光的干涉練習(xí)試題及答案解析

1、一、選擇題1嚴格地講，空氣折射率大于 1因此在牛頓環(huán)實驗中，若將玻璃夾層中的空氣逐漸抽去而 成為真空時，干涉環(huán)將：（）A. 變大；B縮??；C.不變；D.消失?！敬鸢浮?A2、 在邁克耳遜干涉儀的一條光路中，放入一折射率n，厚度為h的透明介質(zhì)板，放入后，兩光束的光程差改變量為：（）A. 2（n 1）h ；B.2nh ；C.nh ；D. （n 1）h?！敬鸢浮?A3、用劈尖干涉檢測工件（下板）的表面，當波長為入的單色光垂直入射時，觀察到干涉條紋 如圖。圖中每一條紋彎曲部分的頂點恰與左邊相鄰的直線部分的連線相切。由圖可見工件表面：（）A.一凹陷的槽，深為入/4 ；B.有一凹陷的槽，深為入/2 ；C.

2、有一凸起的埂，深為入/4 ； D.有一凸起的埂，深為入?！敬鸢浮?B4、牛頓環(huán)實驗裝置是用一平凸透鏡放在一平板玻璃上，接觸點為C,中間夾層是空氣，用平行單色光從上向下照射，并從下向上觀察，看到許多明暗相間的同心圓環(huán)，這些圓環(huán)的特 點是：（）A.C是明的，圓環(huán)是等距離的；B.C是明的，圓環(huán)是不等距離的；C.C是暗的，圓環(huán)是等距離的；D.C是暗的，圓環(huán)是不等距離的。【答案】:B5、 若將牛頓環(huán)玻璃夾層中的空氣換成水時，干涉環(huán)將：（）A.變大；B.縮??；C.不變；D.消失?！敬鸢浮?B6、若把牛頓環(huán)裝置（都是用折射率為1.52的玻璃制成的）由空氣搬入折射率為1.33的水中，則干涉條紋 （）A.中心暗

3、斑變成亮斑；B.變疏；C.變密；D.間距不變。【答案】:C7、 兩個不同的光源發(fā)出的兩個白光光束，在空間相遇是不會產(chǎn)生干涉圖樣的，這是由于（）A.白光是由許多不同波長的光組成；B.兩個光束的光強不一樣；C.兩個光源是獨立的不相干光源；D.兩個不同光源所發(fā)出的光，頻率不會恰好相等。【答案】:C8在雙縫干涉實驗中，若單色光源 S到兩縫Si、S2距離相等，則觀察屏上中央明條紋位于 0處?，F(xiàn)將光源S向下移動到S位置，則（）A.中央明條紋也向下移動，且條紋間距不變；B.中央明條紋向上移動，且條紋間距不變;C.中央明條紋向下移動，且條紋間距增大；D.中央明條紋向上移動，且條紋間距增大?！敬鸢浮浚築In=1

4、.60n=1.58I9、如圖所示，平板玻璃和凸透鏡構(gòu)成牛頓環(huán)裝置，全部浸入n= 1.60的液體中O凸透鏡可沿00 移動，用波長 =500 nm （1nm=109m）的單色光垂直入射.從上向下觀察,看到中心 個暗斑，此時凸透鏡頂點距平板玻璃的距離最少是（A.156.3 nm；B.148.8 nm C.78.1 nm；D.74.4 nm?！敬鸢浮?C10、兩塊平玻璃構(gòu)成空氣劈形膜，左邊為棱邊，用單色平行光垂直入射.若上面的平玻璃以 棱邊為軸，沿逆時針方向作微小轉(zhuǎn)動，則干涉條紋的（）A. 間隔變小，并向棱邊方向平移；B. 間隔變大，并向遠離棱邊方向平移；C. 間隔不變，向棱邊方向平移。【答案】:A二

