光的干涉練習(xí)題及答案(20210114021553)

1、光的干涉練習(xí)題第13頁共8頁一、選擇題1嚴(yán)格地講，空氣折射率大于 1因此在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，若將玻璃夾層中的空氣逐漸抽去而 成為真空時，干涉環(huán)將：（）A. 變大； B. 縮小； C. 不變； D. 消失?！敬鸢浮?A2、在邁克耳遜干涉儀的一條光路中，放入一折射率n，厚度為h的透明介質(zhì)板，放入后，兩光束的光程差改變量為：（）A. 2（n 1）h ； B. 2nh ； C. nh ；D. （n 1）h。【答案】:A3、用劈尖干涉檢測工件（下板）的表面，當(dāng)波長為入的單色光垂直入射時，觀察到干涉條紋 如圖。圖中每一條紋彎曲部分的頂點(diǎn)恰與左邊相鄰的直線部分的連線相切。由圖可見工件表面：（）A.凹陷的槽，深為

2、入/4 ；B.有一凹陷的槽，深為入/2 ；C.有一凸起的埂，深為入/4 ； D.有一凸起的埂，深為入。【答案】:B4、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置是用一平凸透鏡放在一平板玻璃上，接觸點(diǎn)為C,中間夾層是空氣，用平行單色光從上向下照射，并從下向上觀察，看到許多明暗相間的同心圓環(huán)，這些圓環(huán)的特 點(diǎn)是：（）A.C是明的，圓環(huán)是等距離的；B.C 是明的，圓環(huán)是不等距離的；C.C是暗的，圓環(huán)是等距離的；D.C 是暗的，圓環(huán)是不等距離的?！敬鸢浮?B5、若將牛頓環(huán)玻璃夾層中的空氣換成水時，干涉環(huán)將：（）A.變大；B.縮小；C .不變；D.消失【答案】:B6、若把牛頓環(huán)裝置（都是用折射率為1.52的玻璃制成的）由空氣搬入折

3、射率為1.33的水中, 則干涉條紋（）A.中心暗斑變成亮斑；B .變疏;C.變密;D .間距不變?！敬鸢浮?C7、兩個不同的光源發(fā)出的兩個白光光束，在空間相遇是不會產(chǎn)生干涉圖樣的，這是由于（）A.白光是由許多不同波長的光組成；B.兩個光束的光強(qiáng)不一樣；C.兩個光源是獨(dú)立的不相干光源；D.兩個不同光源所發(fā)出的光，頻率不會恰好相等?！敬鸢浮?C8在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光源 S到兩縫Si、S2距離相等，則觀察屏上中央明條紋位于 0 處。現(xiàn)將光源S向下移動到S位置，則（）A.中央明條紋也向下移動，且條紋間距不變；B.中央明條紋向上移動，且條紋間距不變； C.中央明條紋向下移動，且條紋間距增大；D.中

4、央明條紋向上移動，且條紋間距增大。n= 1.60的液體0中58n=1.60n=1.58，凸透鏡可沿看到中心【答案】：B9、如圖所示，平板玻璃和凸透鏡構(gòu)成牛頓環(huán)裝置，全部浸入00移動，用波長 =500 nm（1nm=109m）的單色光垂直入射從是一個暗斑，此時凸透鏡頂點(diǎn)距平板玻璃的距離最少是（A. 156.3 nm；B. 148.8 nm； C. 78.1 nm；D. 74.4 nm。【答案】:C10、兩塊平玻璃構(gòu)成空氣劈形膜，左邊為棱邊，用單色平行光垂直入射若上面的平玻璃以 棱邊為軸，沿逆時針方向作微小轉(zhuǎn)動，則干涉條紋的（）A. 間隔變小，并向棱邊方向平移；B. 間隔變大，并向遠(yuǎn)離棱邊方向平移

