光的干涉练习试题及答案解析

1、亠、选择题1、严格地讲，空气折射率大于1,因此在牛顿环实验中，假设将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时，干预环将：A.变大；B. 缩小；C. 不变;【答案】：AD. 消失。2、在迈克耳逊干预仪的一条光路中，放入一折射率光束的光程差改变量为：n，厚度为h的透明介质板，放入后，两A. 2(n 1)h ；B. 2nh ； C. nh ；【答案】：A3、用劈尖干预检测工件下板的外表，当波长为入的单色光垂直入射时，观察到干预条纹如图。图中每一条纹弯曲局部的顶点恰与左边相邻的直线局部的连线相切。由图可见工件外表： A. 一凹陷的槽，深为 /4 ； 入C.有一凸起的埂，深为入/4 ；【答案】：BB. 有一

2、凹陷的槽，深为 /2 ； 入D.有一凸起的埂，深为入。4、牛顿环实验装置是用一平凸透镜放在一平板玻璃上，接触点为C,中间夹层是空气，用平行单色光从上向下照射，并从下向上观察，看到许多明暗相间的同心圆环，这些圆环的特 点是：是明的，圆环是等距离的；是明的，圆环是不等距离的；是暗的，圆环是等距离的；是暗的，圆环是不等距离的。【答案】：B5、 假设将牛顿环玻璃夹层中的空气换成水时，干预环将：A .变大；B.缩小；C.不变；D .消失。【答案】：B6、 假设把牛顿环装置都是用折射率为的玻璃制成的由空气搬入折射率为的水中，那么干预条纹 A .中心暗斑变成亮斑；B.变疏；C .变密；D .间距不变。【答案

3、】：C7、 两个不同的光源发出的两个白光光束，在空间相遇是不会产生干预图样的，这是由于A. 白光是由许多不同波长的光组成； C. B.两个光束的光强不一样；两个光源是独立的不相干光源；D.两个不同光源所发出的光，频率不会恰好相等。【答案】：C8在双缝干预实验中，假设单色光源S到两缝Si、S2距离相等，那么观察屏上中央明条纹位于O处。现将光源S向下移动到S 位置，那么A.中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变;C. 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大；B. 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变;D. 中央明条纹向上移动，且条纹间距增大。【答案】：BOO O、如下图，平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置，全

4、部浸入n =的液体中，凸透镜可沿移动，用波长 =500 nm 1n m=10爲的单色光垂直入射.从上向下观察，看到中心是尸匚鶯I一 _n=1.60一个暗斑，此时凸透镜顶点距平板玻璃的距离最少是|门応|Inm; nm ; nm; nm。O【答案】：C10、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.假设上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，那么干预条纹的A. 间隔变小，并向棱边方向平移；B. 间隔变大，并向远离棱边方向平移;C. 间隔不变，向棱边方向平移。【答案】：A二、简答题1、漂浮在水上的油膜在阳光下的为什么呈现色彩改变角度颜色会发生变化吗为什么【答案】：答：漂浮在

5、水上的油膜在阳光照射下形成薄膜干预，光程差2d n22 ni2 sin 2 i 0或1分，不同方向入射的光线，入射角不同，光程差不同12分；不同波长的光各自形成一套干预条纹，彼此错开，形成薄层色，因此在阳光下呈现彩色。2分3、简述扩展光源照到平行薄膜上形成干预把戏的特点和随薄膜厚度变化的规律。【答案】：答：扩展光源照到平行薄膜上形成干预把戏属于等倾干预，1分其形状为：-系列明暗相间的同心圆环， 1分内疏外密中央阶次最高；1分当平行膜的厚度增加时中 央不断涌出条纹，当平行膜的厚度减小时，中央条纹不断淹没。1分4、：简述牛顿环形成的干预把戏，反射光和透射光的干预把戏有何区别【答案】：答：干预把戏的

6、特点：牛顿环是由于光的等厚干预形成的，形状为一系列明暗相间的同心圆环，内疏外密中央阶次最低。2分假设在反射把戏中由于附加光程差的存在中心为暗条纹，那么在透射把戏中由于不存在附加光程差中心为亮条纹，1分反射光与透射光的光强之和为入射光强，反射把戏与透射把戏互补。1分三、分析题1、 在双缝干预实验中，在以下情况下，干预条纹将如何变化试说明理由。1入射光由红光换为紫光；2屏与双缝的间距 D不断增大；3在下面一条缝后放一块云母片。【答案】：双缝干预条纹相邻明条纹 或暗条纹的间距为x D 2分d1红光变紫光波长 入减小，其他条件不变时，条纹变窄或密或向屏中央集中3分2D不断增大时，x增大，条纹变稀或变宽

