大学物理习题22光干涉
大学物理光的干涉
S1 S
r1 r2
S2
托马斯• 杨
一.杨氏双缝实验的干涉原理
r
1
p
r
2
D
两同频率、同振动方向相的光： · E1 =E10cos(ω t+j1 ) ω t +j 2 ) E2 =E20cos ( o 叠加后： ωt +j) E= E1+E2 =E cos( 0
能 量
激发态 光子
l
基态
原子发光机理
* 两个独立光源的光的叠加 非相干光源 I = I 1 + I 2 —非相干叠加
s1 s2
两束光 不相干
I = I1 +I2
2. 获得相干光波的方法
p S* 分波阵面法：
杨氏双缝干涉
p
S *
分振幅法： 分振动面法：
薄膜
薄膜干涉 迈克尔逊干涉仪
激光：从激光束中任意两点引出的光是相干的
同的地方形成同一条干涉条纹 --- 等厚干涉条纹。 常见的等厚干涉有等厚薄膜、劈尖薄膜、牛顿环等。
一、等厚薄膜
1. 明暗纹出现的条件
光线垂直入射等厚薄膜， 光程差公式为：
a a’
b’
n1
n2 n3
i
A C
2n2 e
：为因半波损失而产生的附加光程差。即：
n1 <n2> n3 或 n1 >n2< n3有半波损失
s1
s2
M2 2
B
菲涅耳双面镜干涉实验 s 点光源
M1 C 1 2
屏 A
s1
s2
M2
光的干涉试题及答案
光的干涉试题及答案一、选择题1. 光的干涉现象是指：A. 光波的叠加B. 光波的衍射C. 光波的反射D. 光波的折射答案：A2. 以下哪个条件是产生光的干涉的必要条件？A. 光波的频率相同B. 光波的振幅相同C. 光波的传播方向相同D. 光波的相位差恒定答案：D3. 杨氏双缝干涉实验中，干涉条纹的间距与以下哪个因素无关？A. 双缝间的距离B. 光的波长C. 屏幕与双缝的距离D. 观察者与屏幕的距离答案：D二、填空题1. 在光的干涉中，当两列波的相位差为0时，光强增强，这种现象称为________。
答案：相长干涉2. 光的干涉条纹的间距可以通过公式________计算得出。
答案：Δx = (λL) / d三、简答题1. 请简述光的干涉现象是如何产生的？答案：光的干涉现象是由两列或多列光波在空间某点相遇时，由于光波的相位差，导致光强在某些区域增强，在另一些区域减弱，从而形成明暗相间的干涉条纹。
2. 光的干涉实验中，如何改变干涉条纹的间距？答案：可以通过改变光源的波长、改变双缝间的距离或者改变屏幕与双缝之间的距离来改变干涉条纹的间距。
四、计算题1. 已知杨氏双缝干涉实验中，双缝间的距离d=0.5mm，屏幕与双缝之间的距离L=1.5m，光的波长λ=600nm，求干涉条纹的间距。
答案：Δx = (λL) / d = (600×10^-9 m × 1.5m) / (0.5×10^-3 m) = 1.8×10^-4 m2. 如果在上述实验中，将双缝间的距离增加到1.0mm，求新的干涉条纹间距。
答案：Δx = (λL) / d = (600×10^-9 m × 1.5m) / (1.0×10^-3 m) = 9.0×10^-4 m。
大学物理光的干涉习题答案
2．光程 ． 的介质中通过几何路程L （1）光在折射率为 n 的介质中通过几何路程 ） 所引起的相位变化， 所引起的相位变化，相当于光在真空中 通过nL的路程所引起的相位变化。 通过 的路程所引起的相位变化。 的路程所引起的相位变化
δ （2）光程差引起的相位变化为 ∆ϕ = 2π ） λ 为光程差， 其中 δ 为光程差， λ 为真空中光的波长
4π
e
λ
n2e
上下面的反射皆无半波损失
n3
练习39 填空题 练习
n1
1. 上表面反射有半波损失
n
e
δ = 2ne + λ / 2 = 3e + λ / 2
2.
