将焦距为5 cm的薄凸透镜L沿直径方向剖开 分成上 下两部分LA LB 并将它们沿垂直于对称轴各平移
将焦距为5 cm的薄凸透镜L沿直径方向剖开,分成上、下两部分LA、LB,并将它们沿垂直于对称轴各平移0.01 cm。其间空隙用厚度为0.02 cm的黑纸片镶嵌。这一装置称为比累对切透镜,若将波长为632.8 nm的点光源置于透镜左侧对称轴上10 cm处。 (1)试分析P点发出的光束经透镜后的成像情况,若成像不止一个,计算像点间的距离。 (2)若在透镜右侧n=110 cm处置一光屏DD,试分析光屏DD上能否观察到干涉花样。若能观察到,试问相邻两条亮条纹的间距是多少?
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参考解答
正确答案:×
解:(1)如图(b)所示,该情况可以看作由两个挡掉一半的透镜LA和LB构成,其对称轴为PO,但是主轴和光心却发生了平移,对于透镜LA,其光心移到OA处,而主轴上移0.01cm到OAFA;对于透镜LB,其光心移到OB处,而主轴下移0.01cm到OBFB,点光源P恰恰在透镜的对称轴上二倍焦距处,由于物距和透镜LA、LB的焦距都不变,故通过LA、LB成像的像距也不变。根据物像公式1/s'-1/s=1/f'将s=-10cm和f'=5cm代入上式,得s'=10cmβ=y'/y=s'/s=-1故y'=-0.01cm由于P点位于透镜LA的光轴下方0.01cm,按透镜的成像规律可知,实像PA应在透镜LA主轴上方0.01cm处;同理,P点位于透镜LB主轴上方0.01cm处,实像LB在主轴下方0.01cm处,两像点的距离为PAPB=d=2|y'|+h=(0.02+0.02)cm=0.04cm(2)由于实像PA和PB构成了一对相干光源,而且相干光束在观察屏的区域上是相互交叠的,故两束光叠加后将发生光的干涉现象,屏上呈现干涉花样,按杨氏干涉规律,两相邻亮条纹的间距公式为△y=r0(λ/d)将r0=α-s'=(110—10)cm=100cm,d=0.04cm和λ=6328×10-8cm代入上式,得在观察屏DD的中央附近的干涉条纹近似是等距的直条纹。由此可知,无论比累对切透镜或粘合透镜的基本原理仍是脱胎于杨氏干涉。
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