。
解题核心思路:
- 确定反射光的相位差:根据上下表面的折射率关系,判断反射光是否发生半波损失。
- 计算光程差:垂直入射时,光程差由薄膜厚度和折射率决定。
- 明条纹条件:结合相位差和光程差,确定明条纹对应的厚度表达式。
破题关键点:
- 两次反射的相位差:若上下表面反射均无半波损失,则总相位差为 $0$,光程差直接决定干涉加强条件。
- 明条纹级次:顶点处为第1条明条纹($k=0$),后续条纹按级次递增。
步骤1:分析反射光的相位差
- 上表面反射:光从 $n_1$ 进入 $n_2$,因 $n_1 > n_2$,无半波损失。
- 下表面反射:光从 $n_2$ 进入 $n_3$,因 $n_2 < n_3$,无半波损失。
- 总相位差:两次反射均无相位差,总相位差为 $0$。
步骤2:建立光程差方程
反射光的光程差为:
$\Delta = 2n_2 e$
其中 $e$ 为薄膜厚度。
步骤3:明条纹条件
干涉加强(明条纹)的条件为:
$2n_2 e = k\lambda \quad (k=0,1,2,\dots)$
步骤4:确定条纹级次
- 顶点处:$e=0$ 时,$k=0$,对应第1条明条纹。
- 第2条明条纹:取 $k=1$,代入公式得:
$e = \frac{\lambda}{2n_2}$