5、;C. 間隔不變，向棱邊方向平移?！敬鸢浮?A二、簡答題1、漂浮在水上的油膜在陽光下的為什么呈現(xiàn)色彩？改變角度顏色會發(fā)生變化嗎？為什么？【答案】：答：漂浮在水上的油膜在陽光照射下形成薄膜干涉，光程差2dJnf nf sin2i 0（或3） （1分），不同方向入射的光線，入射角不同，光程差不同（1 分）；不同波長的光各自形成一套干涉條紋， 彼此錯開，形成薄層色，因此在陽光下呈現(xiàn)彩色。（2分）3、簡述擴(kuò)展光源照到平行薄膜上形成干涉花樣的特點(diǎn)和隨薄膜厚度變化的規(guī)律。【答案】：答：擴(kuò)展光源照到平行薄膜上形成干涉花樣屬于等傾干涉， （1分）其形狀為：一 系列明暗相間的同心圓環(huán)，（1分）內(nèi)疏外密中央階次最

6、高；（1分）當(dāng)平行膜的厚度增加時中 央不斷涌出條紋，當(dāng)平行膜的厚度減小時，中央條紋不斷淹沒。 （1分）4、：簡述牛頓環(huán)形成的干涉花樣，反射光和透射光的干涉花樣有何區(qū)別？【答案】：答：干涉花樣的特點(diǎn)：牛頓環(huán)是由于光的等厚干涉形成的，形狀為一系列明暗相間的同心圓環(huán)，內(nèi)疏外密中央階次最低。（2分）若在反射花樣中由于附加光程差的存在中心為 暗條紋，則在透射花樣中由于不存在附加光程差中心為亮條紋，（1分）反射光與透射光的光強(qiáng)之和為入射光強(qiáng)，反射花樣與透射花樣互補(bǔ)。（1分）、分析題1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在下列情況下，干涉條紋將如何變化？試說明理由。（1）入射光由紅光換為紫光；（2）屏與雙縫的間距D不斷增大；

7、（3）在下面一條縫后放一塊云母片。【答案】：雙縫干涉條紋相鄰明條紋（或暗條紋）的間距為 x D （ 2分）d（1）紅光變紫光波長入減小，其他條件不變時，條紋變窄（或密或向屏中央集中）（3分）（2）D不斷增大時，x增大，條紋變?。ɑ蜃儗挘?分）（3）在下面一條縫后放一塊云母片，通過它的光線的光程增大（2分），干涉條紋向下平移（2 分）。2、 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)條件作如下變化，干涉條紋將如何變化？試說明理由。（1）加大雙縫 間距d;（ 2）把整套裝置浸入水中；（3）在兩縫后分別放紅色和綠色的濾光片?！敬鸢浮浚焊鶕?jù)：條紋寬度 x D （2分）d（1） d變大，其他條件不變，則 x變小，所以條紋變窄（

8、或密或向屏中央集中）（2分）。d增大到一定程度，條紋過于細(xì)密而無法分辨，擁擠在一起成為一條明亮帶。（2分）（2） 裝置沒入水中后的條紋寬度為x，因?yàn)閚 1（2分）n d所以x變小，條紋變窄（或密或向屏中央集中）。（2分）（3）使通過兩縫的光頻率不同，不滿足相干條件 （2分），干涉條紋消失（2分）。3、如圖所示，A，B兩塊平板玻璃構(gòu)成空氣劈尖，分析在下列情況中劈尖干涉條紋將如何變化?（1） A沿垂直于B的方向向上平移見圖（a）;A繞棱邊逆時針轉(zhuǎn)動見圖（b）?！敬鸢浮浚合噜徝骷y或暗紋介質(zhì)膜厚度差d 2n （2分），相鄰明紋或暗紋間距丨（22n分）。（1）上表面A向上平移時，棱邊明暗交替變化，相同厚

9、度的空氣薄模向棱邊處移動，條 紋間距不變。（4分）A繞棱邊逆時針轉(zhuǎn)動時，棱邊明暗不變，各級條紋向棱邊方向移動，條紋變密。（4 分）4、在玻璃（n 1.5）上鍍上n 1.25的介質(zhì)薄膜，波長500nm的光從空氣中垂直照射到此薄膜上，要使其為高反膜和增透膜求膜的厚度?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)薄膜厚度為h，則兩束反射光的光程差為：2nhcosi2 （2分）當(dāng)2n hcosi2j時,反射光光強(qiáng)最大，此時薄膜為高反膜：（3分）h jjj510 7m-h 2j10 7m (2 分)2n cosi22n22.5當(dāng)2nh cosi2 (j2）時,反射光光強(qiáng)最小，此時薄膜為增透膜（3分）(j 2)(j2）5 10 7

