光学原理光的干涉现象测试题及答案

光学原理光的干涉现象测试题及答案选择题（共10题，每题3分）1.在杨氏双缝干涉实验中，若用白光照射双缝，则在屏幕上观察到的现象是：A.只有中央亮条纹是白色的B.所有条纹都是白色的C.条纹呈现彩色分布，中央亮纹为白色D.条纹全部消失2.在光的干涉现象中，产生相干条件的关键是：A.光的强度足够大B.光的频率相同C.振动方向相同D.以上都是3.薄膜干涉中，当薄膜厚度增加时，若入射光不变，则：A.干涉条纹间距变小B.干涉条纹间距变大C.干涉条纹移动位置D.干涉条纹消失4.在迈克尔逊干涉仪实验中，若其中一个反射镜移动距离为λ/2，则观察到的干涉条纹：A.移动λ/2的距离B.移动λ的距离C.移动λ/4的距离D.不发生移动5.牛顿环实验中，若透镜与平板之间充满折射率为n的介质，则观察到的牛顿环：A.变得比在空气中更密集B.变得比在空气中更稀疏C.颜色发生变化D.完全消失6.在薄膜干涉中，若入射角增大，则：A.反射光干涉加强B.反射光干涉减弱C.透射光干涉加强D.透射光干涉减弱7.在杨氏双缝实验中，若将双缝间距变小，则：A.条纹间距变小B.条纹间距变大C.条纹变密D.条纹变疏8.光的干涉现象中，相邻亮纹或暗纹之间的距离与：A.光源到双缝的距离成正比B.双缝间距成正比C.光波波长成正比D.以上都是9.在等倾干涉实验中，若入射光为白光，则观察到的干涉圆环：A.只有中央是白色的B.所有圆环都是白色的C.圆环呈现彩色分布，中央为白色D.圆环消失10.在薄膜干涉中，若薄膜厚度均匀，则观察到的干涉条纹是：A.直条纹B.圆形条纹C.双曲线形条纹D.椭圆形条纹填空题（共10题，每题3分）1.光的干涉现象是的现象。2.杨氏双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮纹之间的距离与入射光波长成。3.薄膜干涉中，当光程差为时，产生亮纹。4.迈克尔逊干涉仪实验中，若其中一个反射镜移动距离为λ/4，则观察到的干涉条纹移动。5.牛顿环实验中，中心是亮的还是暗的？6.在薄膜干涉中，若入射光为红光（波长650nm），薄膜厚度为0.5μm，则观察到干涉条纹。7.光的干涉现象中，相邻亮纹或暗纹之间的距离与光源到观察屏的距离成。8.在等倾干涉实验中，若入射光为单色光，则观察到的干涉圆环是。9.薄膜干涉中，当光程差为时，产生暗纹。10.在杨氏双缝实验中，若将双缝间距变为原来的2倍，则条纹间距变为原来的。计算题（共5题，每题10分）1.在杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为0.5mm，屏幕距离双缝为1m，入射光波长为550nm。求相邻亮纹之间的距离。2.在薄膜干涉实验中，薄膜厚度为0.3μm，折射率为1.5，入射光波长为500nm。求反射光干涉的亮纹和暗纹条件。3.在迈克尔逊干涉仪实验中，观察到一个干涉条纹移动了10条。若其中一个反射镜移动了0.5mm，求入射光的波长。4.在牛顿环实验中，透镜与平板之间充满折射率为1.33的介质，观察到一个亮环的半径为1mm。若透镜曲率半径为1m，求该亮环对应的空气层厚度。5.在等倾干涉实验中，薄膜厚度为0.2μm，折射率为1.6，入射光波长为600nm。求干涉圆环的半径与角度的关系。简答题（共5题，每题10分）1.简述光的干涉现象产生条件。2.解释为什么牛顿环中心是暗的或亮的？3.比较杨氏双缝干涉和薄膜干涉的异同。4.简述迈克尔逊干涉仪的工作原理及其应用。5.解释等倾干涉实验中观察到的干涉圆环为什么是同心圆。答案及解析选择题答案1.C2.D3.B4.B5.A6.B7.B8.D9.C10.A选择题解析1.在杨氏双缝干涉实验中，白光包含多种波长，不同波长的光产生干涉条纹的位置不同，因此屏幕上会观察到彩色的条纹分布，中央亮纹是所有波长的叠加，呈现白色。2.光的干涉现象需要满足相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。因此正确答案是D。3.薄膜干涉条纹间距与薄膜厚度有关，厚度增加，光程差变化更显著，条纹间距变大。4.