13.13 如题13.13图所示,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?-|||-题13.13图-|||-(4)在这0.12m内呈现多少条明条纹?

题目解答
答案

解析
本题主要考察等厚干涉中楔形空气膜的相关计算,涉及夹角计算、厚度差、条纹间距及条纹数量等知识点,需结合等厚干涉条件和几何关系分析。
(1)两玻璃玻璃片间的夹角θ
两玻璃片形成楔形空气膜,一边接触端厚度为0,另一端被直径为$d$的钢丝隔开,长度为$L$。楔形空气膜的夹角$d = L\theta$(因$\theta$极小,$\sin\theta\approx\theta$),则:
$\theta = \frac{d}{L}$
代入数据:$d=0.048\,\text{mm}=4.8\times10^{-5}\,\{m}$,$L=0.12\,\{m}$,得:
$\theta = \frac{4.8\times10^{-5}}{0.12} = 4.0\times10^{-4}\,\{rad}$
(2)相邻两明条纹间空气膜的厚度差
等厚干涉中,明条纹条件为$2ne+\frac{\lambda}{2}=k\lambda$($n=1$为空气折射率),化简得$2e=(k-\frac{1}{2})\lambda$。相邻明条纹对应$k$变化1,厚度差:
$\Delta e = \frac{\lambda}{2}$
代入$\lambda=680\,\{nm}=680\times10^{-9}\,\{m}$,得:
$\Delta e = \frac{3.4\times10^{-7}\,\{m}}$
(3)相邻两暗条纹的间距
暗条纹条件为$2e=k\lambda$,相邻暗条纹厚度差仍为$\Delta e=\frac{\lambda11:1:几何关系:间距\(l$满足$\Delta e=l\theta$,故:
$l=\frac{\Delta e}{\theta}$
代入$\Delta e=3.4\times10^{-7}\,\{m}$,$\theta=4.0\times10^{-4}\,\{rad}$,得:
$l=\frac{3.4\times10^{-7}}{4.0\times10^{-4}}=0.85\times10^{-3}\,\{m}=0.85\,\{mm}$
(4)0.12m内呈现的明条纹数量
总厚度$d=L\theta$,对应最大$k$值:$2L\theta+\frac{\lambda}{2}=k\lambda$,解得:
$k=\frac{2L\theta}{\lambda}+\frac{1}{2}$
代入数据:$2\times0.12\times4.0\times10^{-4})/680\times10^{-9}+\frac{1}{2}\approx141.18$,取整数$k=141$(含$k=1$的第一条明纹)。