5、、簡答題1、漂浮在水上的油膜在陽光下的為什么呈現(xiàn)色彩？改變角度顏色會發(fā)生變化嗎？為什么？【答案】：答：漂浮在水上的油膜在陽光照射下形成薄膜干涉，光程差2dJ nf nf si n2i 0（或3） （1分），不同方向入射的光線，入射角不同，光程差不同（1 分）；不同波長的光各自形成一套干涉條紋， 彼此錯開，形成薄層色，因此在陽光下呈現(xiàn)彩色。（2分）3、簡述擴展光源照到平行薄膜上形成干涉花樣的特點和隨薄膜厚度變化的規(guī)律?！敬鸢浮浚捍穑簲U展光源照到平行薄膜上形成干涉花樣屬于等傾干涉， （1分）其形狀為：一 系列明暗相間的同心圓環(huán)，（1分）內(nèi)疏外密中央階次最高；（1分）當平行膜的厚度增加時中 央不斷涌

6、出條紋，當平行膜的厚度減小時，中央條紋不斷淹沒。 （1分）4、：簡述牛頓環(huán)形成的干涉花樣，反射光和透射光的干涉花樣有何區(qū)別？【答案】：答：干涉花樣的特點：牛頓環(huán)是由于光的等厚干涉形成的，形狀為一系列明暗相間的同心圓環(huán)，內(nèi)疏外密中央階次最低。（2分）若在反射花樣中由于附加光程差的存在中心為 暗條紋，則在透射花樣中由于不存在附加光程差中心為亮條紋，（1分）反射光與透射光的光強之和為入射光強，反射花樣與透射花樣互補。（1分）、分析題1在雙縫干涉實驗中，在下列情況下，干涉條紋將如何變化？試說明理由。 （1）入射光由紅 光換為紫光；（2）屏與雙縫的間距D不斷增大；（3）在下面一條縫后放一塊云母片?！敬鸢?/p>

7、】：雙縫干涉條紋相鄰明條紋（或暗條紋）的間距為x D（ 2分）d（1）紅光變紫光波長入減小，其他條件不變時，條紋變窄（或密或向屏中央集中）（3分）（2）D不斷增大時，x增大，條紋變?。ɑ蜃儗挘?分）（3）在下面一條縫后放一塊云母片，通過它的光線的光程增大（2分），干涉條紋向下平移（2 分）。2、楊氏雙縫干涉實驗條件作如下變化，干涉條紋將如何變化？試說明理由。（1）加大雙縫間距d;（ 2）把整套裝置浸入水中；（3）在兩縫后分別放紅色和綠色的濾光片?！敬鸢浮浚焊鶕?jù)：條紋寬度 x D （2分）d（1） d變大，其他條件不變，則 x變小，所以條紋變窄（或密或向屏中央集中）（2分）。d增大到一定程度，

8、條紋過于細密而無法分辨，擁擠在一起成為一條明亮帶。（2分）1 D（2） 裝置沒入水中后的條紋寬度為x ，因為n 1 （2分）n d所以x變小，條紋變窄（或密或向屏中央集中）。（2分）（3）使通過兩縫的光頻率不同，不滿足相干條件（2分），干涉條紋消失（2分）。3、如圖所示，A，B兩塊平板玻璃構(gòu)成空氣劈尖，分析在下列情況中劈尖干涉條紋將如何變化？（1）A沿垂直于B的方向向上平移見圖（a）;A繞棱邊逆時針轉(zhuǎn)動見圖（b）?！敬鸢浮?相鄰明紋或暗紋介質(zhì)膜厚度差d 2n （2分），相鄰明紋或暗紋間距丨（2 分）2n（1）上表面A向上平移時，棱邊明暗交替變化，相同厚度的空氣薄模向棱邊處移動，條紋間距 不變。

9、（4分）（2）A繞棱邊逆時針轉(zhuǎn)動時，棱邊明暗不變，各級條紋向棱邊方向移動，條紋變密。（4分） 4、在玻璃（n 1.5）上鍍上n 1.25的介質(zhì)薄膜，波長 500nm的光從空氣中垂直照射到 此薄膜上，要使其為高反膜和增透膜求膜的厚度?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)薄膜厚度為h，則兩束反射光的光程差為：2nhcosi2（2分）2nhcosi2 j時，反射光光強最大，此時薄膜為高反膜：（3分）hj2n cosi22n2j#2Vh 2j 10 7m(2分)12nh cosi2(j )2時，反射光光強最小，此時薄膜為增透膜（3分）1(j 1) (j h2 ._2n cosi22n21)725 10 m(2j1)5h