迈克尔逊干涉仪中，一个反射镜移动λ/2，光程变化为λ，干涉条纹移动一个完整间距，即移动λ的距离。5.牛顿环在空气中时中心是亮的，当充满折射率为n的介质时，光程差变化，中心可能变为暗的，但条纹间距会变化。6.入射角增大，反射光光程差变化，导致干涉减弱。7.杨氏双缝干涉条纹间距与双缝间距成反比，双缝间距变小，条纹间距变大。8.条纹间距与光源到双缝距离、双缝间距和光波波长都有关，因此正确答案是D。9.等倾干涉中，不同入射角产生不同光程差，白光入射时不同波长产生不同圆环，中央为所有波长叠加的白色，外圈呈现彩色分布。10.等倾干涉中，入射光角度决定光程差，形成同心圆环状干涉条纹。填空题答案1.两列或多列光波叠加2.正比3.2kλ（k为整数）4.λ/25.亮（在空气中）6.干涉条纹7.反比8.同心圆环9.(2k+1)λ/2（k为整数）10.一半填空题解析1.光的干涉是两列或多列光波叠加时，在某些区域振动加强，在某些区域振动减弱的现象。2.杨氏双缝干涉条纹间距公式Δx=λL/d，与波长λ成正比。3.薄膜干涉亮纹条件是光程差为2kλ（k为整数）。4.迈克尔逊干涉仪中，反射镜移动λ/2，光程变化λ，条纹移动一个间距。5.牛顿环在空气中时，中心空气层厚度为零，光程差为零，产生亮纹。6.薄膜干涉中，红光波长650nm，薄膜厚度0.5μm，可观察到干涉条纹。7.条纹间距与光源到观察屏距离成反比。8.等倾干涉中，固定入射角形成同心圆环状干涉条纹。9.薄膜干涉暗纹条件是光程差为(2k+1)λ/2（k为整数）。10.杨氏双缝干涉条纹间距公式Δx=λL/d，双缝间距d变为2倍，条纹间距变为原来的一半。计算题答案及解析1.解：条纹间距公式Δx=λL/dλ=550nm=5.5×10^-7mL=1md=0.5mm=0.5×10^-3mΔx=(5.5×10^-7)×1/(0.5×10^-3)=1.1×10^-3m=1.1mm2.解：反射光光程差Δ=2nhcosθ±λ/2亮纹条件：Δ=2kλ（k为整数）暗纹条件：Δ=(2k+1)λ/2（k为整数）n=1.5，h=0.3μm=0.3×10^-6m，λ=500nm=5×10^-7m3.解：移动条纹数N与光程差变化Δ=2dλN=10，d=0.5mm=0.5×10^-3mΔ=2×10×λλ=Δ/(2×10)=0.5×10^-3/(20)=2.5×10^-5m=25μm4.解：牛顿环半径公式r=√(kλR/n)r=1mm=1×10^-3m，k为整数，R=1m，n=1.33k=1时，空气层厚度e=r^2/(nR)e=(1×10^-3)^2/(1.33×1)=7.5×10^-7m=0.75μm5.解：等倾干涉光程差Δ=2nhcosθ亮纹条件：Δ=2kλr=√(kλnh/cosθ)r^2∝k角度θ与半径r的关系：θ≈r/R（R为观察屏距离）简答题答案及解析1.简述光的干涉现象产生条件：光的干涉现象产生的条件包括：（1）光源具有相干性：频率相同、振动方向相同、相位差恒定（2）两列光波满足叠加条件：在空间相遇（3）光程差满足特定条件：产生加强或减弱现象实际应用中常通过分波阵面法（如杨氏双缝）或分振幅法（如薄膜干涉）获得相干光。2.解释为什么牛顿环中心是暗的或亮的：牛顿环中心是否亮暗取决于透镜与平板之间的介质：在空气中（n=1），中心空气层厚度为零，光程差为零，产生亮纹。在其他介质中（n>1），中心空气层厚度虽为零，但存在半波损失（λ/2），光程差为λ/2，产生暗纹。透镜与平板接触越紧密，中心处空气层厚度越薄，光程差越接近半波损失。3.比较杨氏双缝干涉和薄膜干涉的异同：相同点：（1）都是光的干涉现象（2）都满足相干条件（3）都产生明暗相间的干涉条纹不同点：（1）产生方式：杨氏双缝是分波阵面法，薄膜干涉是分振幅法（2）干涉条件：杨氏双缝需要精确的几何关系，薄膜干涉与入射角有关（3）应用场景：杨氏双缝适用于测量波长，薄膜干涉可用于增透膜等4.简述迈克尔逊干涉仪的工作原理及其应用：工作原理：（1）光源发出的光被分束镜分成两束，分别射向两个反射镜（2）两束光反射后回到分束镜汇合，产生干涉（3）移动其中一个反射镜可改变光程差，观察条纹移动应用：（1）测量光的波长（2）测量折射率（3）精密长