光的干涉練習(xí)題及答案

1、光的干涉練習(xí)題一、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(shí)，干涉環(huán)將：（）A.變大；B.縮??；C.不變；D.消失。【答案】：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（n1）h;B.2nh;C.nh;D.（n1）h?！敬鸢浮浚篈3、用劈尖干涉檢測(cè)工件（下板）的表面，當(dāng)波長(zhǎng)為人的單色光垂直入射時(shí)，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.一凹陷的槽，深為入/4;B.有一凹陷的槽，深為入/2;'|

2、,.LC.有一凸起的燒，深為人/4;D.有一凸起的燒，深為入?！敬鸢浮浚築4、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?！敬鸢浮浚築5、若將牛頓環(huán)玻璃夾層中的空氣換成水時(shí)，干涉環(huán)將：（）A.變大；B.縮??；C.不變；D.消失?！敬鸢浮浚築6、若把牛頓環(huán)裝置（都是用折射率為1.52的玻璃制成的）由空氣搬入折射率為1.33的水中,則干涉條紋（）A.中心暗

3、斑變成亮斑；B.變疏；C.變密；D.間距不變?！敬鸢浮浚篊7、兩個(gè)不同的光源發(fā)出的兩個(gè)白光光束，在空間相遇是不會(huì)產(chǎn)生干涉圖樣的，這是由于（）A.白光是由許多不同波長(zhǎng)的光組成；B.兩個(gè)光束的光強(qiáng)不一樣；C.兩個(gè)光源是獨(dú)立的不相干光源；D.兩個(gè)不同光源所發(fā)出的光，頻率不會(huì)恰好相等?！敬鸢浮浚篊8、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光源S到兩縫S1、&距離相等，則觀察屏上中央明條紋位于O處。現(xiàn)將光源S向下移動(dòng)到S位置，則（）A.中央明條紋也向下移動(dòng)，且條紋間距不變；B.中央明條紋向上移動(dòng)，且條紋間距不變；C.中央明條紋向下移動(dòng)，且條紋間距增大；D.中央明條紋向上移動(dòng)，且條紋間距增大。,凸透鏡可沿58看

4、到中心一 n=1.60n=1.58【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n=1.60OO移動(dòng)，用波長(zhǎng)=500nm（1nm=109m）的單色光垂直入射.力是一個(gè)暗斑，此時(shí)凸透鏡頂點(diǎn)距平板玻璃的距離最少是（）A.156.3nm；B.148.8nm；C.78.1nm；D.74.4nm?！敬鸢浮浚篊A.間隔變小, B.間隔變大, C.間隔不變, 【答案】：A10、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(shí)針方向作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，則干涉條紋的（）并向棱邊方向平移；并向遠(yuǎn)離棱邊方向平移;向棱邊方向平移。二、簡(jiǎn)答題1、漂浮在水上的油膜在

5、陽光下的為什么呈現(xiàn)色彩？改變角度顏色會(huì)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2djn；nfsin2i0（或金）（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(zhǎng)的光各自形成一套干涉條紋，彼此錯(cuò)開，形成薄層色，因此在陽光下呈現(xiàn)彩色。（2分）3、簡(jiǎn)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?！敬鸢浮浚捍穑簲U(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)疏外密中央階次最高；（1分）當(dāng)平行膜的厚度增加時(shí)中央不斷涌出條紋，當(dāng)平行膜的厚度減小時(shí)，中央條紋不斷淹沒。（1

6、分）4、：簡(jiǎn)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問的同心圓環(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）三、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；（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xD（2分

7、）d（1）紅光變紫光波長(zhǎng)入減小，其他條件不變時(shí)，條紋變窄（或密或向屏中央集中）（3分）D不斷增大時(shí)，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xD（2分）d（1） d變大，其他條件不變，則x變小，所以條紋變窄（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

8、的條紋寬度為x1D,因?yàn)閚1（2分）nd所以x變小，條紋變窄（或密或向屏中央集中）。（2分）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）;（2）A繞棱邊逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)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l(xiāng)（22n分）。（1）上表面A向上平移時(shí)，棱邊明暗交替變化，相同厚度的空氣薄模向棱邊處移動(dòng)，條紋間距不變。（4分）（2） A繞棱邊逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棱邊明暗不變，各級(jí)條紋向棱邊方向移動(dòng)，條紋變密。（4分）

9、4、在玻璃（n1.5）上鍍上n1.25的介質(zhì)薄膜，波長(zhǎng)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）2nhcosi2j時(shí)，反射光光強(qiáng)最大，此時(shí)薄膜為高反膜：（3分）h 2j 10 7m (2 分)jj.5107mhj-2ncosi22n22.52nh cosi2(j1）2）時(shí)，反射光光強(qiáng)最小，此時(shí)薄膜為增透膜（3分）/ 1、(j 2)h 22ncosi2(j 2)2 n25 10 7 m (2j 1)5h (2j 1) 10 7m (2 分)第11頁共8頁5、利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量光波波

10、長(zhǎng)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(shí)干涉花樣的特點(diǎn)，以及當(dāng)其中一個(gè)反射鏡移動(dòng)時(shí)花樣的變化規(guī)律?！敬鸢浮浚航猓海?）光路圖（2分）（2）干涉花樣的特點(diǎn)：兩反射鏡垂直時(shí)，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(gè)反射鏡移動(dòng)，當(dāng)平行膜的厚度增加時(shí)中央不斷涌出條紋，當(dāng)平行膜的厚度減小時(shí)，中央條紋不斷淹沒。（2分）兩反射鏡近似垂直時(shí)，相當(dāng)于擴(kuò)展光源照到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

