题目
在双缝杨氏干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e。波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差为 ____ 。
在双缝杨氏干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e。波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差为 ____ 。
题目解答
答案
解:在没用透明薄膜遮盖狭缝时,两束光在屏中央处的光程差为0,折射率为n1的透明薄膜引起一束光的光程变化为(n1-1)e,折射率为n2的透明薄膜引起一束光的光程变化为(n2-1)e,从而引起两束相干光的光程差为:
δ=(n2-1)e-(n1-1)e=(n2-n1)e
则相位差为:
$Δφ=\frac{2π}{λ}δ=\frac{2πe}{λ}({n}_{2}-{n}_{1})$
故答案为:$\frac{2πe}{λ}({n}_{2}-{n}_{1})$
δ=(n2-1)e-(n1-1)e=(n2-n1)e
则相位差为:
$Δφ=\frac{2π}{λ}δ=\frac{2πe}{λ}({n}_{2}-{n}_{1})$
故答案为:$\frac{2πe}{λ}({n}_{2}-{n}_{1})$
解析
考查要点:本题主要考查杨氏双缝干涉实验中透明薄膜对光程差的影响,以及如何计算相位差。
解题核心思路:
- 光程的概念:光在介质中的实际路径长度乘以折射率即为光程。
- 薄膜引起的光程变化:当光通过折射率为$n$、厚度为$e$的薄膜时,光程比相同厚度的空气增加$(n-1)e$。
- 相位差计算:两束光的光程差$\delta$与相位差$\Delta \phi$的关系为$\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} \delta$。
破题关键点:
- 明确两缝处薄膜的折射率不同,导致两束光的光程差为$(n_2 - n_1)e$。
- 屏中央处原光程差为$0$,薄膜引入的光程差即为最终相位差的计算依据。
-
光程变化分析
- 折射率为$n_1$的薄膜使光程增加$(n_1 - 1)e$。
- 折射率为$n_2$的薄膜使光程增加$(n_2 - 1)e$。
-
光程差计算
两束光的光程差为:
$\delta = (n_2 - 1)e - (n_1 - 1)e = (n_2 - n_1)e$ -
相位差计算
根据相位差公式:
$\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} \delta = \frac{2\pi}{\lambda} (n_2 - n_1)e$