n1 < n2 < n3
上下面的反射皆有半波损失 δ = 2n2e = 2.6e
n1
n3
n2
e
3. 上表面反射有半波损失 反射增强 透射增强 即反射减弱
λ1
2
2 在这两波长之间无其它极大极小， 在这两波长之间无其它极大极小， 所以 k1 = k2 = k
得：
λ 2 ： δ = 2 n′e = 2 k 2 ( λ 2 ) 对 λ1
2 2 k + 1 2λ 2 7 = = k λ1 3 k λ1 3 × 700 e= = = 78.6(nm) 2n′ 2 × 1.34
λ 5500 4n2 = = (A) 2k 2k k
λ
显然在白光范围内不可能产生反射加强。 显然在白光范围内不可能产生反射加强。 不可能产生反射加强
练习40 选择题 练习 1. D 相邻条纹的高差
2n 两滚柱的直径不变，即总高差不变， 两滚柱的直径不变，即总高差不变， 则条纹数不变。 则条纹数不变。 λ 2. C 比较劈尖条纹间距 l = 2n sin θ 或牛顿环暗环半径差 ∆r = rk +1 − rk
高考物理光的干涉题
高考物理光的干涉题光的干涉是光学中常见的现象，也是光的波动性质的重要体现。
干涉现象在日常生活和实际应用中有着广泛的应用，特别是在光学仪器设计和光学测量中。
光的干涉可分为两种类型：构成干涉的两束光线可以是来自同一光源的相干光，也可以是来自不同光源的相干光。
其中，同一光源产生的干涉称为自相干干涉，不同光源产生的干涉称为异相干干涉。
自相干干涉是由于光经过不同路径传播而产生的相位差导致的。
当两束来自同一光源的相干光经过不同路径传播，使得其中一束光经过的路径比另一束光长（或短）时，两束光相遇时将产生干涉现象。
自相干干涉的典型实验是杨氏双缝干涉实验。
在杨氏双缝干涉实验中，光通过一狭缝后，形成了一组光的波前，再经过两个相距很近的狭缝，形成了两组波阵面。
这两组波阵面在屏幕上相遇，根据波的叠加原理，我们可以观察到明暗条纹的干涉图案。
这是由于两束光的波阵面相遇时具有相位差，导致光的干涉。
光的干涉还可以通过使用干涉仪来观察和研究。
一种常见的干涉仪是迈克尔逊干涉仪，由美国物理学家迈克尔逊发明。
迈克尔逊干涉仪由一个光源、半反射镜、和两个镜子组成。
其中，半反射镜使得光线一部分透过，并且一部分反射。
反射回来的光线经过镜子反射后再次经过半反射镜。
当两束光线重新相遇时，形成干涉图案。
通过调节其中一个镜子的位置，可以观察到明暗条纹的变化，研究光的干涉特性。
另一种干涉现象是薄膜干涉。
当光通过一个厚度相对较小的薄膜时，光的波长与薄膜的厚度相比可以忽略不计，因此，光线垂直入射和出射时，通过薄膜的两束光线之间会产生干涉现象。
这种干涉现象可以用来解释例如油膜彩虹的现象。
光的干涉原理在实际应用中有广泛的应用。
例如，干涉仪可以用于测量物体的形状、薄膜的厚度等参数，还可以用于光学仪器中的测试和校准。
此外，通过利用干涉现象，还可以实现光的分波器、干涉滤波器、干涉光栅等各种光学元件的设计和制造。
总之，光的干涉是光学中的重要现象，通过对干涉原理的研究和应用，我们可以更好地理解光的波动性质，并且可以实现各种各样的光学器件和应用。
大学物理光的干涉测试题附答案及知识点总结
第12章习题精选试题中相关常数：1gm = 10-6m , 1nm =10-9m ，可见光范围(400nm~760nm)1、在真空中波长为人的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A 、B 两点相位差为3n ，则此路径AB 的光程为：(A )1.5九.(B ) 1.5九/n . (C ) 1.5n 九.(D ) 3 .[] 2、在相同的时间内，一束波长为九的单色光在空气中与在玻璃中：(A )传播路程相等，走过光程相等.(B )传播路程相等，走过光程不相等. (C )传播路程不相等，走过光程相等.(D )传播路程不相等，走过光程不相等. 3、如图所示，折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方 的透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1 < n 2 < n /若用波长为人的单 色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②(B ) 2ne +九/2. (D ) 2n e 一九 /(2n ). 22[]4、在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是:(A )使屏靠近双缝. (B )使两缝的间距变小. (C )把两个缝的宽度稍微调窄. (D )改用波长较小的单色光源. 5、在双缝干涉实验中，入射光的波长为九，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中 光程比相同厚度的空气的光程大2.5九，则屏上原来的明纹处：(A )仍为明条纹. (B )变为暗条纹.(C )既非明纹也非暗纹.(D )无法确定是明纹，还是暗纹.[]6、如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上.当平凸透镜 । [单色光 …垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，可以观察到这些环状干涉条纹：J，空气(A )向右平移. (B )向中心收缩. j 一(C )向外扩张.(D )向左平移.[]7、在牛顿环实验装置中，曲率半径为R 的平凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触，它们之 间充满折射率为n 的透明介质，垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为人,则反射光形成的干涉条纹中暗环半径q 的表达式为:的光程差是：(A ) 2ne .(C ) 2n 2e 十 九.