11、其中一個(gè)反射鏡移動(dòng)，棱邊明暗交替變化，相同厚度的空氣薄模向棱邊處移動(dòng)，條紋間距不變。（2分）四、證明題1、如圖為利用劈尖干涉檢測(cè)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Ha b 2又sin 旦（2分） b 2ba瓦。H B（2分）【答案】：（1）P點(diǎn)Q點(diǎn)在j級(jí)條紋上，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)空氣膜厚度與Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)厚度同，因此P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋路是凹的。（2分）（2）hj1hj-（2分）sinjj2五、計(jì)算題0.02cm、距光屏2m,當(dāng)500nm的光入射到雙縫上時(shí)，求1、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中縫間距d二級(jí)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：yjD（2分）d可得y22D2-2m451

12、07m0.01m1cm（2分）d210m條紋寬度為y網(wǎng)5107m0.005m0.5cm（3分）d210m2、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中以波長(zhǎng)600nm的單色光入射到雙縫上時(shí)，在距離雙縫50cm的光屏上測(cè)得條紋寬度為0.3mm求：雙縫的間距。【答案】：解：楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)條紋的寬度y-=0.3mm（3分）dd-D0叫6107m0.001m1mm（4分）y3104m3、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(zhǎng)40cmi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【答案】：解：（1） d 2mm,1200mm （

13、1 分）y ?號(hào)0 5 10 7 0.3mm（2 分）1402mm ; （1 分）180y1 40y10.5mm（1 分）明紋間隔數(shù)：一需5（1分）最多明紋數(shù)：6條 （1分）4、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中以波長(zhǎng)600nm的單色光入射到雙縫上時(shí)，在距離雙縫50cm的光屏上測(cè)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4.8103mm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(jí)亮條紋處，求介質(zhì)的折射率?！敬鸢浮浚簵钍想p縫實(shí)驗(yàn)條紋的間距yD=0.3mm（1分）ddD0.5m6107m0.001m1mm（2分）y3104m加入玻璃板后光程差變化了d（n 1）由題意可知d（n 1） 4

14、（2 分）4 6 10 7m4.8 10 6m1 1.5（2分）5、如圖在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，d 0.5mm, D 50cm用波長(zhǎng)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, n21.6的玻璃薄片覆蓋縫S1，S2使屏上原中央明條紋移動(dòng)到第五級(jí)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）【答案】：解：（1）由公式y(tǒng) jD可知， d明紋寬度為： y D 4.8 104m 0.48mm （3 分） d（2）原來中心bA 0（1分）放入玻璃片后（r2 n2d d） （r1 n1d d） 5 （1 分）二（n2 n1）d 5d 8.0 10 6m （2 分

15、）【知識(shí)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(dòng)可動(dòng)鏡Mi,可以改變“空氣層”厚度ho當(dāng)中心吞吐500個(gè)條紋時(shí)，厚度改變量h是0.15mm,試求單色光的波長(zhǎng)。【答案】：解：兩條亮條紋對(duì)應(yīng)薄膜的厚度差d（2分）2移動(dòng)距離與波長(zhǎng)的關(guān)系：hN（3分）2±20.15mm600nm（2分）2N5007、用波長(zhǎng)為的單色光作光源，觀察邁克爾孫干涉儀的等傾干涉條紋，先看到視場(chǎng)中共有10個(gè)亮紋（包括中心的亮斑在內(nèi)），在移動(dòng)反射鏡M2的過程中，看到往中心縮進(jìn)去10個(gè)亮紋，移動(dòng)M2后，視場(chǎng)中共有5個(gè)亮紋（包括中心的亮斑在內(nèi)），設(shè)

16、不考慮兩束相干光在分束板G1的鍍銀面上反射時(shí)產(chǎn)生的位相突變之差，試求開始時(shí)視場(chǎng)中心亮斑的干涉級(jí)k。【答案】：解：設(shè)開始時(shí)干涉儀的等效空氣薄膜的厚度為”,則對(duì)于視場(chǎng)中心的亮斑有2h1k對(duì)于視場(chǎng)中最外面的一個(gè)亮紋有2h1cosi2（k9）（3分）設(shè)移動(dòng)了可動(dòng)反射鏡M2之后，干涉儀的等效空氣薄膜厚度變?yōu)閔2,則對(duì)于視場(chǎng)中心的亮斑有2h2（k10）對(duì)于視場(chǎng)中最外面的一個(gè)亮紋有2h2cosi2（k14）（3分）聯(lián)立解一一，得：k18（1分）8、用波長(zhǎng)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2104rad,如果劈尖內(nèi)充滿折射率為n1.4的液體。求從劈棱數(shù)起第

17、五個(gè)明條紋在充入液體前后移動(dòng)的距離。【答案】：解：設(shè)第五個(gè)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(zhǎng),則有近似關(guān)系hL,（1分）由上兩式得：2nL,L（1分）24n99充入液體前第五個(gè)明紋位置：LiJ（1分）充入液體后第五個(gè)明紋位置：L2、（1分）44n充入液體前后第五個(gè)明紋移動(dòng)的距離LL2Li9-（1-）1.61mm（2分）4n9、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rk56mm,所用平凸透鏡曲率半徑R=10m,求紫光波長(zhǎng)和k為第幾條暗環(huán)?【答案】：解：由暗環(huán)公式q亦K得（2分）rk*R (1)rk 5 V(k 5)R(2)(2 分)22.(1)2彳曰rkk 心2422-()(2)2 屋2 k 569k 4 (2分)把k=4代入（1）式,424 1044 10 4mm 400nm (1 分)10、邁克爾遜干涉儀測(cè)量光波波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)反射鏡移動(dòng)0.25mm時(shí)條紋移動(dòng)1000條，求入射光的波長(zhǎng)?！敬鸢浮浚航猓合?/p>