迈克尔逊干涉仪习题
习题六解答
1．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，设屏到双缝的距离D =2.0m ，用波长λ=500nm 的单色光垂直入射，若双缝间距d 以0.2mm ⋅s -1的速率对称地增大（但仍满足d << D ），则在屏上距中心点x =5cm 处，每秒钟扫过的干涉亮纹的条数为 [ ] （A ）1条； （B ）2条； （C ）5条； （D ）10条。
答案：D解：缝宽为d 时，双缝至屏上x 处的光程差为dx Dδ=。
所以当d 增大时，光程差改变，引起干涉条纹移动。
若干涉条纹移动N 条，则对应的光程差改变为N δδδλ'∆=-=，依题意，经1s ，光程差的改变量为：()λδN Dxd D x d =-+=2.0 由此可解出N =10。
2. 在双缝干涉实验中，波长λ＝550 nm 的单色平行光垂直入射到缝间距a ＝2×10-4 m 的双缝上，屏到双缝的距离D ＝2 m ．求：(1) 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2) 用一厚度为e ＝6.6×10-5 m 、折射率为n ＝1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1 nm = 10-9 m) 0.11 m, 70解：(1) ∆x ＝20 D λ / d＝0.11 m(2) 覆盖云玻璃后，零级明纹应满足(n －1)e ＋r 1＝r 2设不盖玻璃片时，此点为第k 级明纹，则应有r 2－r 1＝k λ所以 (n －1)e = k λk ＝(n －1) e / λ＝69.6≈70 零级明纹移到原第7级明纹处3．如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2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n 1 > n 2 > n 3，则两束反射光在相遇点的相位差为 [ ]（A ）24/n e πλ； （B ）22/n e πλ； （C ）24/n e ππλ+； （D ）24/n e ππλ-+ 答案：A解：三层介质折射率连续变化，故上下两光之间无附加程差。
波动光学习题[1]
![波动光学习题[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b2a22c2148d7c1c709a1450b.png)
（500nm)
31、如图正入射光线间距相等，那么光线1和光线３在屏上相遇 的位相差为多少？Ｐ点应为亮点还是暗点？
答案：２，暗点
P １ ２
３ ４ ５
2
32、如果缝被分成６个半波带，则Ｐ点为第几级暗纹？若缝缩小 一半，则Ｐ点为第几级明条纹？
答案：３，第一级
33、 如图所示，将折射率 n=1.58 的薄云母片盖在双缝实验中 的一条狭缝上（S1),这时屏幕上的零级明纹往上移到原来第七 级明纹的位置上，如果入射光波波长为５５０nm,试求此云母 片的厚度d。
[A]
7、在双缝干涉实验中，屏E上的P点处是明条纹。若将缝S2盖
住，并在S1S2的连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面
M，如图所示，则此时
（A）P点处仍为明条纹
[B]
（B） P点处为暗条纹
（C）不能确定P点处为暗条纹还是明条纹
（D）无干涉条纹
S1
P
S S2
E
8、某元素的特征光谱中包含有波长分别为1=450nm,2=750nm
i0
arctg n2 n1
,时，反射
光成为线偏振光，其光矢量的振动方向垂直入射面。
23、如图，透镜可以上下移动，从上向下观察到中心是一个 暗斑，此时透镜顶点距离平板的距离最少是多少？
答案：
2nek
k
2
emin 4n
＝500nm
n1=1.58 n=1.60
n=1.54
24、在迈克尔逊干干涉仪中可 平面镜移动一微小距离过程中， 观察到条纹移动1468条，所用单色光波长为546.1nm,由此可 此，反射镜平移的距离为多少？给出四位有效数字）
光学练习题
1、在双缝实验中，若保持双缝S1和S2的中心之间的距离d不变,而把两条 缝的宽度a略微加宽，则（A）单缝衍射的中央主极大变宽，其中所包含 的干涉条纹数目变少； （B）单缝衍射的中央主极大变宽，其中所包含的干涉条纹数目变多； （C）单缝衍射的中央主极大变宽，其中所包含的干涉条纹数目不变； （D）单缝衍射的中央主极大变窄，其中所包含的干涉条纹数目变少； （E）单缝衍射的中央主极大变窄，其中所包含的干涉条纹数目变多；
迈克尔逊干涉实验
迈克尔逊干涉
一、填空题
1、如图1所示干涉是______________干涉。
图1
2、迈克尔迅干涉仪实验中半透半反膜的作用为。
二、选择题
1、对迈克尔迅干涉仪实验以下说法正确的是：
（A）增加两面镜子之间的距离，屏上出现条纹“吞”现象；
（B）增加两面镜子之间的距离，屏上出现条纹“吐”现象；
（C）改变两面镜子的距离，屏上都出现条纹“吞”现象；
（D）改变两面镜子的距离，屏上都出现条纹“吐”现象。
