大学物理光学练习

单元四 (二) 杨氏双缝实验

一、填空题

1. 相干光满足的条件是1）频率相同；2）位相差恒定；3）光矢量振动方向平行，有两束相干光, 频率为ν，初相相同，在空气中传播，若在相遇点它们几何路程差为r r 21-,则相位差

)r r (c

212-=

πν

ϕ∆。 2. 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

0I 4。可能出现的最小光强是0。

3. 在真空中沿Z 轴负方向传播的平面电磁波，O 点处电场强度)3

t 2cos(300E x π

πν+

=

(SI)，则O 点处磁场强度：)3

t 2cos(300

H 00y π

πνμε+-=。用图示表明电场强度、磁场强度和传播速度之间的关系。

4. 试分析在双缝实验中，当作如下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化?

(A) 双缝间距变小：条纹变宽； (B) 屏幕移近： 条纹变窄； (C) 波长变长： 条纹变宽；

(D) 如图所示，把双缝中的一条狭缝挡住，并在两缝垂直平分线上放一块平面反射镜：

看到的明条纹亮度暗一些，与杨氏双缝干涉相比较，明暗条纹相反；

(E) 将光源S 向下移动到S'位置：条纹上移。

二、计算题

1. 在双缝干涉的实验中，用波长nm 546=λ的单色光照射，双缝与屏的距离D=300mm ，测得中央明条纹两侧的两个第五级明条纹之间的间距为1

2.2mm ，求双缝间的距离。

* 由在杨氏双缝干涉实验中，亮条纹的位置由λk d

D

x =

来确定。 用波长nm 546=λ的单色光照射，得到两个第五级明条纹之间的间距：λ∆10d

D

x 5=

)

4(填空题)

3(填空题

双缝间的距离：λ∆10x D

d 5

=

m 10546102

.12300

d 9-⨯⨯=

，m 1034.1d 4-⨯=

2. 在一双缝实验中，缝间距为5.0mm ，缝离屏1.0m ，在屏上可见到两个干涉花样。一个由nm 480=λ的光产生，另一个由nm 600'=λ的光产生。问在屏上两个不同花样第三级干涉条纹间的距离是多少?

* 对于nm 480=λ的光，第三级条纹的位置：λ3d D x =

对于nm 600'=λ的光，第三级条纹的位置：'3d

D

'x λ=

那么：)'(3d

D x 'x x λλ∆-=-=，m 102.7x 5

-⨯=∆

单元五 双缝干涉（续）劈尖的干涉，牛顿环

一、 选择、填空题

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：

【 C 】

(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，如果S 1、S 2 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1、r 2和，路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2的

另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于： 【 B 】

1

122111222111222111222t n t n )D (;

)t n r ()t n r ()C (];t )1n (r []t )1n (r [)B ();t n r ()t n r ()A (-----+--++-+

3. 如图所示，在双缝干涉实验中SS 1 = SS 2用波长为λ的光照射双缝S 1、S 2，通过空气后在屏幕E 上形成干涉条纹，已知P 点处为第三级明条纹，则S 1、S 2到P 点的光程差为λ3。若将整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条纹，则该液体的折射率33.1n =。

)2(选择填空题)

3(选择填空题

)7(选择填空题)

5(选择填空题4. 一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0mm ，若整个装置放在水中，干涉条纹的间距将为mm 75.0。(设水的折射率为4/3)

5. 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n n n 123<>，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： 【 C 】

)A (112n e n 2λπ； )B ( πλπ+1

11n e n 4； )C ( πλπ+112n e n 4； )D ( 112n e

n 4λπ

6. 两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，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

：

【 E 】

(A) 向棱边方向平移，条纹间隔变小；

(B) 向远离棱的方向平移，条纹间隔不变； (C) 向棱边方向平移，条纹间隔变大； (D) 向远离棱的方向平移，条纹间隔变小； (E) 向棱边方向平移，条纹间隔不变。

7. 如图所示，一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖，用波长λ=500 nm 的单色光垂直入射。 看到的反射光

的干涉条纹如图所示。有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分相切。 则工件的上表面缺陷是： 【 B 】

(A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm ； (B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm; (C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm ；

(D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm

8. 如图所示，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜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

：

【 B 】

(A) 向右平移； (B) 向中心收缩； (C) 向外扩张； (D) 静止不动； (E) 向

左平移

)

8(选择填空题)

9(选择填空题