题目
牛顿环中央是相干相消的暗斑.已经测得由中心往外数第9个暗环的直径为3mm,则由中心向外数第18个暗环的直径为______mm.
牛顿环中央是相干相消的暗斑.已经测得由中心往外数第9个暗环的直径为3mm,则由中心向外数第18个暗环的直径为______mm.
题目解答
答案
4.24
解析
考查要点:本题主要考查光的干涉现象中的牛顿环规律,涉及暗环直径与环序数的关系。
解题核心思路:
牛顿环的暗环直径与环的序数遵循平方根关系。关键公式为:
$D_m = 2\sqrt{m\lambda R}$
其中,$m$为暗环序数(从1开始),$\lambda$为光波波长,$R$为透镜曲率半径。通过已知第9个暗环的直径,可建立比例关系求解第18个暗环的直径。
破题关键点:
- 明确暗环序数$m$从1开始计数。
- 利用直径与序数的平方根关系,建立比例式。
已知条件:
- 第9个暗环直径:$D_9 = 3\ \text{mm}$
- 暗环直径公式:$D_m = 2\sqrt{m\lambda R}$
推导过程:
-
代入第9个暗环数据:
$3 = 2\sqrt{9\lambda R}$
解得:
$\sqrt{9\lambda R} = \frac{3}{2} \implies 9\lambda R = \frac{9}{4} \implies \lambda R = \frac{1}{4}$ -
计算第18个暗环直径:
$D_{18} = 2\sqrt{18\lambda R} = 2\sqrt{18 \cdot \frac{1}{4}} = 2\sqrt{\frac{9}{2}} = 2 \cdot \frac{3}{\sqrt{2}} = 3\sqrt{2} \approx 4.24\ \text{mm}$