题目
白光垂直照射在空气中的厚度为0.40 μm的玻璃片上,玻璃片的折射率为1.50.试问在可见光范围内(λ=400~700 nm),哪些波长的光在反射中加强?哪些波长的光在透射中加强?
白光垂直照射在空气中的厚度为0.40 μm的玻璃片上,玻璃片的折射率为1.50.试问在可见光范围内(λ=400~700 nm),哪些波长的光在反射中加强?哪些波长的光在透射中加强?
题目解答
答案
根据光的干涉和反射原理,我们可以使用薄膜的厚度、折射率以及入射角来确定在反射和透射中哪些波长的光会加强。首先,考虑反射。当白光垂直照射在玻璃片上时,一部分光会被玻璃片的表面反射回来。反射光的相位差取决于入射光的波长、玻璃片的厚度以及玻璃的折射率。对于光的反射,当满足以下条件时,会出现加强的干涉:1. 光的波长满足薄膜厚度与波长的相位差条件,即2 * 薄膜厚度 * 玻璃折射率 = m * λ,其中 m 为整数(0、1、2、...)。2. 反射的相位差为奇数倍的半波长。可见光的波长范围为 400 nm 到 700 nm。现在我们来看看在这个范围内,满足条件的波长。a. 对于 m = 0,根据相位差条件,2 * 0.40 μm * 1.50 = 0.60 μm,相当于 600 nm,所以 600 nm 的光会在反射中加强。b. 对于 m = 1,相位差条件变为 2 * 0.40 μm * 1.50 = 1 * λ,所以波长为 0.40 μm = 400 nm 的光会在反射中加强。c. 对于 m = 2,相位差条件变为 2 * 0.40 μm * 1.50 = 2 * λ,所以波长为 0.40 μm / 2 = 200 nm 的光会在反射中加强,但这已经超出了可见光范围。因此,在反射中会加强的波长是 400 nm 和 600 nm。接下来,考虑透射。透射光的相位差同样会受到上述条件的影响。在可见光范围内,满足相位差条件的透射光波长为:1. 对于 m = 0,已经考虑过,波长为 600 nm。2. 对于 m = 1,已经考虑过,波长为 400 nm。因此,在透射中会加强的波长是 400 nm 和 600 nm。综上所述,在这个玻璃片上,400 nm 和 600 nm 波长的光在反射和透射中会加强。
解析
步骤 1:确定反射光加强的条件
反射光加强的条件是:2 * 薄膜厚度 * 玻璃折射率 = m * λ,其中 m 为整数(0、1、2、...),λ为光的波长。反射光的相位差为奇数倍的半波长。
步骤 2:计算反射光加强的波长
根据反射光加强的条件,我们可以计算出在可见光范围内(λ=400~700 nm)哪些波长的光在反射中加强。
a. 对于 m = 0,根据相位差条件,2 * 0.40 μm * 1.50 = 0.60 μm,相当于 600 nm,所以 600 nm 的光会在反射中加强。
b. 对于 m = 1,相位差条件变为 2 * 0.40 μm * 1.50 = 1 * λ,所以波长为 0.40 μm = 400 nm 的光会在反射中加强。
c. 对于 m = 2,相位差条件变为 2 * 0.40 μm * 1.50 = 2 * λ,所以波长为 0.40 μm / 2 = 200 nm 的光会在反射中加强,但这已经超出了可见光范围。
步骤 3:确定透射光加强的条件
透射光加强的条件是:2 * 薄膜厚度 * 玻璃折射率 = m * λ,其中 m 为整数(0、1、2、...),λ为光的波长。透射光的相位差为偶数倍的半波长。
步骤 4:计算透射光加强的波长
根据透射光加强的条件,我们可以计算出在可见光范围内(λ=400~700 nm)哪些波长的光在透射中加强。
a. 对于 m = 0,已经考虑过,波长为 600 nm。
b. 对于 m = 1,已经考虑过,波长为 400 nm。
反射光加强的条件是:2 * 薄膜厚度 * 玻璃折射率 = m * λ,其中 m 为整数(0、1、2、...),λ为光的波长。反射光的相位差为奇数倍的半波长。
步骤 2:计算反射光加强的波长
根据反射光加强的条件,我们可以计算出在可见光范围内(λ=400~700 nm)哪些波长的光在反射中加强。
a. 对于 m = 0,根据相位差条件,2 * 0.40 μm * 1.50 = 0.60 μm,相当于 600 nm,所以 600 nm 的光会在反射中加强。
b. 对于 m = 1,相位差条件变为 2 * 0.40 μm * 1.50 = 1 * λ,所以波长为 0.40 μm = 400 nm 的光会在反射中加强。
c. 对于 m = 2,相位差条件变为 2 * 0.40 μm * 1.50 = 2 * λ,所以波长为 0.40 μm / 2 = 200 nm 的光会在反射中加强,但这已经超出了可见光范围。
步骤 3:确定透射光加强的条件
透射光加强的条件是:2 * 薄膜厚度 * 玻璃折射率 = m * λ,其中 m 为整数(0、1、2、...),λ为光的波长。透射光的相位差为偶数倍的半波长。
步骤 4:计算透射光加强的波长
根据透射光加强的条件,我们可以计算出在可见光范围内(λ=400~700 nm)哪些波长的光在透射中加强。
a. 对于 m = 0,已经考虑过,波长为 600 nm。
b. 对于 m = 1,已经考虑过,波长为 400 nm。