(A) r = k k 九R . k ____________(C ) r =、k )R .k(B) r =、；'k 九R /n . k _ (D ) r k = kk 1 /(nR ). n 38、用波长为人的单色光垂直照射置于空气中的厚度为e折射率为1.5的透明薄膜，两束反射光的光程差3=.9、单色平行光垂直入射到双缝上.观察屏上P点到两缝的距离分别为〃和厂.设双缝和屏之间充满折射率为n的介质，则P点处光线的光程差为10、用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是：（1）.（2）.11、在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间距 ______ 若使单色光波长减小，则干涉条纹间距.12、在双缝干涉实验中，若两缝的间距为所用光波波长的N倍，观察屏到双缝的距离为D，则屏上相邻明纹的间距为.九13、用波长为人的单色光垂直照射如图所示的牛顿环装置，观察从空气膜上下表面反射的光形成的牛顿环.若使平凸透镜慢慢地垂直向上移动，从透镜顶点与平面玻璃接触至移动到两者距离为d的过程中，移过视场中某固定观察点的条纹数目等于 ____________ .14、图。
大学物理第22章 光的干涉
r2
相位差和光程差的关系：
2
8
例如:在S2P间插入折射率为n、厚度为d的媒质。求：光 由S1、 S2 到 P的相位差φ 。
2 2π φ δ λ
r d nd r
2 1
2 r2 r1 n 1d
r1 P · r2 d
第22章 光的干涉
§22.1 杨氏双缝干涉 §22.2 相干光 §22.5 光程 §22.6 薄膜干涉(一) —— 等厚干涉 §22.7 薄膜干涉(二) —— 等倾干涉 §22.8 迈克尔逊干涉仪 本章要点：理解掌握光的干涉条件、干涉实例 的分析及方法
1
§22.2 相干光
1.振动方向相同，频率相同的两列波的叠加
14 14
5.0 1014 ~ 5.4 1014 5.4 1014 ~ 6.1 1014 6.1 1014 ~ 6.4 1014
兰
紫
470~455
455~400
6.4 1014 ~ 6.6 1014
6.6 1014 ~ 7.5 1014
460
430
12
§22.1 杨氏双缝干涉
r暗 kR
1 r暗 R k ; 令k 1, 则r 随 k 间距 。 k 31
（2）牛顿环应用
•测量未知单色平行光的波长
已知第 k 级和第 m 级暗环直径 dk、dm
2
a 纹路深为： h 2L
L
h h
e
a L
27
ek ek+1
（2）测膜厚
A
B
Si O2
e e
n1 1
n2 1.57
光的波动性练习题解析光的干涉和衍射现象
光的波动性练习题解析光的干涉和衍射现象光的波动性练习题解析：光的干涉和衍射现象光的波动性是光学领域一个重要的概念，它解释了光传播和相互作用的现象。
其中，干涉和衍射是光波动性的两个重要表现。
本文将通过解析几个光的波动性练习题，深入讨论光的干涉和衍射现象。
练习题一：双缝干涉题目描述：在实验室中，一束单色光垂直地照射到一组间距为d的双缝上，光屏离双缝的距离为D。
如果光的波长为λ，求在光屏上出现的干涉条纹间距。
解析：双缝干涉是光的波动性的重要证明之一。
根据双缝干涉的干涉条纹公式d*sinθ=m*λ，其中d为双缝间距，θ为条纹的角度，m为干涉级数。
在本题中，我们可以推导出干涉条纹间距为Δy=mλD/d。
其中Δy即为所求干涉条纹间距。
练习题二：单缝衍射题目描述：一束单色光垂直地照射到一个宽度为a的单缝上，屏幕距离单缝的距离为L。
如果光的波长为λ，求在屏幕上出现的衍射条纹的角度。
解析：单缝衍射是光波动性的重要实验现象。
根据单缝衍射的衍射角公式sinθ=λ/a，其中θ为衍射的角度，a为单缝的宽度。
在本题中，我们可以得到衍射角为θ=λ/L。
这个角度决定了衍射条纹的分布情况。
练习题三：杨氏双缝干涉题目描述：在一实验装置中，一束单色光经过一个间距为d的双缝后，照射到屏幕上。
此时，将一块玻璃片放置在其中一个缝的前方，并使玻璃片的厚度为光的波长的1/4。
预测此时干涉条纹的变化情况。
解析：杨氏双缝干涉是光波动性的重要现象之一。
将玻璃片放在其中一个缝的前方，相当于在一个缝的光程上添加了额外的相位差。
根据相位差的计算公式Δφ=(2π/λ)*d*n，其中d为玻璃片的厚度，λ为光的波长，n为光通过玻璃片时的折射率。
在本题中，由于玻璃片的厚度为光的波长的1/4，即d=λ/4，可以推导出相位差为Δφ=(π/2)*n。
因此，干涉条纹的强度将发生变化，具体变化情况需要根据折射率的数值进行定量分析。
练习题四：多缝衍射题目描述：在一多缝装置中，一束单色光垂直地照射到一个有N个等距缝的光栅上，屏幕距离光栅的距离为L。
大学物理干涉
•
E2
= (E2-E1) / h
•
E1
完全一样（传播方向，频率， 相位，振动方向）
二、光的相干性
I EH
( 对时间平均 )
现
E
H
，B
n c
E
，光频 B
0
H
，得
I
n
c 0
E2
nc 0
E2
1、两列光波的叠加
两束光叠加，相干和不相干
E1(P, t) ，E2 (P, t) 。 在交叠区域 E E1 E2
(2k 1) , 2
x( 2k 1)
(2k 1) D
2d
条纹间距：
x
D d
二 、双缝干涉光强公式
I I1 I2 2 I1I2 cos
设 I1 = I2 = I0，则光强为
I
4I0
cos2
2
I
光强曲线
4I0
d s in
2π
k dsin
-4 -2 0 -2 -1 0
x2 x1 0
暗纹： (2k+1)/2
（半整数级）
（4）x ，白光入射时，0级明纹中心为白色
（可用来定0级位置），其余级明纹构成彩带，
第2级开始出现重叠（书p.6 例 22.1）
四、干涉问题分析的要点 （1）确定发生干涉的光束； （2）计算波程差（光程差）； （3）明确条纹特点：
形状、 位置、级次分布、条纹移动等； （4）求出光强公式、画出光强曲线。
长时间内 E1E2 = 0 。 频率不同的两光不能干涉。
• 设同频率
A1 ( P )
E1(P, t) A1 cos[ t 1(P)]
E2 (P, t) A2 cos[ t 2 (P)]
大学物理学第三版(张三慧)课件第22章光的干涉详解
因而 kr k 1 v
k v 390 1.08
r v 750 390
9
