20. 干涉是波特有的现象,实验室和自然界中光的干涉现象都证明了光具有波动性。
(1)如图1所示为杨氏双缝干涉实验的原理示意图(俯视),其中双缝
和
的间距为
d,双缝到光屏的距离为
L(
),实验中所用单色光的波长为
。
O为屏幕中心,且正对
和
连线的中央,即
,在这点,两列波叠加后相互加强,因此屏幕中心为干涉图样的亮条纹,称为“零级”亮条纹。请根据相关知识推导“一级”亮条纹(来自
和
的光波的路程差正好等于波长)距离中心
O的距离
x=?
(2)蓝闪蝶是一种珍稀的蝴蝶,其翅膀在阳光照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒。这是因为它翅膀上的鳞片是多层立体的栅栏式结构,能使光发生干涉﹑衍射和散射,从而产生绚丽的色彩。
a.电子显微镜下蓝闪蝶鳞片结构的简化示意如图2所示,鳞片之间为空气层。假设一束光以入射角
i入射到上层鳞片的上表面,光在上层鳞片上表面发生折射和反射的光路已在图2中画出,请在此基础上画出光入射到上层鳞片下表面发生反射和折射,之后继续传播的光路图(进入下层鳞片继续传播的光路不需画出)。
b.请在对蓝闪蝶鳞片结构的简化模型的基础上分析并解释蓝闪蝶在阳光照耀下呈现出蓝色光芒的现象。(已知鳞片的厚度在几十至几百纳米,可见光的波长范围是400~760nm)