题目
.11-25 如图所示,折射率 _(2)=1.2 的油滴落在 _(3)=1.50 的平板玻璃上,形成一上表面近-|||-似于球面的油膜,测得油膜中心最高处的高度 _(m)=1.1mu m ,用 lambda =600nm 的单色光垂直照射-|||-油膜.问:(1)油膜周边是暗环还是明环?(2)整个油膜可看到几个完整暗环?

题目解答
答案

解析
步骤 1:确定油膜周边是暗环还是明环
在油膜的边缘,油膜的厚度接近于零,因此光在油膜上下表面反射时,不会产生相位差。由于油膜的上表面是空气,下表面是玻璃,反射光在空气和玻璃界面的反射会产生半波损失,因此在油膜边缘,反射光的相位差为 $\pi$,即光程差为 $\lambda/2$,这会导致干涉相消,因此油膜边缘是暗环。
步骤 2:计算油膜中心的光程差
油膜中心的光程差为 $2n_2d_m$,其中 $n_2$ 是油膜的折射率,$d_m$ 是油膜中心的厚度。将给定的数值代入,得到光程差为 $2 \times 1.2 \times 1.1 \mu m = 2.64 \mu m$。
步骤 3:计算油膜中心的干涉级数
干涉级数 $m$ 可以通过光程差除以波长得到,即 $m = 2n_2d_m / \lambda$。将给定的数值代入,得到 $m = 2 \times 1.2 \times 1.1 \mu m / 600 nm = 4.4$。由于干涉级数必须是整数,因此油膜中心的干涉级数为 4,这意味着油膜中心是第 4 级干涉条纹。
步骤 4:计算油膜可看到的完整暗环数
由于油膜边缘是暗环,油膜中心是第 4 级干涉条纹,因此油膜可看到的完整暗环数为 4 个。
在油膜的边缘,油膜的厚度接近于零,因此光在油膜上下表面反射时,不会产生相位差。由于油膜的上表面是空气,下表面是玻璃,反射光在空气和玻璃界面的反射会产生半波损失,因此在油膜边缘,反射光的相位差为 $\pi$,即光程差为 $\lambda/2$,这会导致干涉相消,因此油膜边缘是暗环。
步骤 2:计算油膜中心的光程差
油膜中心的光程差为 $2n_2d_m$,其中 $n_2$ 是油膜的折射率,$d_m$ 是油膜中心的厚度。将给定的数值代入,得到光程差为 $2 \times 1.2 \times 1.1 \mu m = 2.64 \mu m$。
步骤 3:计算油膜中心的干涉级数
干涉级数 $m$ 可以通过光程差除以波长得到,即 $m = 2n_2d_m / \lambda$。将给定的数值代入,得到 $m = 2 \times 1.2 \times 1.1 \mu m / 600 nm = 4.4$。由于干涉级数必须是整数,因此油膜中心的干涉级数为 4,这意味着油膜中心是第 4 级干涉条纹。
步骤 4:计算油膜可看到的完整暗环数
由于油膜边缘是暗环,油膜中心是第 4 级干涉条纹,因此油膜可看到的完整暗环数为 4 个。