由于k只能取整数，故有从紫到红的排列清 晰的可见光谱只有正负一级，如下图所示
10
22.2 相干光
一、相干光源 一般光源的发光机制：被激发到较高能级 的原子跃迁到低能级时，辐射出能量。
⑴不同原子发出的光，一般不是相干光。
薄膜干涉（二）等倾条纹
迈克耳孙干涉仪
3
22.1 杨氏双缝干涉
一、双缝干涉
Thomas Young (1773-1829), 1801年做成实
验，确认了光的波动性。 X
r1
px
d
r2
O
D
几何： D>>d ( D/d~104 )
屏幕
很小 (~10-3 rad)
4
波程差：
r2
r1
d
sin
d
tg
d
x D
此绿光波长=546.1nm，谱线宽度
Δ=0.044nm ， 试 求 能 观 察 到 干 涉
条纹的级次和最大允许的光程差。
解：k / 546.1/ 0.044 1.241104
max
2
546.12 0.044
6.8 103 (m)
6.8(mm)
对普通单色光源，就光的非单色性，实验
中总能观察到很多的干涉条纹。
测星干涉仪：
迈克耳孙巧妙地用四块反射 镜增大了双缝的缝间距。
屏上条纹消失时，M1M2 间的距离就是d0。猎户座
星 nm（橙色），
c1
S c2
b1 S1
a1·P a2
b2
S2
不能干涉
只有同一波列分成的两部分，经过不同的
物理光学练习题干涉衍射与偏振
物理光学练习题干涉衍射与偏振物理光学练习题：干涉、衍射与偏振干涉、衍射以及偏振是光学中重要的现象和理论概念。
它们揭示了光的波动性质以及光与物质相互作用的规律。
本文将利用练习题的形式，探讨干涉、衍射与偏振的基本原理，并解答相应的问题。
答案将与问题紧密结合，以便更好地理解这些光学现象。
1. 干涉问题一：两束具有相同波长的单色光，它们的相位差为π，干涉时形成何种干涉？答案一：当两束光的相位差为π（或2πn，其中n为整数），它们之间将形成完全相消的干涉，即消干涉。
问题二：两束光的相位差为π/2，它们的干涉条纹呈现怎样的形态？答案二：两束光的相位差为π/2，它们之间形成的干涉是等厚线（等倾斜线）干涉，干涉条纹呈现交替明暗的斜纹状。
2. 衍射问题三：一束单色光通过一狭缝后，光的传播方向会发生什么变化？答案三：当光通过狭缝时，光的传播方向将发生弯曲，这一现象称为衍射。
问题四：单缝衍射光斑的宽度与狭缝宽度之间有什么关系？答案四：单缝衍射光斑的宽度与狭缝宽度成反比关系，狭缝越窄，光斑越宽。
3. 偏振问题五：什么是偏振光？答案五：偏振光是指只在一个特定平面上振动的光，振动方向垂直于传播方向。
它们的波动特性与普通光有所区别。
问题六：线偏振光与自然光之间有何区别？答案六：线偏振光的电场矢量在振动过程中只沿一个特定方向上振动，而自然光的电场矢量则在所有可能的方向上都有振动。
通过这些练习题，我们深入了解了干涉、衍射与偏振的基本原理。
这些现象和理论不仅在光学领域有重要应用，还在其他科学和技术领域有广泛的应用。
进一步研究和理解光学现象对于我们探索自然规律，推动科学技术前进具有重大意义。
（字数：408字）。
大学物理光的干涉作业
平玻璃工件空气劈尖第17章第一部分光的干涉学号：_________姓名：___________班级：_______成绩：__________一、选择题1.在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中：【】(A)传播的路程相等，走过的光程相等；(B)传播的路程相等，走过的光程不相等；(C)传播的路程不相等，走过的光程相等；(D)传播的路程不相等，走过的光程不相等。
2.如图所示，用波长600=λnm 的单色光做杨氏双缝实验，在光屏P 处产生第五级明纹极大，现将折射率n=1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P 处变成中央明纹极大的位置，则此玻璃片厚度为：【】(A)5.0×10-4cm (B)6.0×10-4cm (C)7.0×10-4cm(D)8.0×10-4cm3.如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜厚度为e ，而且123n n n <>，λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的位相差为：【】(A)2112/()n e n πλ；(B)1114/()n e n πλπ+；(C)214/()n e n πλπ+；(D)2114/()n e n πλ4.设如图牛顿环干涉装置的平凸透镜可以在垂直于平玻璃板的方向上移动，当透镜向上平移（离开玻璃板）时，从入射光方向观察到干涉环纹的变化情况是：【】(A)环纹向边缘扩散，环数不变(B)环纹向边缘扩散，环数增加(C)环纹向中心靠拢，环数不变(D)环纹向中心靠拢，环数减少5.用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为λ的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分【】(A)凸起，且高度为λ/4(B)凸起，且高度为λ/2P O1S 2S 题2.图eλn 1n 2n 3题3.图题4.图题5.图(C)凹陷，且深度为λ/2(D)凹陷，且深度为λ/46.在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n 的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长，则薄膜的厚度是［］(A)λ/2．(B)λ/(2n)．(C)λ/n ．(D)()12-n λ．二、填空题7.光强均为I 0的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强是_____，可能出现的最小光强是。
清华大学物理第22章光的干涉(余京智)
普通单色光：
：10 3 — 10 1 nm
相干长度 M kM
a1 · a2 P
2
b1
S1 b1 S2 b2
c1 S c2
S1 b2 S2
：中心波长 只有同一波列 a1 ·P 分成的两部分， a2 经过不同的路
波列
(1)热辐射
.
