光的干涉獨(dú)立作業(yè)

1、光的干涉教學(xué)要求光的干涉教學(xué)要求1.理解相干光的條件和獲得相干光的兩類方法；理解相干光的條件和獲得相干光的兩類方法；2.理解光程的物理意義理解光程的物理意義, 熟練掌握光程、光程差的計(jì)算熟練掌握光程、光程差的計(jì)算 和光程差與干涉條紋的關(guān)系，掌握半波損失；和光程差與干涉條紋的關(guān)系，掌握半波損失；3.熟練掌握楊氏干涉實(shí)驗(yàn)裝置、干涉條紋的分布規(guī)律熟練掌握楊氏干涉實(shí)驗(yàn)裝置、干涉條紋的分布規(guī)律 及相關(guān)的計(jì)算；及相關(guān)的計(jì)算； 4.掌握薄膜等厚干涉條紋和等傾干涉條紋的主要規(guī)律掌握薄膜等厚干涉條紋和等傾干涉條紋的主要規(guī)律; 熟練掌握劈尖熟練掌握劈尖(i=0)、牛頓環(huán)牛頓環(huán)(i=0)、平行膜的計(jì)算；平行膜的計(jì)算

2、；5.掌握干涉條紋的可見(jiàn)度、空間相干性和時(shí)間相干性掌握干涉條紋的可見(jiàn)度、空間相干性和時(shí)間相干性; 6.掌握邁克耳遜干涉儀的構(gòu)造和原理；掌握邁克耳遜干涉儀的構(gòu)造和原理； 7.掌握多光束干涉條紋分布的特點(diǎn)掌握多光束干涉條紋分布的特點(diǎn); 掌握振幅矢量法。掌握振幅矢量法。 (1)光的干涉基本思路光的干涉基本思路 關(guān)鍵是計(jì)算兩束相干光的光程差和判斷明紋、關(guān)鍵是計(jì)算兩束相干光的光程差和判斷明紋、暗紋的條件暗紋的條件 搞清題目所涉及的內(nèi)容搞清題目所涉及的內(nèi)容, 確定已知條件確定已知條件, 適當(dāng)?shù)剡m當(dāng)?shù)剡\(yùn)用一些近似計(jì)算的方法運(yùn)用一些近似計(jì)算的方法, 在比較反射光的光程差在比較反射光的光程差時(shí)必須考慮是否存在時(shí)

3、必須考慮是否存在 /2的附加光程差的附加光程差(2)一、選擇題一、選擇題 1.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中, 中央明條紋的光強(qiáng)為中央明條紋的光強(qiáng)為I0 若遮若遮 住一條縫住一條縫, 則原中央明條紋處的光強(qiáng)為則原中央明條紋處的光強(qiáng)為 (A) 2I0 (B) I0 (C) I0/2 (D) I0 /4 2.在觀察等傾干涉時(shí)在觀察等傾干涉時(shí), 所用的光源所用的光源 (A)必須是點(diǎn)光源必須是點(diǎn)光源 (B)必須是單色光源必須是單色光源 (C)若是寬廣光源若是寬廣光源, 必須是單色光源必須是單色光源 (D)可以是寬廣的復(fù)色光源可以是寬廣的復(fù)色光源 3.厚的薄膜觀察不到干涉厚的薄膜觀察不到干涉, 這是因