10、(2j1) 10 7m(2 分)5、利用邁克爾遜干涉儀測量光波波長的實驗中：（1）畫出實驗的光路圖。（2）試分析當兩反射鏡垂直和近似垂直時干涉花樣的特點，以及當其中一個反射鏡移動時花樣的變化規(guī)律?！敬鸢浮浚航猓海?）光路圖（2分）（2）干涉花樣的特點：兩反射鏡垂直時，相當于擴展光源照到平行薄膜上形成干涉I I花樣屬于等傾干涉。（1分）其形狀為：一系列明暗相間的同心圓環(huán)，內(nèi)疏外密中央階次最高（2分）若其中一個反射鏡移動，當平行膜的厚度增加時中央不斷涌出條紋，當平行膜的厚度減小時，中央條紋不斷淹沒。（2分）兩反射鏡近似垂直時，相當于擴展光源照到劈尖薄膜上形成干涉花樣屬于等厚干涉。（1分）光經(jīng)過膜形

11、成的干涉花樣為：明暗相間的直條紋，條紋等間距，光強分布均勻。（2分）若其中一個反射鏡移動，棱邊明暗交替變化，相同厚度的空氣薄模向棱邊處移動，條紋間距 不變。（2分）四、證明題1如圖為利用劈尖干涉檢測微小變化示意圖（1）工件表面紋路是凹的還是凸的？（2）證明凹紋深度H b_【答案】：（1）P點Q點在j級條紋上,P點對應(yīng)空氣膜厚度與Q點對應(yīng)厚度同，因此P點對應(yīng)的紋路是凹的。（2分） hj i hj（2 分）sin五、計算題2b 又 Sin號（2分）不牛H蓋（2分）1、楊氏雙縫實驗中縫間距d0.02cm、距光屏2m，當500nm的光入射到雙縫上時，求二級亮條紋的寬度和位置【答案】：解：由亮條紋的位置

12、公式：y jD（ 2分）d可得y2 2D2 2m45 107 m 0.01m 1cm （2 分）d210 m條紋寬度為D y2m4510 7 m0.005m0.5cm （ 3 分）d2 10m2、楊氏雙縫實驗中以波長600nm的單色光入射到雙縫上時，在距離雙縫50cm的光屏上 測得條紋寬度為0.3mm求：雙縫的間距【答案】：解：楊氏雙縫實驗條紋的寬度y = 0.3mm （ 3 分）dd 0.5m4- 6 10 7m 0.001m 1mm （4分）y 3 10 4m3、在洛埃鏡實驗中，500nm的綠光源S在反射鏡左方40cm處，與鏡面垂直距離為1mm，鏡長40cm，在鏡右方40cm處垂直放置觀察

13、屏。求：（1）畫光路圖，求干涉條紋間隔；（2）一共最多能觀察到多少條明紋【答案】：解：（1） d 2mm,r01200 mm （1 分）明紋間隔數(shù)：亍警5r。1200 5 10 70.3mm（ 2 分）d240，y2 2mm； （ 1 分）808040 ，y10.5mm（ 1 分）（1 分）最多明紋數(shù)：6條（1 分）4、楊氏雙縫實驗中以波長600nm的單色光入射到雙縫上時，在距離雙縫50cm的光屏上測得條紋寬度為0.3mm求：1）雙縫的寬度；2）若在一縫后放置厚度為4.8 10 3mm的平板式薄介質(zhì)膜發(fā)現(xiàn)新的中央亮條紋恰好落到原來第 4級亮條紋處，求介質(zhì)的折射率?！敬鸢浮浚簵钍想p縫實驗條紋的間

