光的干涉練習(xí)試題及答案解析

1、亠、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，假設(shè)將玻璃夾層中的空氣逐漸抽去而成為真空時(shí)，干預(yù)環(huán)將：A.變大；B. 縮?。籆. 不變;【答案】：AD. 消失。2、在邁克耳遜干預(yù)儀的一條光路中，放入一折射率光束的光程差改變量為：n，厚度為h的透明介質(zhì)板，放入后，兩A. 2(n 1)h ；B. 2nh ； C. nh ；【答案】：A3、用劈尖干預(yù)檢測(cè)工件下板的外表，當(dāng)波長(zhǎng)為入的單色光垂直入射時(shí)，觀察到干預(yù)條紋如圖。圖中每一條紋彎曲局部的頂點(diǎn)恰與左邊相鄰的直線局部的連線相切。由圖可見(jiàn)工件外表： A. 一凹陷的槽，深為 /4 ； 入C.有一凸起的埂，深為入/4 ；【答案】：BB. 有一

2、凹陷的槽，深為 /2 ； 入D.有一凸起的埂，深為入。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：是明的，圓環(huán)是等距離的；是明的，圓環(huán)是不等距離的；是暗的，圓環(huán)是等距離的；是暗的，圓環(huán)是不等距離的。【答案】：B5、 假設(shè)將牛頓環(huán)玻璃夾層中的空氣換成水時(shí)，干預(yù)環(huán)將：A .變大；B.縮??；C.不變；D .消失?！敬鸢浮浚築6、 假設(shè)把牛頓環(huán)裝置都是用折射率為的玻璃制成的由空氣搬入折射率為的水中，那么干預(yù)條紋 A .中心暗斑變成亮斑；B.變疏；C .變密；D .間距不變?！敬鸢?/p>

3、】：C7、 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)生干預(yù)圖樣的，這是由于A. 白光是由許多不同波長(zhǎng)的光組成； C. B.兩個(gè)光束的光強(qiáng)不一樣；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在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)單色光源S到兩縫Si、S2距離相等，那么觀察屏上中央明條紋位于O處?，F(xiàn)將光源S向下移動(dòng)到S 位置，那么A.中央明條紋也向下移動(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；B. 中央明條紋向上移動(dòng)，且條紋間距不變;D. 中央明條紋向上移動(dòng)，且條紋間距增大。【答案】：BOO O、如下圖，平板玻璃和凸透鏡構(gòu)成牛頓環(huán)裝置，全

4、部浸入n =的液體中，凸透鏡可沿移動(dòng)，用波長(zhǎng) =500 nm 1n m=10爲(wèi)的單色光垂直入射.從上向下觀察，看到中心是尸匚鶯I一 _n=1.60一個(gè)暗斑，此時(shí)凸透鏡頂點(diǎn)距平板玻璃的距離最少是|門応|Inm; nm ; nm; nm。O【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.假設(shè)上面的平玻璃以棱邊為軸，沿逆時(shí)針?lè)较蜃魑⑿∞D(zhuǎn)動(dòng)，那么干預(yù)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;C. 間隔不變，向棱邊方向平移?！敬鸢浮浚篈二、簡(jiǎn)答題1、漂浮在水上的油膜在陽(yáng)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

5、水上的油膜在陽(yáng)光照射下形成薄膜干預(yù)，光程差2d n22 ni2 sin 2 i 0或1分，不同方向入射的光線，入射角不同，光程差不同12分；不同波長(zhǎng)的光各自形成一套干預(yù)條紋，彼此錯(cuò)開(kāi)，形成薄層色，因此在陽(yáng)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預(yù)把戲的特點(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預(yù)把戲?qū)儆诘葍A干預(yù)，1分其形狀為：-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(méi)。1分4、：簡(jiǎn)述牛頓環(huán)形成的干預(yù)把戲，反射光和透射光的干預(yù)把戲有何區(qū)別【答案】：答：干預(yù)把戲的

