题目
设双缝干涉实验中,屏幕E上的P点是亮条纹,如将缝S_2盖住,并在S_1S_2连线的垂直平分面处放一反射镜M,则此时A. P点仍是亮条纹B. 无法判断P点是亮条纹还是暗条纹C. P点无条纹D. P点变为暗条纹
设双缝干涉实验中,屏幕E上的P点是亮条纹,如将缝S_2盖住,并在S_1S_2连线的垂直平分面处放一反射镜M,则此时
A. P点仍是亮条纹
B. 无法判断P点是亮条纹还是暗条纹
C. P点无条纹
D. P点变为暗条纹
题目解答
答案
D. P点变为暗条纹
解析
本题考查双缝干涉实验中反射镜对光程差的影响。关键点在于理解反射镜引入的相位变化对干涉结果的作用。当缝$S_2$被遮挡后,仅剩$S_1$发光,但反射镜$M$会将$S_1$的光反射形成等效的“虚光源”。此时,反射光与直接光在$P$点的光程差包含额外的$\lambda/2$相位差(因反射引起的相位反转),导致原本的亮条纹变为暗条纹。
关键分析步骤
-
原双缝干涉条件
原本$P$点为亮条纹,说明$S_1$与$S_2$到$P$的光程差为$\Delta x = m\lambda$($m$为整数)。 -
遮挡$S_2$后的情况
遮挡$S_2$后,仅$S_1$发光。反射镜$M$位于$S_1S_2$的垂直平分面,会将$S_1$的光反射,形成等效的“虚光源”$S_2'$。 -
反射光的相位变化
反射镜反射光时,光波发生相位反转(相当于附加$\lambda/2$的相位差)。此时,$S_1$的直接光与反射光到达$P$点的光程差为:
$\Delta x' = \Delta x + \frac{\lambda}{2} = m\lambda + \frac{\lambda}{2}.$ -
干涉结果判断
光程差$\Delta x'$对应相位差$\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \frac{\lambda}{2} = \pi$,导致两列光相消干涉,$P$点变为暗条纹。