10、mAO ih (2j1) 10 7m(2 分)h(2 j1丿2n cosi22n255、利用邁克爾遜干涉儀測量光波波長的實(shí)驗(yàn)中：（1）畫出實(shí)驗(yàn)的光路圖。（2）試分析當(dāng)兩反射鏡垂直和近似垂直時干涉花樣的特點(diǎn)，以及當(dāng)其中一個反射鏡移動時花樣的變化規(guī)律。I I【答案】：解：（1）光路圖（2分）（2）干涉花樣的特點(diǎn)：兩反射鏡垂直時，相當(dāng)于擴(kuò)展光源照到平行薄膜上形成干涉 花樣屬于等傾干涉。（1分）其形狀為：一系列明暗相間的同心圓環(huán)，內(nèi)疏外密中央階次最高（2分）若其中一個反射鏡移動，當(dāng)平行膜的厚度增加時中央不斷涌出條紋，當(dāng)平行膜的厚度減小時，中央條紋不斷淹沒。（2分）兩反射鏡近似垂直時，相當(dāng)于擴(kuò)展光源照到

11、劈尖薄膜上形成干涉花樣屬于等厚干涉。（1分）光經(jīng)過膜形成的干涉花樣為：明暗相間的直條紋，條紋等間距，光強(qiáng)分布均勻。（2分）若其中一個反射鏡移動，棱邊明暗交替變化，相同厚度的空氣薄模向棱邊處移動，條紋間距 不變。（2分）四、證明題1如圖為利用劈尖干涉檢測微小變化示意圖。(1 )工件表面紋路是凹的還是凸的？ (2 )證明凹紋深度H a b 2【答案】：(1)P點(diǎn)Q點(diǎn)在j級條紋上，P點(diǎn)對應(yīng)空氣膜厚度與Q點(diǎn)對應(yīng)厚度同，因此P點(diǎn)對應(yīng)的紋路是凹的。(2分)（2）hj 刁（2 分）sinb 2b 又sin 7（2 分）2b T H b（2 分）五、計算題1、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中縫間距d0.02cm、距光屏2m，當(dāng)

12、500nm的光入射到雙縫上時，求二級亮條紋的寬度和位置?！敬鸢浮浚航猓河闪翖l紋的位置公式：y（2 分）可得c D小2my2 2d 2廠市510 7m 0.01m 1cm （2 分）條紋寬度為y D2m45 10 7m 0.005m 0.5cm（3 分）d 2 10 m2、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中以波長600nm的單色光入射到雙縫上時，在距離雙縫 50cm的光屏上測得條紋寬度為0.3mm求：雙縫的間距?！敬鸢浮浚航猓簵钍想p縫實(shí)驗(yàn)條紋的寬度y =0.3mm （3 分）dd f 尤先6 10 7m訃1mm （ 4 分）3、在洛埃鏡實(shí)驗(yàn)中,500nm的綠光源S在反射鏡左方40cm處，與鏡面垂直距離為1mm鏡長4

13、0cn，在鏡右方40cm處垂直放置觀察屏。求：(1)畫光路圖，求干涉條紋間隔；(2)一共最多能觀察到多少條明紋?！敬鸢浮浚航猓海?） d 2mm, r。1200 5 10 7 0.3mm（ 2 分）d240，y280 22mm； （ 1 分）8040，y10.5mm（ 1 分）（1分）最多明紋數(shù)：6條（1 分）1200mm （ 1 分）4、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中以波長600nm的單色光入射到雙縫上時，在距離雙縫50cm的光屏上測得條紋寬度為0.3mm求：1）雙縫的寬度；2）若在一縫后放置厚度為4.8 10 3mm的平板式薄介質(zhì)膜發(fā)現(xiàn)新的中央亮條紋恰好落到原來第 4級亮條紋處，求介質(zhì)的折射率?！敬鸢浮浚?/p>

