光的干涉練習(xí)題及答案 (2)

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?！敬鸢浮浚篴2、在邁克耳遜干涉儀的一條光路中，放入一折射率，厚度為的透明介質(zhì)板，放入后，兩光束的光程差改變量為：（ ）a.； b.； c.； d.?！敬鸢浮浚篴3、用劈尖干涉檢測(cè)工件（下板）的表面，當(dāng)波長(zhǎng)為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(jiàn)工件表面：b （ ）a.一凹陷的槽，深為/4； b.有一凹陷的槽，深為/2；c.有一凸起的埂，深為/4；

2、d.有一凸起的埂，深為?！敬鸢浮浚篵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?！敬鸢浮浚篵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： （ ） .變大；.縮??；.不變； .消失?！敬鸢浮浚篵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 （ ）.中心暗斑變成亮斑； .變疏； .變

3、密； .間距不變?！敬鸢浮浚篶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?！敬鸢浮浚篶8、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光源s到兩縫s1、s2距離相等，則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，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?！敬鸢浮浚篵9、如圖所示，平板玻璃和凸透鏡

4、構(gòu)成牛頓環(huán)裝置，全部浸入n1.60的液體中，凸透鏡可沿移動(dòng)，用波長(zhǎng)l500 nm (1nm=10-9m) 的單色光垂直入射從上向下觀察，看到中心是一個(gè)暗斑，此時(shí)凸透鏡頂點(diǎn)距平板玻璃的距離最少是（ ）a.156.3 nm； b.148.8 nm；c.78.1 nm； d.74.4 nm?！敬鸢浮浚篶10、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?lè)较蜃魑⑿∞D(zhuǎn)動(dòng)，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；c.間隔不變，向棱邊方向平移?！敬鸢浮浚篴二、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

5、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(yáng)光照射下形成薄膜干涉，光程差（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(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(méi)。（1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

6、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）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(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?！敬鸢浮浚弘p縫干涉條紋相鄰明條紋(或暗條紋)的間距為 （2分）(1) 紅光變紫光波長(zhǎng)減小，其他條件不變時(shí)，條紋變窄（

7、或密或向屏中央集中）（3分）(2) d不斷增大時(shí)，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(guò)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(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（2分）（1）d變大，其他條件不變，則變小，所以條紋變窄（或密或向屏中央集中）（2分）。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分）（2）裝置沒(méi)入水中后的條紋寬度為，因?yàn)椋?分）所以變小，條紋變窄（或密或向屏中央集

8、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(jiàn)圖(a)；(2) a繞棱邊逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)見(jiàn)圖(b)。【答案】：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（2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）4、在玻璃（）上鍍上的介質(zhì)薄膜，波長(zhǎng) 的光從空氣中垂直照射到此薄膜上，要使其為高反

9、膜和增透膜求膜的厚度。【答案】：解：設(shè)薄膜厚度為，則兩束反射光的光程差為：（2分）當(dāng)時(shí)，反射光光強(qiáng)最大， 此時(shí)薄膜為高反膜：（3分） （2分）當(dāng) 時(shí)，反射光光強(qiáng)最小，此時(shí)薄膜為增透膜（3分） （2分）5、利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量光波波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中：（1）畫(huà)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

10、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涉花樣屬于等厚干涉。（1分）光經(jīng)過(guò)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(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?！敬鸢浮浚?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）（2分） 又（2分） （2分）五、計(jì)算題1、楊氏雙縫

11、實(shí)驗(yàn)中縫間距、距光屏，當(dāng)?shù)墓馊肷涞诫p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： （2分）可得 （2分）條紋寬度為 （3分）2、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中以波長(zhǎng)的單色光入射到雙縫上時(shí)，在距離雙縫的光屏上 測(cè)得條紋寬度為求：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 =（3分） （4分）3、在洛埃鏡實(shí)驗(yàn)中，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(huà)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?）（1分）（2分），；（1分） ， （1分）明紋間隔數(shù)： （1分） 最多明紋數(shù)：6

12、條 （1分）4、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中以波長(zhǎng)的單色光入射到雙縫上時(shí)，在距離雙縫的光屏上測(cè)得條紋寬度為求：1）雙縫的寬度；2）若在一縫后放置厚度為的平板式薄介質(zhì)膜發(fā)現(xiàn)新的中央亮條紋恰好落到原來(lái)第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= （1分）（2分）加入玻璃板后光程差變化了 由題意可知 （2分） （2分）5、如圖在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)的光垂直照射。(1）求條紋間距；(2）若分別用同樣厚度的玻璃薄片覆蓋縫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（可認(rèn)為光線垂直穿過(guò)玻璃片）?！敬鸢浮浚航猓?1）由公式可知，明紋寬度為：（3分）（2）原來(lái)中心(1分)放入玻璃片后(1

13、分) （2分）【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，可以改變“空氣層”厚度。當(dāng)中心吞吐個(gè)條紋時(shí)，厚度改變量是，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（2分）移動(dòng)距離與波長(zhǎng)的關(guān)系： （3分） （2分）7、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)反射鏡的過(guò)程中，看到往中心縮進(jìn)去10個(gè)亮紋，移動(dòng)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)

14、中心亮斑的干涉級(jí)?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)開(kāi)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 對(duì)于視場(chǎng)中最外面的一個(gè)亮紋有 （3分）設(shè)移動(dòng)了可動(dòng)反射鏡之后，干涉儀的等效空氣薄膜厚度變?yōu)?則對(duì)于視場(chǎng)中心的亮斑有 對(duì)于視場(chǎng)中最外面的一個(gè)亮紋有 （3分）聯(lián)立解，得：（1分）8、用波長(zhǎng)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，如果劈尖內(nèi)充滿折射率為的液體。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，則有（1分）設(shè)該處至劈棱的距離為，則有近似關(guān)系，（1分）由上兩式得：， （1分）充入液體前第五個(gè)明紋位置：(1分)充入液體后第五個(gè)明紋位置：(1分)充入液體前后第五個(gè)明紋移動(dòng)的距離 （2分）9、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，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 得 （2分） (1) (2) （2分）得 （2分）把k=4代入（1）式，（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