12.3光的干涉.ppt

1、1,小 结,一、劈尖干涉,1. 形成明、暗纹的条件,明纹,暗纹,2. 相邻两明纹(或暗纹)所对应的膜的厚度差,3. 相邻两明纹(或暗纹)间距离,4. 条纹的移动与膜厚改变量之间的关系,2,1. 形成明、暗环的条件,二、牛顿环,2. 明、暗环半径,三、增透膜和增反膜,1. 增透膜：,使反射光干涉减弱、透射光干涉加强的薄膜,2. 增反膜:,使透射光干涉减弱、反射光干涉加强的薄膜,3,由明纹半径：,则：,（1）真空时：,即：只能看到34条条纹。,（2）有介质时： ，则：,即：能看到45条条纹。,4,(1),明纹,暗纹,边缘,边缘是0级暗纹,(2),所以最多能看到第3级暗纹,共4条暗纹,解：,则：,5

2、,(1),解：,条,e=0 时为暗纹，,(2),能见到明条纹14条，暗条纹15条。,L=35mm处为暗纹,6,例5：,平行白色光垂直入射在肥皂膜上，在 600nm 处有一个干涉极大，在 450nm 处有一个干涉极小，且它们之间没有另外的干涉极小（k相同），已知膜的折射率 n=1.33，求肥皂膜的厚度？,解：,反射光加强,反射光减弱,联立(1) (2)得:,(1),(2),7,(固定),(1) 当 时,等厚空气膜,等倾干涉,(2) 当 不严格垂直 时,形成空气劈尖,等厚干涉,(可动),12.3 迈克尔逊干涉仪,一、迈克尔逊干涉仪的结构：,G1：分光板,G2：补偿板,二、迈克尔逊干涉仪的原理：,8

3、,迈克耳孙干涉仪产生的等倾干涉条纹及 和 的相应位置,9,三、迈克尔逊干涉仪的应用：,1. 测量微小长度,3. 测折射率n,设条纹移动的数目为N,实际还可测,（可测不透明物体）,(2) 在光路上加透明物体,测厚度,10,例1.,一透明介质放在迈克耳逊干涉仪的一臂上,已知：,加入介质前后条纹移动条数,求:透明介质的厚度,光程差改变,解：,11,1.形成明纹、暗纹的条件,明纹,暗纹,杨氏双缝干涉实验,小 结,12,2.明纹、暗纹的位置(中心位置),明纹中心位置:,暗纹中心位置:,3. 相邻明纹(或暗纹)间距离,13,o,k级,k+1级,(2级),白光,白色,4.用白光照射, 彩色光带的宽度, 当级

4、数高到一定程度时,有重迭现象,说明从第2级开始重迭,=,14,5.半波损失,n1、n2、n3如果按一个顺序增大或减小计 算光程差时无半波损失，否则有半波损失,光从光疏介质射向光密介质发生反射时产生半波损失。,n1n2n3,光在真空中的波长,15,干涉条纹向光程增大的一侧移动,条纹间距不变,6.条纹移动问题,7.光程和光程差,（1） 光程,（2） 光程差,（3） 位相差与光程差的关系,（4） 光通过薄透镜时不产生附加的光程差,光在真空中的波长,16,二、劈尖干涉,1. 形成明、暗纹的条件,2. 相邻两明纹(或暗纹)所对应的膜的厚度差,3. 相邻两明纹(或暗纹)间距离,4. 条纹的移动与膜厚改变量

5、之间的关系,17,1. 形成明、暗环的条件,三、牛顿环,2. 明、暗环半径,3、增透膜和增反膜,18,在光路上加透明物体,四、迈克尔逊干涉仪,（1）光程差改变量,19,第十二章选择题,1、在真空中波长为 的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3 ，则此路径AB的光程为 (A) (B) (C) (D),解：,A,2、如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且n1n2n3，l1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 2pn2e / ( n1 l1) (B)4pn1e /

6、( n2 l1) + p (C) 4pn2e / ( n1 l1) + p(D) 4pn2e / ( n1 l1),解：,C,20,3、真空中波长为 的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为lA、B两点光振动相位差记为Df，则 (A) l3 l / 2，Df3p (B) l3 l / (2n)，Df3np (C) l3 l / (2n)，Df3p (D) l3nl / 2，Df3np,解：,C,21,C,4、如图所示，折射率为 n2 ，厚度为 e 的透明介质薄膜的上方和 下方的透明介质的折射率分别为 n1 和 n3 ，n1 n3 已知， 光若用波长为 的