2、在迈克尔迅干涉仪实验中只能一个方向旋转微调手柄，不能倒转是因为：
（A）仪器只能一个方向旋转；
（B）仪器传动齿轮之间存在空程；
（C）反方向旋转，屏上将不出现条纹“吞、吐”现象；
（D）以上说法都不对。
三、问答题
1、画出迈克尔逊干涉仪的光路图。
2、玻璃片G2的作用是什么？
3、在迈克尔逊干涉仪调节时,当干涉条纹已经出现时,可能出现条纹间距很密集或者很稀疏的现象,这对于调节和计量都不利。
请问干涉条纹的疏密程度是由什么因素决定的？变化规律怎样？
4、迈克尔逊干涉仪实验中，测量激光束的波长的操作是，转动粗调手轮，移动反射镜M1, 计数圆条纹的外冒或内陷，若外冒或内陷的圆条纹为N条，则反射镜M1移动距离△d和入射光波长 的关系怎样？测量时为避免空程误差，必须调节微调鼓轮，使出现什么现象时才读数？。
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验15 迈克耳孙干涉仪的调节与使用19世纪末，美国物理学家迈克尔孙（A.A.Michelson ）为测量光速，依据分振幅产生双光束实现干涉的原理，设计制造了迈克尔孙干涉仪这一精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者用这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔孙干涉仪不仅可以观察光的等厚、等倾干涉现象，精密地测定光波波长、微小长度、光源的相干长度等，还可以测量气体、液体的折射率等。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙干涉仪的基本原理已经被推广到许多方面，研制成各种形式的精密仪器，广泛地应用于生产和科学研究领域。
近年来，美国物理学家正在用40m ×40m 的迈克尔孙干涉仪探测引力波。
1 [实验目的]1.1了解迈克耳孙干涉仪的基本结构，学习其调节和使用方法。
1.2观察各种干涉条纹，加深对薄膜干涉原理的理解。
1.3测定激光的波长。
2 [实验仪器]迈克耳孙干涉仪(WSM-100型)，多束光纤激光器，钠光灯。
3 [仪器介绍]WSM-100型迈克耳孙干涉仪的主体结构如图16-1所示，主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由生铁铸成，较重，确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9支撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平行的长约280毫米的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1毫米，如图16-2所示。
3.3拖板部分拖板是一块平板，反面做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下方是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（即M 1）在导轨面上滑动，实现粗动。
M 1是一块很精密的平面镜，表面镀有金属膜，具有较高的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平行。
迈克尔逊干涉仪实验思考题
一、 等倾干涉的特点00222cos 2λλk i h n L =+=∆（a ） 干涉条纹为同心圆环（b ） 中心条纹的干涉级数高（c ） 厚度增大，条纹外涌： 中心点：220λλN n k h =∆=∆二、 迈克尔逊干涉仪是如何发明的？是用来干什么的？以太漂移实验迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊－莫雷实验联系在一起的，实际上这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。
在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。
有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。
麦克斯韦曾于1879年写信给美国航海年历局的D.P.托德，建议用罗默的天文学方法研究这一问题。
迈克尔逊知道这一情况后，决心设计出一种灵敏度提高到亿分之一的方法，测出与有关的效应。
1881年他在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。
他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。
迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。
实验得出了否定结果。
改进仪器1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下，他和化学家莫雷（Morley ,Edward Willia ms ，1838～1923）合作，提高干涉仪的灵敏度，得到的结果仍然是否定的。