6、特點(diǎn)：牛頓環(huán)是由于光的等厚干預(yù)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分假設(shè)在反射把戲中由于附加光程差的存在中心為暗條紋，那么在透射把戲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)，反射把戲與透射把戲互補(bǔ)。1分三、分析題1、 在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，在以下情況下，干預(yù)條紋將如何變化試說(shuō)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】：雙縫干預(yù)條紋相鄰明條紋 或暗條紋的間距為x D 2分d1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2D不斷增大時(shí)，x增大，條紋變稀或變寬

7、3分3在下面一條縫后放一塊云母片，通過(guò)它的光線的光程增大2分，干預(yù)條紋向下平移2分。2、 楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)條件作如下變化，干預(yù)條紋將如何變化試說(shuō)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 .2 2分d1 d變大，其他條件不變，貝Ux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(guò)于細(xì)密而無(wú)法分辨，擁擠在一起成為一條明亮帶。2 裝置沒(méi)入水中后的條紋寬度為x 1 D ，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(guò)兩縫的光頻率不同，不滿足相干條件2分，干預(yù)條紋消失2分。3、如下圖，A

8、，B兩塊平板玻璃構(gòu)成空氣劈尖，分析在以下情況中劈尖干預(yù)條紋將如何變化1 A沿垂直于B的方向向上平移 見(jiàn)圖a ; 2 A繞棱邊逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 見(jiàn)圖b?！敬餫ld 2n案】：相鄰明紋或暗紋介質(zhì)膜厚度差2分，相鄰明紋或暗紋間距I2分2n 上外表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4、 在玻璃n 1.5 上鍍上n 1.25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，那么兩束反射光的光程差為：2nh co

9、si 2 2分當(dāng) 2nh cosi 2 j時(shí)，反射光光強(qiáng)最大，此時(shí)薄膜為高反膜：3分h j 亠 j 5 10 7 m h 2 j 10 7 m 2 分2n cosi 22n22.52nh cosi 2 j丄當(dāng)2時(shí)，反射光光強(qiáng)最小，此時(shí)薄膜為增透膜3分j 1 j 17225 10 m7h2n cos i22n22 j 1 5 h 2 j 1 10 m2 分5、 利用邁克爾遜干預(yù)儀測(cè)量光波波長(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【答案】：解：1光路圖2分射鏡垂直和近似垂直時(shí)干預(yù)把戲的特點(diǎn)，以及當(dāng)其中一個(gè)反射鏡移動(dòng)時(shí)把戲的變化規(guī)律。2干預(yù)把戲的特點(diǎn)：兩反射鏡垂直時(shí)，相當(dāng)于擴(kuò)展光源照到平行薄膜

10、上形成干預(yù)把戲?qū)儆诘葍A干預(yù)。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分假設(shè)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(méi)。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預(yù)把戲?qū)儆诘群窀深A(yù)。1分光經(jīng)過(guò)膜形成的干預(yù)把戲?yàn)椋好靼迪嚅g的直條紋，條紋等間距，光強(qiáng)分布均勻。2分假設(shè)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、如圖為利用劈尖干預(yù)檢測(cè)微小變化示意圖1 工件外表紋路是凹的還是凸的2 證明凹紋深度H【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

11、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2h j 1 hj 2 分sin2h又 sinb 2bHh2 分,H a 2 分a2b ab 2五、計(jì)算題、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中縫間距 d 0.02cm、距光屏2m，當(dāng)1500nm的光入射到雙縫上時(shí)，求二級(jí)亮條紋的寬度和位置。【答案】：解：由亮條紋的位置公式：y j D 2分d可得y22Dd2 2m210 4 m5 10 7 m 0.01m 1cm 2 分條紋寬度為y D2m5 10 7 m 0.005m 0.5cm 3 分d 2 10 4 m2、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

12、：雙縫的間距【答案】：解：楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)條紋的寬度=0.3mm3 分D一0.5m6 10 7 my310 4 mm mm 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(zhǎng)40cm，在鏡右方40cm處垂直放置觀察屏。求：1畫光路圖，求干預(yù)條紋間隔;2一共最多能觀察到多少條明紋。1y2rQd 240,y 2801200 5 10 7 0.3mm 2 分2mm ; 1 分明紋間隔數(shù)：y2 y1y2 0.50.31-y18040,y10.5mm1 分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) 測(cè)得條紋寬度為 0.3mm求：1薄介質(zhì)膜發(fā)現(xiàn)新的中央亮