7、单色平行垂直入射到该薄膜上，则从薄膜 上、下两表面反射的光束 与 的光程差是：,解：,1光有半波损失,22,D,因为红光与蓝光 频率不同，不满 足相干条件，故 不产生干涉条纹。,5、用白色光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖 一条缝，用一个 纯兰色的滤光片遮盖另一条缝，则：,解：,6、在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变)，则 (A) 干涉条纹的间距变宽 (B) 干涉条纹的间距变窄 (C) 干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零 (D) 不再发生干涉现象,解：,不能完全相消,C,23,7、在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，

8、可以采 取的办法是：,(A) 使屏靠近双缝 (B) 使两缝间距变小 (C) 把两缝的宽度稍微调小 (D) 改用波长较小的单色光,条纹间距:,B,解：,24,B,变为暗纹。,(2). 因为经镜面反射时光有半波损失， 较 (1) 光程多/2 。,即：,8、在双缝干涉实验中，屏幕上的 P 点处是明条纹，若将缝 S2 盖住，并在 S1S2 连线的垂直平面处放一反射镜M ，如图所 示，则此时：,解：,(A) P 点处仍为明条纹 (B) P 点处是暗条纹 (C) 不能确定 P 点是明纹还是暗纹 (D) 无干涉条纹,(1). 满足= k 的明纹。,P,25,9、在双缝干涉实验中，光的波长为600 nm (1

9、 nm109 m)，双缝间距为2 mm，双缝与屏的间距为300 cm在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为 (A) 0.45 mm (B) 0.9 mm (C) 1.2 mm (D) 3.1 mm,解：,B,10、在双缝干涉实验中，入射光的波长为 ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 ，则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹； (B) 变为暗条纹； (C) 既非明纹也非暗纹； (D) 无法确定是明纹，还是暗纹,解：,变暗,B,26,11、在双缝干涉实验中，设缝是水平的若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹 (A) 向下平移，且间距不变 (

10、B) 向上平移，且间距不变 (C) 不移动，但间距改变 (D) 向上平移，且间距改变,解：,整体上移,B,解：,12、把双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中，两缝间距离为d，双缝到屏的距离为D (D d)，所用单色光在真空中的波长为 ，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是 (A) D / (nd) (B) n D/d (C) d / (nD) (D) D / (2nd),A,27,13、一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为 n 的透 明薄膜上 ，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加 强，则薄膜最小的厚度为：,解：,B,28,14、若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)

11、由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹 (A) 中心暗斑变成亮斑 (B) 变疏 (C) 变密 (D) 间距不变,解：,条纹变密,C,15、在牛顿环实验装置中，曲率半径为R的平凸透镜与平玻璃扳在中心恰好接触，它们之间充满折射率为n的透明介质，垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为l，则反射光形成的干涉条纹中暗环半径rk的表达式为 (A) rk =,(B) rk =,(C) rk =,(D) rk =,解：,暗环半径公式,B,29,解：,C,16、在折射率为 n1.68 的平板玻璃表面涂一层折射率为n1.38 MgF2 透明薄膜，可以减少玻璃表面的反射光，若用波长为 500 nm

12、 的单色光垂直入射，为了尽量减少反射，则 MgF2 薄膜的最小厚度（单位nm）应是：,181.2 (B) 781 (C) 90.6 (D) 56.3,30,17、把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环 (A) 向中心收缩，条纹间隔变小 (B) 向中心收缩，环心呈明暗交替变化 (C) 向外扩张，环心呈明暗交替变化 (D) 向外扩张，条纹间隔变大,解：,B,18、两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的 (A) 间隔变小，并向棱边方向平移 (B) 间隔变大，并向远离棱边

13、方向平移 (C) 间隔不变，向棱边方向平移 (D) 间隔变小，并向远离棱边方向平移,解：,A,31,19、由两块玻璃片(n11.75)所形成的空气劈形膜，其一端厚度为零，另一端厚度为0.002 cm现用波长为700 nm (1nm = 10 9 m)的单色平行光，沿入射角为 30角的方向射在膜的上表面，则形成的干涉条纹数为 (A) 27 (B) 40 (C) 56 (D) 100,A,32,20、在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n 的 透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波 长，则薄膜的厚度是：,D,解：,33,18、在相同的时间内，一束波长为l的单色光在空气中和在玻

14、璃中 (A) 传播的路程相等，走过的光程相等 (B) 传播的路程相等，走过的光程不相等 (C) 传播的路程不相等，走过的光程相等 (D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等,C,34,19、单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且n1n2n3，为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差为 (A) 2n2e (B) 2n2 e 1 / (2n1) (C) 2n2 e n1 1 / 2 (D) 2n2 e n2 1 / 2,C,35,20、如图，S1、S2是两个相干光源，它们到P点的距离分别为r1和r2路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为