1887年他们继续改进仪器，光路增加到11米，花了整整5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。
迈克尔逊干涉仪习题
填空题1．迈克尔逊干涉仪是用＿分振幅＿的方法获得双光束干涉的仪器。
它的主要特点是：两相干光束分离得很开；光程差的改变可以由＿移动一个反射镜＿（或在一光路中加入另一种介质）得到。
2．迈克尔逊干涉仪中可动平面镜M1位置从＿毫米数从仪器左侧米尺上读出，毫米以下的尾数由大转轮上方的读书窗口和右侧的微动鼓轮上读出＿＿读出？各最小读数分别为＿100mm、10-2mm、10-4mm＿＿？末位有效数字的单位是10-5mm，估读数据。
3．迈克尔逊干涉仪可用来精确测量单色光波长。
调整仪器，使得观察到单色面光源照明下产生的等倾干涉圆条纹。
如果把可动臂移动了mm，这时条纹移动了个，则单色光波长为。
4．在迈克尔逊干涉仪的一个臂中插入长度为L的小气室，使小气室的气压变化，从而使气体折射率改变，引起干涉条纹“吞”或“吐”条，则得=。
问答题1.何谓非定域干涉？何谓定域等倾干涉？获得它们的主要条件是什么？迈克尔逊干涉仪实验的原理:当M1⊥M2,即M1∥M2′产生等倾干涉,当M1与M2′有微小夹角α角时,产生等厚干涉。
实际上,等倾干涉和等厚干涉都有定域和非定域之区别,等厚干涉只有当M1 M′2中心的空气层厚度d = 0 时才能产生。
单色点光源S发出的光经M1、M2′反射后在E处发生的干涉，相当于两个相距2d的虚光源S1、S2′发出光的干涉。
因二光在S1、S2′轴线方向及其附近区域处处相干,所以,干涉是非定域的,且成实像。
干涉条纹取决于M1 M2′之间的空气层的厚度d及其夹角α。
产生定域干涉的光源是单色扩展光源,如钠光灯、低压汞灯等。
在实验中常采取将He-Ne 激光光源变为扩展光源的办法。
经M1、M2′反射后的光干涉成虚像。
定域干涉在观察和接收时,与非定域干涉有所不同,主要表现为眼睛直接观察时的“条纹移动感”和用屏接收时的位置局限性。
对于等倾干涉,经M1 M2′反射后的发散光线,其干涉条纹定位于无穷远。
当用眼睛直接观察时,由于眼睛的晃动,致使入射角θ为0的光线的反射点的位置改变,而致圆环中心移动。
迈克尔逊干涉仪相关课后问题 (2)
1.干涉的分类薄膜干涉由薄膜产生的干涉。
薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的气体薄层。
入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。
若光源为扩展光源（面光源），则只能在两相干光束的特定重叠区才能观察到干涉，故属定域干涉。
对两表面互相平行的平面薄膜，干涉条纹定域在无穷远，通常借助于会聚透镜在其像方焦面内观察；对楔形薄膜，干涉条纹定域在薄膜附近。
利用薄膜干涉还可以制造增透膜。
在照相机、放映机的透镜表面上涂上一层透明薄膜，能够减少光的反射，增加光的透射，这种薄膜叫做增透膜。
平常在照相机镜头上有一层反射呈蓝紫色的膜就是增透膜。
杨氏双缝干涉他用强烈的单色光照射到开有小孔S的不透明的遮光扳（称为光阑）上，后面置有另一块光阑，开有两个小孔S1和S2。
杨氏利用了惠更斯对光的传播所提出的次波假设解释了这个实验。
S1，S2为完全相同的线光源，P是屏幕上任意一点，它与S1，S2连线的中垂线交点S'相距x，与S1，S2相距为rl、r2，双缝间距离为d，双缝到屏幕的距离为L。
因双缝间距d远小于缝到屏的距离L，P点处的光程差：δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/L sinθ=tgθ这是因为θ角度很小的时候，可以近似认为相等。
干涉明条纹的位置可由干涉极大条件d=kλ得：x=(L/d)kλ, 干涉暗条纹位置可由干涉极小条件d=(k+1/2)λ得：x=(D/d)(k+1/2)λ。
明条纹之间、暗条纹之间距都是Δx =λ(D/d)，因此干涉条纹是等距离分布的。
而且注意上面的公式都有波长参数在里面，波长越长，相差越大。
条纹形状：为一组与狭缝平行、等间隔的直线（干涉条纹特点）菲涅尔双棱镜，菲涅尔双面镜、埃洛镜的干涉情况都与此类似。
2.薄膜干涉的分类和特点等倾干涉当不同倾角的光入射到折射率均匀，上、下表面平行的薄膜上时，同一倾角的光经上、下表面反射(或折射)后相遇形成同一条干涉条纹，不同的干涉明纹或暗纹对应不同的倾角，这种干涉称做等倾干涉．等倾干涉一般采用扩展光源，并通过透镜观察．平行平面板的等倾干涉光路图如右图所示，一个单色点光源S所发射的电磁波入射到一块透明的平行平面板上。
第13章 光的干涉习题答案
