题目
[题目]-|||-用波长为λ的单色光垂直照射到空气劈尖上,从反-|||-射光中观察干涉条纹,距顶点为L处是暗条纹.使劈-|||-尖角θ连续变大,直到该点处再次出现暗条纹为止,-|||-劈尖角的改变量 △θ 为?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查空气劈尖的薄膜干涉现象,涉及反射光的干涉条件及劈尖角变化对干涉条纹位置的影响。
解题核心思路:
- 确定暗条纹条件:反射光干涉中,暗条纹的光程差条件为 $2e = k\lambda$($k$ 为整数),其中 $e$ 是薄膜厚度。
- 建立厚度与劈尖角的关系:当劈尖角 $\theta$ 很小,厚度 $e \approx \theta L$($L$ 为观察点到顶点的距离)。
- 分析劈尖角变化:当 $\theta$ 增大时,原暗条纹对应的 $k$ 值增加 $1$,由此计算 $\theta$ 的改变量 $\Delta \theta$。
破题关键点:
- 正确应用干涉条件:反射光的暗条纹由光程差 $2e = k\lambda$ 决定。
- 几何关系转换:将厚度 $e$ 与劈尖角 $\theta$ 的关系代入干涉条件,建立 $\theta$ 与 $k$ 的函数关系。
步骤1:确定暗条纹的光程差条件
反射光干涉中,暗条纹的光程差条件为:
$2e = k\lambda \quad (k=0,1,2,\dots)$
其中 $e$ 是空气层厚度,$\lambda$ 是光波波长。
步骤2:建立厚度与劈尖角的关系
观察点距离顶点为 $L$,当劈尖角 $\theta$ 很小($\theta \approx \tan\theta$),空气层厚度为:
$e = \theta L$
步骤3:代入干涉条件求劈尖角
将 $e = \theta L$ 代入 $2e = k\lambda$,得:
$2\theta L = k\lambda \quad \Rightarrow \quad \theta = \frac{k\lambda}{2L}$
步骤4:分析劈尖角的变化
当 $\theta$ 增大时,原暗条纹对应的 $k$ 值增加 $1$(变为 $k+1$),此时新的劈尖角为:
$\theta' = \frac{(k+1)\lambda}{2L}$
劈尖角的改变量为:
$\Delta \theta = \theta' - \theta = \frac{(k+1)\lambda}{2L} - \frac{k\lambda}{2L} = \frac{\lambda}{2L}$