.
E2 E1 / h
E1
波列长 L = c
时间
非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光)
(3) 光致发光
荧光物质 磷光物质
(4) 化学发光
燃烧，萤火虫
不同条件下，频率未必相同
7 8
1960年发明的激光器是一种性能优良的新光源。激光器 的发光机理与普通光源不同。由于激光是受激辐射，加之特 定的谐振腔结构，使激光具有很好的单色性和方向性，以及 相干性和高亮度。 激光光源：受激辐射
k , x k k
( 2 k 1)
d >> ，D >> d （d 10 -4m， D m）
x 波程差： r2 r1 d sin d tg d D 相位差： 2 π
15
D , k 0,1,2 … d
(2) 双缝间距 d 为
光强曲线
-4 -2 -2 -1
d
D 600 5.893 10 x 0.065
4
5.4mm
19
x 2
x1
-2 /d - /d
0 0 0 0
2 1
4 2
x1
光学练习题光的干涉与衍射现象
光学练习题光的干涉与衍射现象在光学领域中，干涉与衍射是两个重要的现象，它们展示了光的波动性质。
通过进行一系列的练习题，可以进一步加深对光的干涉与衍射现象的理解和应用。
练习题一：双缝干涉设有一平行光束垂直照射到一均匀单色光源通过的双缝上，双缝的间距为d，并且缝宽极窄。
屏幕距离双缝为L。
试回答以下问题：1. 当光源波长为λ、缝宽为a时，在屏幕上的干涉图案特征是怎样的？2. 缝宽增大，即a增大，会对干涉图案有何影响？3. 双缝间距增大，即d增大，会对干涉图案有何影响？4. 若将一透明薄片放置在其中一个缝口前，会对干涉图案有何影响？练习题二：单缝衍射假设平行光束通过的是一个宽度为a、高度为b的矩形孔。
矩形孔的中央垂直方向上有一个很细小的缝。
试回答以下问题：1. 当光源波长为λ时，矩形孔对通过的光的衍射图案特征是怎样的？2. 矩形孔的宽度和高度增大，会对衍射图案有何影响？3. 若将一较宽的单缝替换原来很细的缝，会对衍射图案有何影响？练习题三：光的多缝干涉考虑一平行光束通过的是N个相距相等、缝宽为a的狭缝。
试回答以下问题：1. 当光源波长为λ、缝宽为a时，在屏幕上的干涉图案特征是怎样的？2. 缝宽和缝距减小，即a和d减小，会对干涉图案有何影响？3. 双缝干涉的特征与多缝干涉的特征有何区别？练习题四：菲涅尔衍射假设光源通过一个直径为D的圆孔，并沿其垂直方向发出单色平行光束。
试回答以下问题：1. 当光源波长为λ时，圆孔对通过的光的衍射图案特征是怎样的？2. 圆孔的直径增大，会对衍射图案有何影响？3. 圆孔替换为方形孔，会对衍射图案有何影响？通过以上的练习题，我们可以深入了解光的干涉与衍射现象。
这些现象的应用广泛，例如在光学中的干涉仪、衍射光栅等装置中都有重要作用。
进一步学习和掌握光学相关知识，将有助于我们更好地理解自然界中的光现象，并为技术和科学的发展做出贡献。
总结通过以上的练习题，我们对光学中的干涉与衍射现象进行了探讨和分析，深入了解了其中的特征和影响因素。
光的干涉和衍射的现象练习题
光的干涉和衍射的现象练习题干涉和衍射是光的重要现象，对我们理解光的性质和应用具有重要意义。
下面将提供一些光的干涉和衍射的现象练习题，并对题目进行解答和分析。
1. 两束光线A和B分别以正入射角照射到一块透明的薄膜表面，观察到一系列在薄膜上的干涉条纹。
请解释这些干涉条纹的产生原理。
解析：这种干涉现象是由于薄膜的光程差引起的。
当光线A和光线B经过薄膜后，在薄膜内发生干涉。
干涉条纹的亮暗程度是由光线的相长相消决定的。
当光线之间的光程差为波长的整数倍时，亮条纹产生；当光程差为波长的半整数倍时，暗条纹产生。
2. 一束单色光从一条缝隙射出，经过一块狭缝板后在屏幕上形成一系列等间距的暗纹和亮纹。
请解释这个现象，并给出相邻暗纹和亮纹间距的表达式。
解析：这是光的衍射现象。
当光通过狭缝板后，会经历衍射效应。
屏幕上的暗纹和亮纹是由于光的相长干涉和相消干涉引起的。
相邻暗纹和亮纹的间距可以由夫琅禾费衍射公式给出：d*sinθ=mλ，其中d为狭缝间距，θ为入射角，m为整数，λ为光的波长。
3. 请解释干涉和衍射的区别和联系。
解析：干涉和衍射都是由于光的波动性质引起的。
干涉是指两束或多束光相互作用，产生干涉条纹或光强分布变化的现象。
衍射是指光通过障碍物或光波传播过程中发生偏折和扩散的现象。
区别在于干涉是两束或多束光的叠加作用，而衍射是光波的传播行为。
然而，两者之间也存在联系，因为衍射也常常涉及到光的干涉效应。
4. 光的干涉和衍射在实际应用中有哪些重要的意义？解析：光的干涉和衍射在实际应用中有着广泛的应用价值。
例如在光学仪器中，干涉仪和衍射仪常被用于测量光的波长、薄膜的厚度等物理量。
在光学显微镜中，通过干涉和衍射技术可以提高分辨率，实现更高的观察精度。
此外，在激光技术、光纤通信等领域也广泛应用了干涉和衍射原理。
总结：光的干涉和衍射是光的重要现象，对我们理解光的性质和应用十分重要。
通过学习干涉和衍射的现象练习题，我们可以更好地理解和应用这些光学原理。
大学物理学练习题-波动光学(干涉、衍射与偏振)