思 考 题13-1.单色光从空气射入水中，则（ ）（A ）频率、波长和波速都将变小 （B ）频率不变、波长和波速都变大 （C ）频率不变，波长波速都变小 （D ）频率、波长和波速都不变 答：频率ν不变，nλλ=，vcn =，而水空气n n <，故选（C ） 13-2.如图所示，波长为λ的单色平行光垂直入射到折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜上，薄膜上下两边透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已 知n 1<n 2， n 2>n 3，则从薄膜上下两表面反射的两光束的光程差是( )(A)2en 2。
(B) 2en 2+2λ。
(C) 2en 2-λ。
(D) 2en 2+22n λ。
答：由n 1<n 2， n 2>n 3可知，光线在薄膜上下两表面反射时有半波损失，故选(B)。
13-3 来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光，照射在同一区域内，是不能产生干涉花样的，这是由于（ ）(A) 白光是由许多不同波长的光构成的。
(B) 来自不同光源的光，不能具有正好相同的频率。
(C) 两光源发出的光强度不同。
(D) 两个光源是独立的，不是相干光源。
答：普通的独立光源是非相干光源。
选（D ）。
13-4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。
答：由条纹间距公式af x λ2=∆，可知选（B ）。
13-5.在杨氏双缝实验中，如以过双缝中点垂直的直线为轴，将缝转过一个角度α，转动方向如图所示，则在屏幕上干涉的中央明纹将( )(A)向上移动 (B)向下移动 (C)不动 (D)消失答：中央明纹出现的位置是光通过双缝后到屏幕上光程差为0的地方，故选（A ） 13-6.在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一条缝，若玻璃纸中的光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（ ）(A) 仍为明条纹思考题13-5图(B) 变为暗条纹(C) 既非明条纹，也非暗条纹(D) 无法确定是明条纹还是暗条纹 答：明条纹和暗条纹光程差2λ，故选(B)。
迈克尔逊干涉仪思考题222
迈克尔逊干涉仪思考题还有哪几种干涉仪？1、斐索干涉仪斐索干涉仪原理为等厚干涉，用以检测光学元件的面形、光学镜头的波面像差以及光学材料均匀性等的一种精密仪器。
其测量精度一般为/10～/100,为检测用光源的平均波长。
常用的波面干涉仪为泰曼干涉仪和斐索干涉仪。
斐索干涉仪有平面的和球面的两种，前者由分束器、准直物镜和标准平面所组成，后者由分束器、有限共轭距物镜和标准球面所组成。
单色光束在标准平面或标准球面上，部分反射为参考光束；部分透射并通过被测件的，为检测光束。
检测光束自准返回，与参考光束重合，形成等厚干涉条纹。
用斐索平面干涉仪可以检测平板或棱镜的表面面形及其均匀性。
用斐索球面干涉仪可以检测球面面形和其曲率半径，后者的测量精度约1微米；也可以检测无限、有限共轭距镜头的波面像差。
斐索光纤干涉仪如图所示。
光源发出的激光束经偏振片P1、3dB分路器及传输光纤耦合进自聚焦透镜GL，由GL出射的光束照到被测物体的表面，自聚焦透镜GL的入射端面M1于被测物体的表面M2构成斐索干涉腔，M1和M2的反射光束相干，相干光经3dB分路器分束通过偏振片P2后由光电探测器接收。
偏振片P1与P2正交放置，以消除自聚焦透镜GL 入射端面回射光的干扰。
外界信号（被测量）通过改变斐索腔二反射面M1和M2之间的间距对光纤中的光相位进行调制。
2、激光干涉仪激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量。
激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。
单频激光干涉仪从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。
当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按公式中λ为激光波长(N为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量L。
第一章 光的干涉 习题
光的干涉一、填空题1.可见光在谱中只占很小的一部分，其波长范围约是nm。
2.光的相干条件为、和。
3.振幅分别为A1和A2的两相干光同时传播到P点，两振动的相位差为Δφ。
则P点的光强I＝__________________。
4.强度分别为I1和I2的两相干光波迭加后的最大光强I max=_____________。
5.强度分别为I1和I2的两相干光波迭加后的最小光强I max=_____________。
6.振幅分别为A1和A2的两相干光波迭加后的最大光强I max=_____________。
7.振幅分别为A1和A2的两相干光波迭加后的最小光强I max=_____________。
8.两束相干光迭加时，光程差为λ时，相位差Δφ=__________。
9.两相干光波在考察点产生相消干涉的条件是光程差为半波长的_______倍，相位差为π的_________倍。