7、3分3在下面一条缝后放一块云母片，通过它的光线的光程增大2分，干预条纹向下平移2分。2、 杨氏双缝干预实验条件作如下变化，干预条纹将如何变化试说明理由。1加大双缝间距d; 2把整套装置浸入水中；3在两缝后分别放红色和绿色的滤光片。【答案】：根据：条纹宽度x .2 2分d1 d变大，其他条件不变，贝Ux变小，所以条纹变窄或密或向屏中央集中2分。d增大到一定程度，条纹过于细密而无法分辨，拥挤在一起成为一条明亮带。2 装置没入水中后的条纹宽度为x 1 D ，因为n 1 2分n d所以X变小，条纹变窄或密或向屏中央集中。2分3使通过两缝的光频率不同，不满足相干条件2分，干预条纹消失2分。3、如下图，A

8、，B两块平板玻璃构成空气劈尖，分析在以下情况中劈尖干预条纹将如何变化1 A沿垂直于B的方向向上平移 见图a ; 2 A绕棱边逆时针转动 见图b。【答ald 2n案】：相邻明纹或暗纹介质膜厚度差2分，相邻明纹或暗纹间距I2分2n 上外表A向上平移时，棱边明暗交替变化，相同厚度的空气薄模向棱边处移动，条纹间距 不变。4分2 A绕棱边逆时针转动时，棱边明暗不变，各级条纹向棱边方向移动，条纹变密。4分4、 在玻璃n 1.5 上镀上n 1.25的介质薄膜，波长500nm的光从空气中垂直照射到 此薄膜上，要使其为高反膜和增透膜求膜的厚度。【答案】：解：设薄膜厚度为h，那么两束反射光的光程差为：2nh co

9、si 2 2分当 2nh cosi 2 j时，反射光光强最大，此时薄膜为高反膜：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丄当2时，反射光光强最小，此时薄膜为增透膜3分j 1 j 17225 10 m7h2n cos i22n22 j 1 5 h 2 j 1 10 m2 分5、 利用迈克尔逊干预仪测量光波波长的实验中：1画出实验的光路图。2试分析当两反【答案】：解：1光路图2分射镜垂直和近似垂直时干预把戏的特点，以及当其中一个反射镜移动时把戏的变化规律。2干预把戏的特点：两反射镜垂直时，相当于扩展光源照到平行薄膜

10、上形成干预把戏属于等倾干预。1分其形状为：一系列明暗相间的同心圆环，内疏外密中央阶次最高2分假设其中一个反射镜移动，当平行膜的厚度增加时中央不断涌出条纹，当平行膜的厚度减小时，中央条纹不断淹没。2分两反射镜近似垂直时，相当于扩展光源照到劈尖薄膜上形成干预把戏属于等厚干预。1分光经过膜形成的干预把戏为：明暗相间的直条纹，条纹等间距，光强分布均匀。2分假设其中一个反射镜移动，棱边明暗交替变化，相同厚度的空气薄模向棱边处移动，条纹间距不变。2分四、证明题1、如图为利用劈尖干预检测微小变化示意图1 工件外表纹路是凹的还是凸的2 证明凹纹深度H【答案】：1 P点Q点在j级条纹上，P点对应空气膜厚度与 Q

11、点对应厚度同，因此 P点对应的纹路是凹的。2分2h j 1 hj 2 分sin2h又 sinb 2bHh2 分,H a 2 分a2b ab 2五、计算题、杨氏双缝实验中缝间距 d 0.02cm、距光屏2m，当1500nm的光入射到双缝上时，求二级亮条纹的宽度和位置。【答案】：解：由亮条纹的位置公式：y j D 2分d可得y22Dd2 2m210 4 m5 10 7 m 0.01m 1cm 2 分条纹宽度为y D2m5 10 7 m 0.005m 0.5cm 3 分d 2 10 4 m2、杨氏双缝实验中以波长600nm的单色光入射到双缝上时，在距离双缝50cm的光屏上测得条纹宽度为 0.3mm求