专业班级____________ 学号 ____________姓名__________ 序号大学物理练习题波动光学一、选择题1. 两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边（劈尖尖端），用单色平行光垂直入射，若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹[ ]。
（A）向棱边方向平移，条纹间隔发生变化；（B）向棱边方向平移，条纹间隔不变；（C）向远离棱的方向平移，条纹间隔发生变化；（D）向远离棱的方向平移，条纹间隔不变。
2. 两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边（劈尖尖端），用单色平行光垂直入射，若上面的平玻璃以棱边为轴缓慢向上旋转，则干涉条纹[ ] 。
（A）向棱边方向平移，条纹间隔变小；（B）向棱边方向平移，条纹间隔不变；（C）向远离棱的方向平移，条纹间隔变大；（D）向远离棱的方向平移，条纹间隔不变。
3. 用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则[ ]。
(A) 干涉条纹的宽度将发生改变；(B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹；(C) 干涉条纹的亮度将发生改变；(D) 不产生干涉条。
4. 在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的．若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变)，则[ ]。
(A) 干涉条纹的间距变宽；(B) 干涉条纹的间距变窄；(C) 干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零；(D) 不再发生干涉现象。
5. 把双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中，两缝间距离为d，双缝到屏的距离为D (D >>d)，所用单色光在真空中的波长为λ，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是[ ](A) λD / (nd)；(B) nλD/d；(C) λd / (nD)；(D) λD / (2nd)。
6. 若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹[ ]。
(A) 中心暗斑变成亮斑；(B) 变疏；(C) 变密；(D) 间距不变。
光的干涉习题答案
光学干涉测量技术
利用光的干涉现象测量长度、角 度、表面粗糙度等物理量，具有 高精度和高灵敏度。
光学干涉滤镜
利用光的干涉现象制作出的滤镜， 可以实现对特定波长的光进行过 滤或增强。
光学干涉仪
利用光的干涉现象测量光学元件 的表面形貌、折射率等参数，广 泛应用于光学研究和制造领域。
02 光的干涉原理
光的波动理论
光的干涉习题答案
目录
• 光的干涉现象 • 光的干涉原理 • 光的干涉实验 • 光的干涉习题解析 • 光的干涉理论的发展
01 光的干涉现象
光的干涉现象定义
1 2
光的干涉现象
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，由 于光波的相互加强或减弱，形成明暗相间的干涉 条纹的现象。
相干光波
频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光波。
题目：一束单色光垂直入射到一对相互平行的狭缝上， 光通过狭缝后形成的光斑可看作是什么图形？
解析：根据光的干涉原理，当单色光垂直入射到一对相 互平行的狭缝上，光通过狭缝后形成的光斑是圆形干涉 图样。
进阶习题解析
题目
如何通过双缝干涉实验验证光的波动性？
答案
通过观察干涉条纹的形状和分布，可以证明光具有波动性 。
光的波动理论。
20世纪初，爱因斯坦提出光的 量子理论，解释了光的干涉现象
的微观机制。
光的干涉理论在现代物理学中的应用
光的干涉理论在光学、 量子力学和凝聚态物 理学等领域有广泛应 用。
在量子力学中，光的 干涉被用于研究量子 纠缠和量子计算等前 沿领域。
在光学中，光的干涉 被用于制造高精度光 学仪器和检测技术。
光的干涉理论的前沿研究
01
目前，光的干涉理论的前沿研究主要集中在量子光 学和量子信息领域。
大学物理光学 光的干涉习题
KR rk' n 2
S 例题5．在双缝实验中，单色光源 S0 和两缝 S1 、 2 的距离 分别为 l1和 l2，并且 l1 l2 3，双缝之间的距离为d ， 双缝到屏幕的距离为D ( D>> d).如图，求：1） 零级明 纹到屏幕中内O的距离；2）相邻明纹间的距离。
解：如图所示，零级明纹中心的位置为P0
r1 S1 S2 r2 O P
1．用双缝干涉实验测某液体的折射率n , 光源为单 色光，观察到在空气中的第三级明纹处正好是液体 中的第四级明纹，试求n=?
