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日本医科大学物理2013年第4問

下の図のような干渉実験について考える。下記の文章の四角に適した答えを書きなさい。ただし、には適した整数を入れなさい。なお、すべての設問において、波長λの平面波(単色光)を左側から入射する場合を考えている。また、スリットとスクリーンの間の距離bはすべての設問で同じであり、他の距離よりも非常に長いものとする。
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nihonika-2013-physics-4-2
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図1のように、間隔dの2重スリットに光を入射すると、スクリーン上に干渉じまが生じた。スクリーンの中心Cに一番近い暗点Pについて考えよう。2つのスリットの位置から素元波が生じ、それらが暗点Pの位置で弱めあう干渉を起こすためには、その経路差がでなければならない。また、スクリーンの中心Cからm番目の暗点までの距離はとなる。

次に、図2のように、間隔dの2重スリットの片方を通過する光の経路上で、長さa、屈折率n(>1)の媒質をスリットに非常に近い位置に置く。このとき、スクリーンの中心Cに一番近い暗点の位置はの場合と比べてだけずれる。ただし、媒質の表面での光の屈折についてはここでは考えなくてよい。

最後に、図3にあるように、格子定数d1の回折格子Dに光を入射する。ただし、回折格子とスクリーンの間は、屈折率n(>1)の媒質で満たされているとする。このとき、スクリーンの中心Cからm番目の明点までの距離はとなる。この状態でスクリーンを取り除き、スクリーンがあった位置から右側は屈折率1の真空であるとする。光の波長λ=6.1×107m、格子定数d1=1.0×105mであるとき、番目以降の明点に来る光は 全反射する。