2026年迈克干涉仪测试题及答案

2026年迈克干涉仪测试题及答案

一、单项选择题（总共10题，每题2分）1.迈克耳孙干涉仪的核心部件不包括（）A.分束镜B.补偿板C.凸透镜D.反射镜2.等倾干涉条纹的形状是（）A.平行直线B.同心圆C.双曲线D.椭圆3.动镜移动距离\(d\)与条纹移动数\(N\)的关系是（）A.\(d=N\lambda\)B.\(d=\frac{N\lambda}{2}\)C.\(d=2N\lambda\)D.\(d=\frac{N\lambda}{4}\)4.补偿板的主要作用是（）A.补偿光的振幅B.补偿两束光在玻璃中的光程差C.增强光强D.改变光的颜色5.迈克干涉仪可以测量的物理量是（）A.光的频率B.光的速度C.波长D.光子能量6.分束镜的作用是（）A.分振幅，使一束光分为两束B.分波前，使一束光分为两束C.改变光的传播方向D.会聚光线7.调节迈克干涉仪时，首先应调节（）使两束光大致重合A.反射镜的倾角B.光源的位置C.分束镜的角度D.补偿板的位置8.用激光作为光源时，干涉条纹的特点是（）A.条纹对比度低B.条纹间距大C.容易出现非定域条纹D.只能用白光观察9.等厚干涉条纹的形状主要与（）有关A.光源的大小B.两反射镜的夹角C.动镜的移动距离D.分束镜的反射率10.迈克干涉仪中，中心条纹的级次与边缘条纹相比（）A.更低B.更高C.相同D.不确定二、填空题（总共10题，每题2分）1.迈克耳孙干涉仪的主要部件有分束镜、补偿板、____、____。2.等倾干涉条纹在光屏上呈现为____（形状）。3.动镜移动距离\(d\)与条纹移动数\(N\)的关系为\(d=\)____。4.补偿板的作用是补偿两束光在____中的光程差。5.迈克干涉仪可用于测量____、____（举两例）。6.光产生干涉的必要条件是频率____、振动方向____、相位差____。7.分束镜的作用是将入射光分为____和____两束。8.调节迈克干涉仪时，先调节反射镜的倾角，使两束反射光____。9.激光作为光源时，干涉条纹的特点是____、____（举两例）。10.等厚干涉条纹的形状取决于两反射镜的____。三、判断题（总共10题，每题2分）1.迈克干涉仪中，补偿板可以在任何情况下省略。（）2.动镜向分束镜移动时，等倾干涉条纹会变密。（）3.迈克干涉仪只能使用激光作为光源。（）4.等厚干涉条纹为平行直线时，说明两反射镜夹角为零。（）5.分束镜的反射率和透射率必须严格相等。（）6.光程差为\((2k+1)\lambda/2\)时，两束光相消干涉。（）7.测量波长时，需要记录动镜移动距离和条纹移动数。（）8.补偿板的材料和厚度应与分束镜相同。（）9.调节迈克干涉仪时，应先使光源发出的光平行入射到分束镜。（）10.等倾干涉中，中心条纹的级次比边缘高。（）四、简答题（总共4题，每题5分）1.简述迈克耳孙干涉仪的工作原理。2.说明等倾干涉和等厚干涉的条件及条纹特点。3.迈克干涉仪中补偿板的作用是什么？是否可以省略？4.如何用迈克干涉仪测量单色光的波长？写出实验步骤和公式推导。五、讨论题（总共4题，每题5分）1.分析迈克干涉仪中动镜移动时，干涉条纹的变化规律（包括条纹的吞吐、疏密变化）。2.比较激光光源和钠灯光源在迈克干涉仪中的干涉条纹特点及适用场景。3.举例说明迈克干涉仪在精密测量中的应用，并阐述其原理。4.如何用迈克干涉仪观察白光干涉条纹？需要注意哪些问题？答案部分一、单项选择题答案1.C2.B3.B4.B5.C6.A7.A8.C9.B10.B二、填空题答案1.