物理
高校生
物理の過去問を解いているのですが答えがなく、答え合わせのしようがありません
どなたか全部の問題とは言わないので解き方などを解説してくれると嬉しいです
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屈折率n1の透明な液体が屈折率n2の基板の上に薄く広がっている(厚さd)。この薄膜に波長λの単色光を膜面に対して垂直に入射し、反射光による光の干渉実験を行う(図1)。
次の各問いに答えよ。
(1) 経路差∆と強め合う光の波長λ をn1、n2、真空中での光の速さv0、自然数mの中から必要な文字を用いて示せ。
n1<n2とn1>n2の各場合について説明すること。
(2)基板上に透明の液体で薄い膜ができた。n1=1.3、n2=1.1、d=6.0×10-7 〔m〕 のとき、膜はどのような色に見えるか。
(3) 単色光を膜面に対して斜めに入射した場合、屈折角θで進む光が干渉するときの経路差∆ を求め、強め合う光の波長λ を求めよ(図2参照)。但し、n1<n2の場合のみで良い。
次に、基板がわずかに傾いている場合について考える。但し、n1<n2とする。
(4)基板の傾きをα とし、膜の端から距離xの位置(図3のx)での膜の厚さd を求めよ。
(5) 座標x の位置で強め合う光の波長λ を、x、n1、n2、α、真空中での光の速さv0、0以上の整数mの中から必要な文字を用いて示せ。
※ Oが明線の場合はOをm=0とし、それ以外のOに最も近い明線をm=1として表す。
(6)薄膜に白色光を当てたとき問(1)と問(5)の結果より、基板が水平の場合と傾いている場合とで、膜の色の付き方にどのような違いがあるか説明せよ。
写真は図と解答欄です
【1]|(1)n」<n2の場合
n」>n,の場合
白色光
入=
ス=
経路差
経路差
透明物質
A=
A=
基板
図1
強め合いの条件
強め合いの条件
問2で使用
※可視光線の色と波長の関係
A=
A=
(2)強め合う光の波長
d=
7.7 6.4 5.9 5.5 4.9 4.3 3.8
強め合う光の色
波長(×10-7 m)
T
可視光線の色
赤
(3)※n」<n。の場合
(6)基板が水平(膜厚が一定の薄膜)の場合
A=
ス=
計算説明)
2
図2
基板が斜め(薄膜の断面が三角形)の場合
12
図3
回答
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