15、n1的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于,(A),(B),(C),(D),B,36,21、在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为 (A)全明 (B)全暗 (C)右半部明，左半部暗 (D)右半部暗，左半部明,解：左半部无半波损失，为明纹,右半部有半波损失，为暗纹,D,37,22、如图所示，平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置，全部浸入n1.60的液体中，凸透镜可沿,移动，用波长l500 nm(1nm=109m),距平板玻璃的距离最少是 (A) 156.3 nm (

16、B) 148.8 nm (C) 78.1 nm (D) 74.4 nm,的单色光垂直入射从上向下观察， 看到中心是一个暗斑，此时凸透镜顶点,C,38,23、用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为 的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分 (A)凸起，且高度为 / 4. (B)凸起，且高度为 / 2. (C)凹陷，且深度为 / 2. (D)凹陷，且深度为 / 4.,C,39,24、如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L，夹在两块平晶的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射

17、时，产生等厚干涉条纹如果滚柱之间的距离L变小，则在L范围内干涉条纹的 (A)数目减少，间距变大 (B)数目不变，间距变小 (C)数目增加，间距变小 (D)数目减少，间距不变,B,40,25、在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为d的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了 (A) 2 ( n-1 ) d (B) 2nd (C) 2 ( n-1 ) d+ / 2 (D) nd,A,41,波动光学习题课,一. 光的干涉习题课：,单元检测题-选择题,1、如图，用波长为的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一 折射率为 n ，劈尖角为的透明劈尖插入光线 2 中，则当劈 尖缓慢地向上移动时（只

18、遮住S2），屏上的干涉条纹：,(A) 间隔变大，向下移动 (B) 间隔变小，向上移动 (C) 间隔不变，向下移动 (D) 间隔不变，向上移动,干涉条纹向光程增加的一侧移动。,解：,加劈尖前后D、d、不 变，所以条纹间距不变。,即：干涉条纹下移。,1. C,42,43,2、在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采 取的办法是：,(A) 使屏靠近双缝 (B) 使两缝间距变小 (C) 把两缝的宽度稍微调小 (D) 改用波长较小的单色光,条纹间距:,2. B,解：,44,3. D,因为红光与蓝光 频率不同，不满 足相干条件，故 不产生干涉条纹。,3、用白色光光源进行双缝实验，若用一个纯红色

19、的滤光片遮盖 一条缝，用一个 纯兰色的滤光片遮盖另一条缝，则：,解：,4、双缝间距为 2 毫米，双缝与屏相距 300 厘米，用波长为 6000 埃的光照射时，屏上干涉条纹的相邻两明条纹的距离（单位 为毫米）是：,(A) 4.5 (B) 0.9 (C) 3.12 (D) 4.15 (E) 5.18,4. B,条纹间距：,解：,45,5. B,变为暗纹。,(2). 因为经镜面反射的光有半波损失， 较 (1) 光程多/2 。,即：,5、在双缝干涉实验中，屏幕上的 P 点处是明条纹，若将缝 S2 盖住，并在 S1S2 连线的垂直平面处放一反射镜M ，如图所 示，则此时：,解：,(A) P 点处仍为明条

20、纹 (B) P 点处是暗条纹 (C) 不能确定 P 点是明纹还是暗纹 (D) 无干涉条纹,(1). 满足= k 的明纹。,P,46,6、在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气中和在 玻璃中：,6. C,解：,47,光有半波损失；,光无半波损失。,7. C,7、如图所示，折射率为 n2 ，厚度为 e 的透明介质薄膜的上方和 下方的透明介质的折射率分别为 n1 和 n3 ，n1 n3 已知， 光若用波长为 的单色平行垂直入射到该薄膜上，则从薄膜 上、下两表面反射的光束 与 的光程差是：,解：,48,8、一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为 n 的透 明薄膜上 ，透明薄膜放在空气中，要使反射

21、光得到干涉加 强，则薄膜最小的厚度为：,解：,8. B,49,解：,9. C,9、在折射率为 n1.68 的平板玻璃表面涂一层折射率为n1.38 MgF2 透明薄膜，可以减少玻璃表面的反射光，若用波长为 500 nm 的单色光垂直入射，为了尽量减少反射，则 MgF2 薄膜的最小厚度（单位nm）应是：,181.2 (B) 781 (C) 90.6 (D) 56.3,50,10. A,10、在迈克尔逊干涉仪的一束光路中，放入一片折射率为 n ， 厚度为 d 的透明薄片，放入后这条光路的光程改变了：,解：,51,11、在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n 的 透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波 长，则薄膜的厚度是：,11. D,解：,52,已知如图，且入射光在介质 n1 中的波