动镜；定镜（或反射镜）2.同心圆3.\(N\lambda/2\)4.玻璃（或分束镜介质）5.波长；厚度（或折射率、微小位移等）6.相同；相同（或有一定重叠）；恒定7.反射光；透射光8.大致重合（或平行、重叠）9.对比度高；非定域（或条纹清晰、间距大等）10.夹角（或相对位置）三、判断题答案1.×2.√3.×4.×5.×6.√7.√8.√9.√10.√四、简答题答案1.迈克耳孙干涉仪利用分束镜将入射光分为反射光（射向动镜）和透射光（射向定镜）。两束光经反射镜反射后，回到分束镜汇合，因光程差产生干涉。通过移动动镜或调节定镜倾角，改变光程差，观察干涉条纹（等倾或等厚）的变化，进而测量波长、厚度等物理量。2.等倾干涉条件：两反射镜垂直（夹角为零），扩展光源，光程差由入射角\(\theta\)决定（\(\Delta=2d\cos\theta\)）。条纹特点：同心圆，中心级次高，\(d\)增大时条纹吐出、变密。等厚干涉条件：两反射镜有微小夹角，光程差\(\Delta\approx2d\)（\(\theta\)很小，\(\cos\theta\approx1\)）。条纹特点：平行直线（夹角均匀）或弯曲条纹（夹角不均匀），\(d\)增大时条纹变密，级次升高。3.补偿板作用：补偿分束镜引起的光程差，使两束光在玻璃中的光程相等（反射光经分束镜两次，透射光经补偿板两次，保证光程一致）。是否可省略：单色光且分束镜与补偿板参数相同时，可省略；但白光或多色光干涉时，需补偿不同波长的光程差，不能省略。4.步骤：①调节干涉仪，出现清晰等倾条纹；②记录动镜初始位置\(d_1\)；③移动动镜，数出条纹移动数\(N\)；④记录\(d_2\)，计算\(\Deltad=|d_2-d_1|\)；⑤由\(\lambda=2\Deltad/N\)计算波长。推导：动镜移动\(\Deltad\)，光程差变化\(2\Deltad\)（往返），每移动\(\lambda/2\)，条纹移动一条（光程差变化\(\lambda\)），故\(N\)条对应\(2\Deltad=N\lambda\)，得\(\lambda=2\Deltad/N\)。五、讨论题答案1.动镜移动时，光程差变化\(2\Deltad\)。\(d\)增大（远离分束镜），等倾条纹中心级次升高，条纹从中心“吐出”；\(d\)减小时“吞入”。条纹疏密：\(d\)增大，\(\theta\)增大，条纹间距\(\Deltax=\lambda/(2\theta)\)减小，条纹变密；\(d\)减小则变疏。等厚干涉中，\(d\)增大，条纹间距随\(d\)增大而变密（因\(\Delta\approx2d\)，\(d\)增大，相同厚度变化对应更多条纹）。2.激光光源：相干性好，条纹对比度高，非定域（光屏各处有条纹），间距大，易调节，适用于微小位移测量、动态研究。钠灯光源：单色性好，条纹定域（需在焦平面观察），对比度稍低，适用于波长测量（利用钠双线测相干长度）、教学演示。激光适合快速测量，钠灯适合精确波长测量。3.应用：测量薄膜厚度。原理：薄膜上下表面反射光与另一束光干涉，光程差\(\Delta=2nd+\lambda/2\)（\(n\)为膜折射率，\(d\)为厚度）。移动动镜使光程差变化，由条纹移动数\(N\)，结合\(n\)，得\(d=(N\lambda-\lambda/2)/(2n)\)。另例：测空气折射率，改变气室气压，光程差\(\Delta=2L\Deltan\)，由\(N=2L\Deltan/\lambda