13、條紋恰好落到原來(lái)第600nm的單色光入射到雙縫上時(shí)，在距離雙縫 雙縫的寬度；卄,心二仏沖L、丄2 假設(shè)在一縫后放置厚度為 4.8 4級(jí)亮條紋處，求介質(zhì)的折射率【答案】：楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)條紋的間距D=0.3mmd1 分d 40.5m6y 310 4 m10 7 m0.001m 1mm 2 分參加玻璃板后光程差變化了d n1由題意可知d n 1444 610 7 mn 161d4.8 10 6 m1.52 分5、如圖在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，d 0.5mm , D50cm用波長(zhǎng)條紋間距；2 假設(shè)分別用同樣厚度n11.3, n2條紋移動(dòng)到第五級(jí)明紋的位置，求玻璃片的厚度【答案】：解:1由公式Dy j 可知，d明

14、紋寬度為:4.8 10 4 m 0.48mm2原來(lái)中心r20 1分放入玻璃片后r2 n2 dr 1n1dd 5 1 分n2n1 d8.010 6 m 2 分【知識(shí)點(diǎn)】：楊氏雙縫干預(yù)50cm3 mm102 分480nm的光垂直照射。的光屏上的平板式1 求1.6的玻璃薄片覆蓋縫S1 , S2使屏上原中央明d 可認(rèn)為光線垂直穿過(guò)玻璃片。3 分【難易度】：C【分值】：7分【所在章節(jié)】：第1章，第3節(jié)6、觀察邁克耳孫干預(yù)儀的等傾干預(yù)條紋，當(dāng)移動(dòng)可動(dòng)鏡M i，可以改變“空氣層厚度h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)?！敬鸢浮浚航猓簝蓷l亮條紋對(duì)應(yīng)薄膜的厚度差 d一2 分2

15、移動(dòng)距離與波長(zhǎng)的關(guān)系:h N 3 分22 h 20.15mm600nm2 分N5007、用波長(zhǎng)為的單色光作光源，觀察邁克爾孫干預(yù)儀的等傾干預(yù)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M 2的過(guò)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)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(kāi)始時(shí)視場(chǎng)中心亮斑的干預(yù)級(jí)k。h1，那么對(duì)于視場(chǎng)中心的亮斑有【答案】：解：設(shè)開(kāi)始時(shí)干預(yù)儀的等效空氣薄膜的厚度為2h1 k對(duì)于視場(chǎng)中最外面的一個(gè)亮紋有2九cosi 2 k 93分設(shè)移動(dòng)了可動(dòng)反射鏡 M 2之后，干預(yù)儀的等效空氣薄膜厚度

16、變?yōu)閔2 ,那么對(duì)于視場(chǎng)中心的亮斑有2h2 k 1014對(duì)于視場(chǎng)中最外面的一個(gè)亮紋有2h2 cosi 2k3分聯(lián)立解，得：k 18 1分&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2 10 4 rad，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(gè)明條 紋在充入液體前后移動(dòng)的距離?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)第五個(gè)明紋處膜厚為h，那么有2nh 15 1分2設(shè)該處至劈棱的距離為L(zhǎng)，那么有近似關(guān)系h L ， 1 分.99由上兩式得：2nL-，L24n1分充入液體前第五個(gè)明紋位置：L191分充入液體后第五個(gè)明紋位置：L2b 1 分44n充入液體前后第五個(gè)明紋移動(dòng)的距離91LL2L1(1) 1.61mm(24n分用平凸透鏡曲率半徑=10【答案】:解：由暗環(huán)公式rkkR得(2分VrV5)R (2)(2 分)rkkR(1)k 5(k2得rk 2k (4 )24k4 (2 分)(2)2r k52k 569k代入式，424 104 mm400nm把=4141041分9、用紫光觀察牛頓環(huán)現(xiàn)象R看看至求紫光波長(zhǎng)和條暗環(huán)的半環(huán)r k=4mm，第k+5條暗環(huán)半徑rk 5 6mm，所10、邁克爾遜干預(yù)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)?！敬鸢浮浚航猓合噜弮蓷l亮條紋對(duì)應(yīng)薄膜的厚度差d - 2分2移