14、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)條紋的間距y D =0.3mm（ 1分）dd 0.5n 6 10 7m 0.001m 1mm （2 分）y 3 10 4m加入玻璃板后光程差變化了d（n 1）由題意可知d（n 1） 4（ 2分）4“4610 7m 彳仆 小八、n161 1.5（ 2 分）d4.8 10 m5、如圖在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，d 0.5mm，D 50cm用波長480nm的光垂直照射。（1 ）求條紋間距；（2 ）若分別用同樣厚度n1 1.3, n2 1.6的玻璃薄片覆蓋縫使屏上原中央明條紋移動到第五級明紋的位置，求玻璃片的厚度d （可認(rèn)為光線垂直穿過玻璃片）?！敬鸢浮浚航猓海? ）由公式y(tǒng) j D可知，d明紋寬度

15、為：yD d4.8 10 4m 0.48mm （3 分）（2）原來中心210（1分）放入玻璃片后（r2 n2dd）（1mdd） 5 （1 分）二（口2njd5d8.010 6m （2 分）【知識點(diǎn)】：楊氏雙縫干涉【難易度】：C【分值】：7分【所在章節(jié)】：第1章，第3節(jié)6觀察邁克耳孫干涉儀的等傾干涉條紋，當(dāng)移動可動鏡M!，可以改變“空氣層”厚度h。當(dāng)中心吞吐500個條紋時，厚度改變量 h是0.15mm，試求單色光的波長?！敬鸢浮浚航猓簝蓷l亮條紋對應(yīng)薄膜的厚度差d （2分）2移動距離與波長的關(guān)系：h N（ 3分）乙丄 2 0.15mm 600nm（2分）2N5007、用波長為 的單色光作光源，觀察

16、邁克爾孫干涉儀的等傾干涉條紋，先看到視場中共有10個亮紋（包括中心的亮斑在內(nèi)），在移動反射鏡M2的過程中，看到往中心縮進(jìn)去 10個亮 紋，移動M2后，視場中共有5個亮紋（包括中心的亮斑在內(nèi)），設(shè)不考慮兩束相干光在分束 板G1的鍍銀面上反射時產(chǎn)生的位相突變之差，試求開始時視場中心亮斑的干涉級k?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)開始時干涉儀的等效空氣薄膜的厚度為h1，則對于視場中心的亮斑有2h1 k 對于視場中最外面的一個亮紋有2h| cosi2 （k 9） （3分）設(shè)移動了可動反射鏡M2之后，干涉儀的等效空氣薄膜厚度變?yōu)?h2,則對于視場中心的亮斑有2h2 （k 10）對于視場中最外面的一個亮紋有2h2cosi

17、2 （k 14）3分）聯(lián)立解一一，得：k 18（ 1分）&用波長500nm的單色光垂直照射在由兩塊玻璃板（一端剛好接觸成為劈棱）構(gòu)成的空氣劈尖上。劈尖角2 10 4rad，如果劈尖內(nèi)充滿折射率為n 1.4的液體。求從劈棱數(shù)起第五個明條紋在充入液體前后移動的距離?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)第五個明紋處膜厚為h，則有2nh -5（ 1分）2設(shè)該處至劈棱的距離為L，則有近似關(guān)系h L ，（ 1分）由上兩式得：2nL 9，L （ 1分）24n99充入液體前第五個明紋位置：L1 （1分）充入液體后第五個明紋位置：L2 （1分）44n充入液體前后第五個明紋移動的距離L L2 L1 （1 -） 1.61mm （2分）4 n9、用紫光觀察牛頓環(huán)現(xiàn)象，看到 k條暗環(huán)的半徑rk=4mm,第k+5條暗環(huán)半徑rk 5 6mm，所用平凸透鏡曲率半徑R=10m，求紫光波長和k為第幾條暗環(huán)？【答案】：解：由暗環(huán)公式rk .、kR得 （2分）R vk1k5 k得5rk.4 一 9R5)424.把 k=4 代入（1）式，44 10 4 mm 400 nm （1 分）4 1010、邁克爾遜干涉儀測量光波波長的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)反射鏡移動0.25mm時條紋移動1000條，求入射光的波長?！敬鸢浮浚航猓合噜弮蓷l亮條紋對應(yīng)薄膜的厚度差d -（2分）