12、：双缝的间距【答案】：解：杨氏双缝实验条纹的宽度=0.3mm3 分D一0.5m6 10 7 my310 4 mm mm 4 分3、在洛埃镜实验中，500nm的绿光源S在反射镜左方40cm处，与镜面垂直距离为1mm，镜长40cm，在镜右方40cm处垂直放置观察屏。求：1画光路图，求干预条纹间隔;2一共最多能观察到多少条明纹。1y2rQd 240,y 2801200 5 10 7 0.3mm 2 分2mm ; 1 分明纹间隔数：y2 y1y2 0.50.31-y18040,y10.5mm1 分1分最多明纹数：6条 1分4、杨氏双缝实验中以波长 测得条纹宽度为 0.3mm求：1薄介质膜发现新的中央亮

13、条纹恰好落到原来第600nm的单色光入射到双缝上时，在距离双缝 双缝的宽度；卄,心二仏冲L、丄2 假设在一缝后放置厚度为 4.8 4级亮条纹处，求介质的折射率【答案】：杨氏双缝实验条纹的间距D=0.3mmd1 分d 40.5m6y 310 4 m10 7 m0.001m 1mm 2 分参加玻璃板后光程差变化了d n1由题意可知d n 1444 610 7 mn 161d4.8 10 6 m1.52 分5、如图在双缝干预实验中，d 0.5mm , D50cm用波长条纹间距；2 假设分别用同样厚度n11.3, n2条纹移动到第五级明纹的位置，求玻璃片的厚度【答案】：解:1由公式Dy j 可知，d明

14、纹宽度为:4.8 10 4 m 0.48mm2原来中心r20 1分放入玻璃片后r2 n2 dr 1n1dd 5 1 分n2n1 d8.010 6 m 2 分【知识点】：杨氏双缝干预50cm3 mm102 分480nm的光垂直照射。的光屏上的平板式1 求1.6的玻璃薄片覆盖缝S1 , S2使屏上原中央明d 可认为光线垂直穿过玻璃片。3 分【难易度】：C【分值】：7分【所在章节】：第1章，第3节6、观察迈克耳孙干预仪的等倾干预条纹，当移动可动镜M i，可以改变“空气层厚度h当中心吞吐500个条纹时，厚度改变量h是0.15mm，试求单色光的波长。【答案】：解：两条亮条纹对应薄膜的厚度差 d一2 分2

15、移动距离与波长的关系:h N 3 分22 h 20.15mm600nm2 分N5007、用波长为的单色光作光源，观察迈克尔孙干预仪的等倾干预条纹，先看到视场中共有10个亮纹包括中心的亮斑在内，在移动反射镜M 2的过程中，看到往中心缩进去10个亮纹，移动M2后，视场中共有5个亮纹包括中心的亮斑在内，设不考虑两束相干光在分束板G1的镀银面上反射时产生的位相突变之差，试求开始时视场中心亮斑的干预级k。h1，那么对于视场中心的亮斑有【答案】：解：设开始时干预仪的等效空气薄膜的厚度为2h1 k对于视场中最外面的一个亮纹有2九cosi 2 k 93分设移动了可动反射镜 M 2之后，干预仪的等效空气薄膜厚度

16、变为h2 ,那么对于视场中心的亮斑有2h2 k 1014对于视场中最外面的一个亮纹有2h2 cosi 2k3分联立解，得：k 18 1分&用波长 500nm的单色光垂直照射在由两块玻璃板一端刚好接触成为劈棱构成的空气劈尖上。劈尖角2 10 4 rad，如果劈尖内充满折射率为n 1.4的液体。求从劈棱数起第五个明条 纹在充入液体前后移动的距离。【答案】：解：设第五个明纹处膜厚为h，那么有2nh 15 1分2设该处至劈棱的距离为L，那么有近似关系h L ， 1 分.99由上两式得：2nL-，L24n1分充入液体前第五个明纹位置：L191分充入液体后第五个明纹位置：L2b 1 分44n充入液体前后第五个明纹移动的距离91LL2L1(1) 1.61mm(24n分用平凸透镜曲率半径=10【答案】:解：由暗环公式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、用紫光观察牛顿环现象R看看至求紫光波长和条暗环的半环r k=4mm，第k+5条暗环半径rk 5 6mm，所10、迈克尔逊干预仪测量光波波长的实验中，当反射镜移动0.25mm时条纹移动1000条，求入射光的波长。【答案】：解：相邻两条亮条纹对应薄膜的厚度差d - 2分2移