14、距y D = 0.3mm（ 1分）dd 6 10 7m 0.001m 1mm （ 2 分）y 3 10 4m加入玻璃板后光程差變化了d（n 1）由題意可知d（n 1） 4（ 2分）4 6 10 7m4.8 10 6m11.5（2 分）5、如圖在雙縫干涉實驗中，d 0.5mm，D 50cm用波長480nm的光垂直照射。（1 ）求條紋間距； 若分別用同樣厚度n1 1.3, n2 紋移動到第五級明紋的位置，求玻璃片的厚度1.6的玻璃薄片覆蓋縫S1,S2使屏上原中央明條 d （可認為光線垂直穿過玻璃片）。明紋寬度為：yD d4.8 10 4m 0.48mm （3分）（2）原來中心r10（1分）放入玻璃

15、片后（r2 n2d d）（Amdd） 5 （1 分）（n2 n 1）d5d8.010 6m （2分）【答案】：解：由公式y(tǒng) j?？芍?【知識點】：楊氏雙縫干涉【難易度】：C【分值】：7分【所在章節(jié)】：第1章，第3節(jié)6、 觀察邁克耳孫干涉儀的等傾干涉條紋，當移動可動鏡M!，可以改變“空氣層”厚度h。 當中心吞吐500個條紋時，厚度改變量 h是0.15mm，試求單色光的波長?！敬鸢浮浚航猓簝蓷l亮條紋對應(yīng)薄膜的厚度差d -（2分）2移動距離與波長的關(guān)系：h N（ 3分）乙 2 0.15mm 600 nm （2分）2N5007、用波長為 的單色光作光源，觀察邁克爾孫干涉儀的等傾干涉條紋， 先看到視場中

16、共有10個亮紋（包括中心的亮斑在內(nèi)），在移動反射鏡M2的過程中，看到往中心縮進去10個亮紋， 移動M2后，視場中共有5個亮紋（包括中心的亮斑在內(nèi)），設(shè)不考慮兩束相干光在分束板 G1 的鍍銀面上反射時產(chǎn)生的位相突變之差，試求開始時視場中心亮斑的干涉級k?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)開始時干涉儀的等效空氣薄膜的厚度為h1，則對于視場中心的亮斑有2h1 k 對于視場中最外面的一個亮紋有2h1 cosi2 （k 9）（3分）設(shè)移動了可動反射鏡M2之后，干涉儀的等效空氣薄膜厚度變?yōu)?h2,則對于視場中心的亮斑有2h2 （k 10）對于視場中最外面的一個亮紋有2h2cosi2 （k 14）3分）聯(lián)立解一一，得：k 1

17、8（ 1分）&用波長500nm的單色光垂直照射在由兩塊玻璃板（一端剛好接觸成為劈棱）構(gòu)成的空氣劈尖上。劈尖角2 10 4rad，如果劈尖內(nèi)充滿折射率為n 1.4的液體。求從劈棱數(shù)起第五個明條紋在充入液體前后移動的距離?！敬鸢浮浚航猓涸O(shè)第五個明紋處膜厚為h，則有2nh -5（ 1分）2設(shè)該處至劈棱的距離為L，則有近似關(guān)系h L ，（ 1分）99由上兩式得：2nL 9，L （1分）24n99充入液體前第五個明紋位置：L1 （1分）充入液體后第五個明紋位置：L2 （1分）44n充入液體前后第五個明紋移動的距離L L2 L1 （1 -） 1.61mm （2分）4 n9、用紫光觀察牛頓環(huán)現(xiàn)象，看到 k條暗環(huán)的半徑rk=4mm，第k+5條暗環(huán)半徑rk 5 6mm，所用平凸透鏡曲率半徑R=10m，求紫光波長和k為第幾條暗環(huán)？【答案】：解：由暗環(huán)公式rk .、kR得 （2分）1kk5 k得.（k 5）R（2） （2 分）k 4 （2 分）44把 k=4 代入（1）式，44 10 mm 400nm （1 分）4 1010、邁克爾遜干涉儀測量光波波長的實驗中，當反射鏡移動0.25mm時條紋移動1000條，求入射光的波長。【答案】：解：相鄰兩條亮條紋對應(yīng)薄膜的厚度差d -（2分