4、為這是因?yàn)?(A)薄膜太厚薄膜太厚,上下表面反射光不能疊加產(chǎn)生干涉上下表面反射光不能疊加產(chǎn)生干涉 (B)薄膜太厚薄膜太厚,上下表面反射光光程差超過(guò)相干長(zhǎng)度上下表面反射光光程差超過(guò)相干長(zhǎng)度 (C)薄膜太厚薄膜太厚,條紋太密條紋太密,無(wú)法區(qū)分無(wú)法區(qū)分 (D)薄膜太厚薄膜太厚,條紋太稀條紋太稀,視場(chǎng)中只有一條干涉條紋視場(chǎng)中只有一條干涉條紋光的干涉獨(dú)立作業(yè)光的干涉獨(dú)立作業(yè)(3) 4.在邁克爾遜干涉儀的一支光路中在邁克爾遜干涉儀的一支光路中, 放入一片折射率放入一片折射率 為為n的透明薄膜后的透明薄膜后, 測(cè)出兩束光的光程差的改變量測(cè)出兩束光的光程差的改變量 為一個(gè)波長(zhǎng)為一個(gè)波長(zhǎng) , 則薄膜的厚度是則薄

5、膜的厚度是 (A) /2 (B) /(2n) (C) /n (D) /2(n-1) 二、填空題二、填空題 1.波長(zhǎng)波長(zhǎng) 的單色光在折射率的單色光在折射率n的介質(zhì)中的介質(zhì)中, 由由A點(diǎn)傳到點(diǎn)傳到 B點(diǎn)點(diǎn), 若相位差改變?nèi)粝辔徊罡淖?, 則光程差改變了則光程差改變了_ , 光從光從A到到B的幾何路程是的幾何路程是_ 。 2.在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中, 通過(guò)空氣后通過(guò)空氣后, 在屏幕上在屏幕上P點(diǎn)處為點(diǎn)處為 第三級(jí)明條紋第三級(jí)明條紋;若將整個(gè)裝置放于某種透明液體中若將整個(gè)裝置放于某種透明液體中, P點(diǎn)為第四級(jí)明條紋點(diǎn)為第四級(jí)明條紋, 則液體的折射率為則液體的折射率為_(kāi)。(4) 3.用波長(zhǎng)用波

6、長(zhǎng) 的單色光垂直照射如圖所示的單色光垂直照射如圖所示 的劈尖膜的劈尖膜(n1n2n3), 觀察反射光干觀察反射光干 涉涉, 劈尖角為劈尖角為_(kāi)條紋條紋, 從劈尖頂從劈尖頂算起算起, 第第2條明紋中心所對(duì)應(yīng)的厚度為條明紋中心所對(duì)應(yīng)的厚度為_(kāi)。1n3n2n 4.如圖所示如圖所示, 當(dāng)單色光垂直入射時(shí)當(dāng)單色光垂直入射時(shí), 在兩在兩 塊平晶之間產(chǎn)生塊平晶之間產(chǎn)生_干涉條紋干涉條紋; 若若 L變小變小, 則在則在L范圍內(nèi)干涉條紋的數(shù)目范圍內(nèi)干涉條紋的數(shù)目 _, 條紋間距條紋間距_。L三、計(jì)算題三、計(jì)算題 1.用很薄的玻璃片用很薄的玻璃片(n=1.58)覆蓋在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中的覆蓋在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中的 一條縫

7、上一條縫上, 這時(shí)屏幕上的中央明條紋中心為原來(lái)第這時(shí)屏幕上的中央明條紋中心為原來(lái)第7級(jí)明條紋中心所占據(jù)級(jí)明條紋中心所占據(jù), 若入射波的波長(zhǎng)若入射波的波長(zhǎng) =550nm 求求: 玻璃片的厚度。玻璃片的厚度。(5) 2.用用 =600nm光垂直照射由兩塊平板玻璃構(gòu)成的空光垂直照射由兩塊平板玻璃構(gòu)成的空 氣劈尖氣劈尖, 劈尖角劈尖角 =2 10-4rad , 改變劈尖角改變劈尖角, 相鄰兩相鄰兩 明條紋間距縮小了明條紋間距縮小了1mm, 求求: 劈尖角的改變量。劈尖角的改變量。 3.牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中, 當(dāng)透鏡和玻璃之間充以某種液體時(shí)當(dāng)透鏡和玻璃之間充以某種液體時(shí), 第第10個(gè)亮環(huán)直徑由個(gè)亮環(huán)

