2026年光学工程基础波动光学干涉现象专项练习与解析

2026年光学工程基础波动光学干涉现象专项练习与解析一、单选题（每题2分，共10题）1.在杨氏双缝实验中，若将两条缝的宽度逐渐调窄，则干涉条纹的间距将如何变化？A.变宽B.变窄C.不变D.无法确定2.在迈克尔逊干涉仪中，若动镜移动距离为λ/2，则干涉条纹将移动多少个条纹？A.1条B.2条C.0.5条D.4条3.以下哪种情况会产生非相干干涉？A.两束相干光叠加B.两束非相干光叠加C.相干光通过不同路径后再叠加D.以上均不会4.在薄膜干涉中，若入射光垂直照射，膜的厚度为d，光的波长为λ，则反射光产生相消干涉的条件是？A.2d=mλB.2d=(m+1)λ/2C.2d=mλ/2D.2d=(m+1)λ5.牛顿环实验中，若将透镜与平板之间的介质由空气改为玻璃，则干涉环的分布将如何变化？A.变密B.变疏C.不变D.无法确定二、多选题（每题3分，共5题）6.以下哪些因素会影响杨氏双缝实验的干涉条纹间距？A.双缝间距B.缝到屏幕的距离C.入射光的波长D.入射光的强度7.在迈克尔逊干涉仪中，若光源波长为λ，动镜移动距离为Δd，则干涉条纹移动的数量与以下哪些因素有关？A.λB.ΔdC.光源强度D.干涉仪的精度8.薄膜干涉中，以下哪些情况会产生相长干涉？A.光垂直入射，膜厚为λ/4B.光斜入射，膜厚为d，入射角为θC.光垂直入射，膜厚为λ/2D.光斜入射，膜厚为d，相位差为2kπ9.以下哪些实验可以用于演示光的波动性？A.杨氏双缝实验B.泊松亮斑C.光的衍射D.光电效应10.牛顿环实验中，以下哪些因素会影响干涉环的亮度？A.膜的厚度B.入射光的波长C.透镜的曲率半径D.观察角度三、填空题（每题2分，共10题）11.在杨氏双缝实验中，若双缝间距为d，缝到屏幕距离为D，光的波长为λ，则干涉条纹的间距为__________。12.迈克尔逊干涉仪中，若动镜移动距离为λ/4，则干涉条纹移动__________个条纹。13.薄膜干涉中，若光垂直入射，膜厚为λ/2，则反射光产生__________干涉。14.牛顿环实验中，若透镜曲率半径为R，膜厚为e，则第m级暗环的半径为__________。15.光的相干条件包括__________和__________。16.在杨氏双缝实验中，若将入射光由红光改为蓝光，则干涉条纹间距将__________。17.薄膜干涉中，若光斜入射，膜厚为d，入射角为θ，则反射光产生相长干涉的条件为__________。18.迈克尔逊干涉仪中，若光源波长为λ，动镜移动距离为Δd，则干涉条纹移动的数量为__________。19.牛顿环实验中，若透镜与平板之间的介质折射率为n，则干涉环的间距与n成__________关系。20.光的干涉现象是由于__________叠加而产生的。四、简答题（每题5分，共5题）21.简述杨氏双缝实验的原理及其应用。22.解释迈克尔逊干涉仪的工作原理及其主要应用。23.薄膜干涉中，相长干涉和相消干涉的条件是什么？24.牛顿环实验的原理是什么？如何通过牛顿环测量透镜的曲率半径？25.光的相干条件是什么？为什么白光无法产生干涉条纹？五、计算题（每题10分，共5题）26.在杨氏双缝实验中，双缝间距为0.5mm，缝到屏幕距离为1m，入射光波长为600nm，求干涉条纹的间距。27.迈克尔逊干涉仪中，光源波长为500nm，动镜移动距离为0.1mm，求干涉条纹移动的数量。28.薄膜干涉中，膜厚为0.3μm，入射光垂直照射，波长为550nm，求反射光产生相长干涉的膜厚条件。29.牛顿环实验中，透镜曲率半径为1m，膜厚为0.1μm，求第5级暗环的半径。30.在杨氏双缝实验中，双缝间距为0.2mm，缝到屏幕距离为1.5m，若要使干涉条纹间距为1mm，应使用什么波长的光？答案与解析一、单选题答案与解析1.B解析：杨氏双缝实验中，干涉条纹间距Δx与双缝间距d成反比（Δx=λD/d）。当d变窄时，Δx变宽。2.A解析：迈克尔逊干涉仪中，动镜移动λ/2时，光程差改变λ，干涉条纹移动1条。3.B解析：非相干光叠加时，相位关系不稳定，无法产生稳定的干涉条纹。4.B解析：薄膜干涉中，反射光产生相消干涉的条件为2nd+λ/2=mλ（m为整数），即2d=(m-1)λ/2。5.A解析：玻璃折射率大于空气，光在玻璃中的波长变短，干涉环变密。二、多选题答案与解析6.A、B、C解析：干涉条纹间距与双缝间距、缝到屏幕距离、入射光波长有关，与光强无关。7.A、B解析：条纹移动数量与λ和Δd成正比，与光源强度和仪器精度无关。8.A、C、D解析：相长干涉条件为2nd+λ/2=2kλ（k为整数），即2d=(2k-1)λ/2或2d=kλ。9.A、B、C解析：杨氏双缝、泊松亮斑、衍射是波动性实验，光电效应是粒子性实验。10.A、B、D解析：膜厚、波长、观察角度影响亮度，曲率半径主要影响间距。三、填空题答案与解析11.λD/d解析：干涉条纹间距公式为Δx=λD/d。12.1解析：动镜移动λ/4时，条纹移动1条。13.相消解析：2d=λ/2时，反射光产生相消干涉。14.√(Re²-e²)解析：暗环半径公式为r=√(Re²-e²)。15.频率相同、相位差恒定解析：相干条件为频率相同且相位差恒定。16.变窄解析：蓝光波长小于红光，条纹间距变窄。17.2ndcosθ=(m-1)λ/2解析：斜入射时相长干涉条件。18.Δd/λ解析：条纹移动数量为Δd/λ。19.反比解析：n越大，波长越短，间距越小。20.相干光解析：干涉是相干光叠加的结果。四、简答题答案与解析21.杨氏双缝实验原理与应用原理：单色光通过双缝后，两束光干涉形成明暗相间的条纹。应用：验证光的波动性、测量光波长、光学元件校准等。22.迈克尔逊干涉仪原理与应用原理：利用分束器将光分成两束，干涉后重新叠加。应用：测量波长、折射率、精密长度测量等。23.相长与相消干涉条件相长：2nd+λ/2=2kλ（k为整数）；相消：2nd+λ/2=(2k+1)λ/2。24.牛顿环原理与测量原理：透镜与平板之间空气膜干涉形成同心环。测量曲率半径：通过暗环半径公式r=√(Re²-e²)。25.光的相干条件与白光干涉相干条件：频率相同、相位差恒定。白光包含多种波长，干涉条纹重叠，无法清晰观察。五、计算题答案与解析26.Δx=λD/d=(600×10⁻⁹m×1m)/0.5×10⁻³m=1.2×10⁻³m=1.2mm解析：直接代入公式计算。27.N=Δd/λ=(0.1×10⁻³m)/(500×10⁻⁹m)=200解析：条纹移动数量为Δd/λ。28.2d=(2k-1)λ/2，k=1时d=λ/4=550×10⁻⁹m/4=137.5nm解析：取k=1计算最小膜厚。29.r=√(Re²-e²)=√(1²-