D 1解：空气中双缝干涉条纹第三级明纹位置: x3 3 d
液体中双缝干涉条纹第四级明纹位置: 由题意
x'4 4
n
D nd
x3 x'4 得： 3 D 4
λ (2k - 1) = 2hn 由此可得反射最小满足: 2 λ 解得 : h = (2k - 1) (k = 1,2,3...) 4n λ = 9.42nm 当k=1时，厚度最小: h min = 4n
例题6.厚度为340nm,折射率为1.33的薄膜,放在日光下。 问: 在视线与薄膜的法线成 60 的地方观察反射光, 该处膜呈什么颜色?
[C]
L
3、如图所示，折射率为n2、厚度为e 的透明介质薄膜的上 方和下方的介质的折射率分别为n1和n3，已知n 1< n 2> n3。 若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄 膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 [ B ] 1 1 A). 2n2e B). 2n2e C ). 2n2e D). 2n2e 2 2n2
单色光垂直照射可看到等厚干涉条纹如果将两圆柱之间的距离l拉大则l范围内的干涉条纹厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的介质的折射率分别为n若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上则从薄膜上下两表面反射的光束与的光程差是4在迈克尔干涉仪的一支光路中放入一片折射率为n的透明介质薄膜后测出两束光的光程差的改变量为一个波长则薄膜的厚度是发出波长为的光
大学物理习题22光干涉
班级______________学号____________姓名________________练习 二十二一、选择题1． 如图所示，用波长600=λnm 的单色光做杨氏双缝实验，在光屏P 处产生第五级明纹极大，现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P 处变成中央明纹极大的位置，则此玻璃片厚度为）（A ）5.0×10-4cm ； （B ）6.0×10-4cm ； （C ）7.0×10-4cm ；（D ）8.0×10-4cm 。
2． 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 （ ）（A ）使屏靠近双缝； （B ）使两缝的间距变小；（C ）把两个缝的宽度稍微调窄； （D ）改用波长较小的单色光源。
3． 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝1S 、2S 距离相等，则观察屏上中央明纹中心位于图中O 处，现将光源S 向下移动到示意图中的S '位置，则 （ ）（A ）中央明条纹向下移动，且条纹间距不变； （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大； （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大；（D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。
4． 开平玻璃的过程中，可以观察到这些环状干涉条纹 （ ）（A ）向右平移； （B ）向中心收缩； （C ）向外扩张； （D ）向左平移。
5． 如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为2n 的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉。
若薄膜厚度为e ，而且321n n n >>，则两束反射光在相遇点的位相差为 （ ）（A ）λπ/42e n ； （B ）λπ/22e n ； （C ）λππ/42e n +； （D ）λππ/42e n +-。
6． 两个直径相差甚微的圆柱体夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖，如图所示，单色光垂直照射，可看到等厚干涉条纹，如果将两个圆柱之间的距离L 拉大，则L 范围内的干涉条纹（ ） （A ）数目增加，间距不变； （B ）数目增加，间距变小；（C ）数目不变，间距变大； （D ）数目减小，间距变大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大学物理习题22光干
涉
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
69
班级______________学号____________姓名________________
练习 二十二
一、选择题
1． 如图所示，用波长600=λnm 的单色光做杨氏双缝实验，在光屏P 处产生第五级明纹极大，现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P
（ ）
（A ）5.0×10-4cm ；
（B ）6.0
×10-4cm ；
（C ）7.0×10-4cm ； （D ）8.0×10-4cm 。
2． 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 （ ）
（A ）使屏靠近双缝； （B ）使两缝的间距变小；
（C ）把两个缝的宽度稍微调窄； （D ）改用波长较小的单色光源。
3． 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝1S 、2S 距离相等，则观察屏上中央明纹中心位于图中O 处，现将光源S 向下移动到示意图中的S '位置，则 （ ）
（A ）中央明条纹向下移动，且条纹间距不变；