8、直徑由d10=1.4 10-2m變?yōu)樽優(yōu)?d10=1.27 10-2m, 求求: 這種液體的折射率。這種液體的折射率。(6)4.借助于濾光片從白光中取得藍(lán)綠色光作為揚(yáng)氏干涉借助于濾光片從白光中取得藍(lán)綠色光作為揚(yáng)氏干涉 的光源的光源, 其波長(zhǎng)范圍其波長(zhǎng)范圍 =100nm ,平均波長(zhǎng)平均波長(zhǎng) =490nm, 求求:干涉條紋大約從第幾級(jí)開(kāi)始變得模糊不清干涉條紋大約從第幾級(jí)開(kāi)始變得模糊不清?5. A soap film surrounded by air has an index of refraction of 1.34. If a region of the film appears bright

9、 red 0=633nm in normally reflected light, what is its minimum thickness there?6. Frings are observed when a parrallel beam of light of wavelength 500 nm is incident perpendicularly onto a wedge-shaped film with an index of refraction of 1.5. What is the angle of the wedge if the fringe separation is

10、 1/3 cm?7. A Michelson Interferometer is illuminated with monochromatic light. One of its mirrors is then moved 2.53 x 10-5 m, and it is observed that 92 fringe-pairs, bright and dark, pass by in the process. Determine the wavelength of the incident beam.光的干涉參考答案光的干涉參考答案一、選擇題一、選擇題三、計(jì)算題三、計(jì)算題二、填空題二、填空

11、題1. (D) 2. (D) 3. (B) 4. (D)1. /2, /(2n); 2. 4/3; 3.明明, /(2n2); 4. 等厚等厚, 不變不變, 變小變小 1.提示提示:波璃片使得中央明紋的光程差為波璃片使得中央明紋的光程差為(n-1)h,與原與原 第第7級(jí)的光程差級(jí)的光程差7 相等相等,即即(n-1)h=7 ,故故 h=6600nm2.提示提示:先求先求 對(duì)應(yīng)的相鄰兩明紋間距對(duì)應(yīng)的相鄰兩明紋間距l(xiāng)el.sinm1051223 nnl(7)條紋數(shù)總厚度相條紋數(shù)總厚度相鄰條紋厚度差鄰條紋厚度差再求對(duì)應(yīng)縮小再求對(duì)應(yīng)縮小1mm后的劈尖角為后的劈尖角為 n2101105133.rad106

12、4 rad1044 3.提示提示:牛頓環(huán)亮紋的直徑為牛頓環(huán)亮紋的直徑為,)(212122kRkdk 充以充以n介質(zhì)后介質(zhì)后,牛頓環(huán)亮紋的直徑為牛頓環(huán)亮紋的直徑為,)(212122knRkdk 261210210./ddn(8)4.提示提示: 設(shè)藍(lán)綠波長(zhǎng)上設(shè)藍(lán)綠波長(zhǎng)上,下限分別為下限分別為nm5402/max nm4402/min 設(shè)從第設(shè)從第k級(jí)變得模糊不清級(jí)變得模糊不清minmax)1( kk4 . 4minmaxmin k取取k=55. A soap film surrounded by air has an index of refraction of 1.34.If a region

13、of the film appears bright red (0=633nm)in normallyReflected light, what is its minimum thickness there? (7.26)Here 1.00 1.00, = 2 n e + /2 = k with k=1,e =(1 - 1/2)(633 nm) / 2(1.34)=118nm.6. Fringes are observed when a parallel beam of light of wavelength 500 nm is incident perpendicularly onto a

14、wedge-shaped film with an index of refraction of 1.5.What is the angle of the wedge if the fringe separationis 1/3 cm? (7.33)nnL2sin2nL2 = 5 x 10-5 rad = 10.2 seconds 7. A Michelson Interferometer is illuminated with monochromatic light. One of its mirrors is then moved 2.53 x 10-5 m, and it is observed