题目
3.在双缝实验中,用厚度为 6μm 的云母片,覆盖其中一条缝,从而使原中央明纹位置变为第七级明纹若入射光波长为 5000Å,则云母片的折射率为:(C)A. 0.64B. 1.36C. 1.58D. 1.64
3.在双缝实验中,用厚度为 6μm 的云母片,覆盖其中一条缝,从而使原中央明纹位置变为第七级明纹若入射光波长为 5000Å,则云母片的折射率为:(C)
A. 0.64
B. 1.36
C. 1.58
D. 1.64
题目解答
答案
C. 1.58
解析
考查要点:本题主要考查双缝干涉实验中光程差的计算,以及折射率对光程的影响。
解题核心思路:
当云母片覆盖其中一条缝时,光通过云母片的光程为 $n \cdot d$($n$ 为折射率,$d$ 为云母厚度),而另一条缝的光程仍为 $d$(空气中的光程)。两者的光程差为 $(n-1)d$。根据题意,该光程差对应第七级明纹的条件,即 $(n-1)d = 7\lambda$,由此可解出折射率 $n$。
破题关键点:
- 明确光程差的来源:云母片引入的光程差为 $(n-1)d$。
- 明纹条件:光程差等于波长的整数倍,即 $m\lambda$($m$ 为级数)。
- 单位统一:需将云母厚度和波长转换为相同单位(如米)。
已知条件:
- 云母厚度 $d = 6\ \mu\text{m} = 6 \times 10^{-6}\ \text{m}$
- 波长 $\lambda = 5000\ \text{Å} = 5000 \times 10^{-10}\ \text{m} = 5 \times 10^{-7}\ \text{m}$
- 光程差对应第七级明纹,即 $m = 7$
公式推导:
根据光程差公式:
$(n-1)d = m\lambda$
代入已知数据:
$(n-1) \cdot 6 \times 10^{-6} = 7 \cdot 5 \times 10^{-7}$
化简得:
$n-1 = \frac{7 \cdot 5 \times 10^{-7}}{6 \times 10^{-6}} = \frac{35}{60} \approx 0.5833$
最终解得:
$n \approx 1 + 0.5833 = 1.58$