题目
11-15 一双缝装置的一个缝被折射率为1.40的薄玻璃片所遮盖,另一个缝被折射率为-|||-1.70的薄玻璃片所遮盖.在玻璃片插入以后,屏上原来的中央极大所在点变为第五级明纹.假-|||-定 lambda =480m, 且两玻璃片厚度均为d,求厚度d.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查双缝干涉实验中薄膜引起的光程差变化,以及如何根据干涉条纹的移动确定薄膜厚度。
解题核心思路:
- 光程差的计算:当光通过不同折射率的介质时,光程为物理路程乘以折射率。两缝分别覆盖不同折射率的玻璃片后,光程差为 $\Delta = (n_2 - n_1)d$。
- 干涉条件:明纹的光程差满足 $\Delta = m\lambda$,其中 $m$ 为级数。题目中中央极大变为第五级明纹,对应 $m=5$。
- 建立方程:将光程差与干涉条件结合,解出厚度 $d$。
破题关键点:
- 明确光程差的计算方式,正确处理不同折射率的差异。
- 理解条纹移动的本质是光程差的变化,与级数对应。
已知条件:
- 玻璃片折射率:$n_1 = 1.40$,$n_2 = 1.70$
- 光波波长:$\lambda = 480 \, \text{nm}$
- 中央极大变为第五级明纹:$m = 5$
步骤解析:
-
计算光程差:
两缝分别覆盖玻璃片后,光程差为:
$\Delta = (n_2 - n_1)d$ -
干涉条件:
第五级明纹对应光程差为:
$\Delta = m\lambda$ -
联立方程求解:
将 $\Delta = (n_2 - n_1)d$ 代入 $\Delta = m\lambda$,得:
$(n_2 - n_1)d = m\lambda$
代入数值:
$(1.70 - 1.40)d = 5 \times 480 \, \text{nm}$
解得:
$d = \frac{5 \times 480}{0.30} = 8000 \, \text{nm} = 8.0 \, \mu\text{m}$