（B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大； （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大； （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。
S
S
70
4． 用单色光垂直照射牛顿环装置，设其平凸透镜可以在垂直的方向上移动，在透镜离开平玻璃的过程中，可以观察到这些环状干涉条纹 （ ）
（A ）向右平移； （B ）向中心收缩； （C ）向外扩张； （D ）向左平移。
5． 如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为2n 的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉。
若薄膜厚度为e ，而且321n n n >>，则两束反射光在相遇点的位相差为
（ ）
（A ）λπ/
42e n ； （B ）λπ/22e n ； （C ）λππ/42e n +； （D ）λππ/42e n +-。
6． 两个直径相差甚微的圆柱体夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖，如图所示，单色光垂直照射，可看到等
厚干涉条纹，如果将两个圆柱之间的距离L 拉大，则L 范围内的干涉条纹
（ ）
（A ）数目增加，间距不变； （B ）数目增加，间距变小； （C ）数目不变，间距变大； （D ）数目减小，间距变大。
二、填空题
3
n e
1．双缝干涉实验中，若双缝间距由d变为d'，使屏上原第十级明纹中心变为第五级明纹中心，则d'：d；若在其中一缝后加一透明媒质薄片，使原光线光程增加λ5.2，则此时屏中心处为第级纹。
λnm的单色光垂直照射牛顿环装置时，第4级暗纹对应的空气2．用600
=
膜厚度为_________μm。
3．在牛顿环实验中，平凸透镜的曲率半径为3.00m，当用某种单色光照射时，测得第k个暗纹半径为4.24mm，第k+10个暗纹半径为6.00mm，则所用单色光的波长为___________nm。
4．在垂直照射的劈尖干涉实验中，当劈尖的夹角变大时，干涉条纹将向
方向移动，相邻条纹间的距离将变。
θ，在波长
5．在空气中有一劈尖形透明物，其劈尖角rad
=
10
⨯
0.14-
λnm的单色光垂直照射下，测得干涉相邻明条纹间距l=0.25cm，此透700
=
明材料的折射率n=___________。
三、计算题
1．用很薄的云母片（n=1.58）覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏幕上的零级明条纹移到原来的第七级明条纹的位置上。
如果入射光波长为
550nm，试问此云母片的厚度为多少？
71
2．在双缝干涉实验装置中，屏幕到双缝的距离D远大于双缝之间的距离
λnm），产生的干涉条纹，相邻两明条纹的角距离d，对于钠黄光（3.
589
=
（即相邻两明条纹对双缝处的张角）为︒
.0。
20
（1）对于什么波长的光，这个双缝装置所得相邻两条纹的角距离比用钠黄光测得的角距离大10%
（2）假想将此装置浸入水中（水的折射率n=1.33），用钠黄光垂直照射时，相邻两明条纹的角距离有多大？
3．一射电望远镜的天线设在湖岸上，距湖面的高度为h，对岸地平线上方有一恒星刚在升起，恒星发出波长为λ的电磁波。
试求，当天线测得第一级干涉极大时恒星所在的角位置θ（提示：作为洛埃镜干涉分析）。
72
4．利用劈尖的等厚干涉条纹可以测得很小的角度。
今在很薄的劈尖玻璃板上，垂直地射入波长为589.3nm的钠光，相邻暗条纹间距离为5.0nm，玻璃的折射率为1.52，求此劈尖的夹角。
5．柱面平凹透镜A，曲率半径为R，放在平玻璃片B上，如图所示。
现用波长为λ的平行单色光自上方垂直往下照射，观察A和B间空气薄膜的反射光的干涉条纹。
设空气膜的最大厚度λ2
d。
=
（1）求明条纹极大位置与凹透镜中心线的距离r；
73
（2）共能看到多少条明条纹；
（3）若将玻璃片B
练习二十二
选择题：B B D B A C
填空题
1、1:2，2，暗
2、1.200
3、601
4、劈尖棱，小
5、1.4
74
75
计算题 1．
解：设云母的厚度为l 。
有云母时，光程差为
l n D
xd
)1(--=
δ x =0处的光程差为
l n )1(-=δ
x =0处为第k =7级明纹时
λδk l n =-=)1(
)(1064.61
58.1105507169
m n k l --⨯=-⨯⨯=-=λ
2．
解：（1）d
D d D D x λ
λ
θ===∆∆
%101+='
='λλθθ∆∆，nm 2.6481.13.589%)101(=⨯=+='λλ (2) n
1='='λλθθ∆∆
︒≈︒=='15.033
.120.01θθ∆∆n
3． 解：
θsin /h AC =
θ2cos AC BC = 光程差为：
76
λλ
δ=+
-=2
)(BC AC ，则
2)2cos 1(sin λθθ=-h h
4sin λ
θ=
，h
4sin 1
λ
θ-=
4． 解：θ
λ
sin 2n l =
53
9
1088.310
0.552.12103.5892sin ---⨯=⨯⨯⨯⨯==nl λ
θ，8''=θ
77
5．
解：R r e d 22
=-
2
22
2λ
λ
k
e =+ k =1,2,3…明纹极大
2
)
12(2
2λ
λ
+=+
k e k =0,1,2,3… 暗纹极小
（1）)4
1
2(2λ--
=k d R r k =1,2,3… 明纹极大 )2
(2λk
d R r -
= k =0,1,2,3… 暗纹极小 (2) λ2max ==d e 明纹：2
22
2λ
λ
k
e =+得，45.4max ≈=k
暗纹：2
)
12(2
2λ
λ
+=+
k e 得，4max =k
明纹数为82max =k (3) 由中心向外侧移动。