10.两相干光波在考察点产生相长干涉的条件是光程差为半波长的_______倍，相位差为π的_________倍。
11.两相干光的振幅分别为A1和A2，则干涉条纹的可见度V=____________。
12.两相干光的振幅分别为I1和I2，则干涉条纹的可见度V=____________。
13.两相干光的振幅分别为A1和A2，当它们的振幅都增大一倍时，干涉条纹的可见度为_____________。
14.两相干光的强度分别为I1和I2，当它们的强度都增大一倍时，干涉条纹的可见度_____________。
15.振幅比为1/2的相干光波，它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。
16.光强比为1/2的相干光波，它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。
17.在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d，缝屏距为D，屏上任意一点P到屏中心P0点的距离为y，则从双缝所发光波到达P点的光程差为___________。
18.在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d，缝屏距为D，波长为λ，屏上任意一点P到屏中心P0点的距离为y，则从双缝所发光波到达p点的相位差为_______________。
迈克尔逊干涉实验教学
迈克尔逊干涉汪涛王晓苏一、实验的重点、难点与关键技能1. 介绍迈克尔逊干涉仪结构原理迈克尔逊干涉仪光路如图所示，点光源S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。
反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区域E。
如到达E处的两束光满足相干条件，可发生干涉现象。
G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。
M1为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。
M2为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。
2. 可动全反镜移动及读数可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。
可动全反镜位置的读数为：××.□□△△△(mm)（1）××在mm刻度尺上读出。
（2）粗动手轮：每转一圈可动全反镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个小格，每小格为0.01mm，□□由读数窗口内刻度盘读出。
（3）微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，即可动全反镜移动0.01mm，微动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位。
△△△由微动手轮上刻度读出。
注意螺距差的影响。
．．．．．．．．．θδcos 2d =222)2sin 21(2cos 2θδθθδd d d d -≈-=≈，可得3. 讲述及演示干涉仪调节方法，调出圆形干涉条纹。
4. 讲述及演示激光波长测试原理及方法。
在调出圆形干涉条纹的情况下，转动微调手轮，移动M1，可以看到条纹由中心向外涌出（或向中心涌入），在条纹开始涌出（或涌入）时，记下M1的位置d1。
再继续移动M1同时开始计数，当条纹涌出（或涌入）条纹数N 为100个时，记下M1的位置d2。
计算出Δd=|d2-d1|，由公式计算出半导体激光波长λ。
大学物理实验习题
大学物理实验习题一、填空题1．微波迈克尔逊干涉仪的半反镜可用____________、____________、____________等材料制作，实验中未用补偿板，是因为____________。
微波是波长在____________至____________范围内的电磁波，若微波实验中用的固定输出的的信号发生器，实验时用____________来调节____________。
2．由于微波频率较高，它的传输要采用____________或____________，微波测量的基本参量有____________、____________等。
3．单位体积内物体的质量称为物体的____________。
4．物理实验中常用的基本方法：____________、交换法、____________、_________、转换测量法、光学测量法。
5．测量可分为直接测量和____________。
6．相对论效应实验中，采用___________验证物体高速运动的_________与__________关系。
7．低温温度的测量一般可用___________、___________、__________测量。
_________温度计是负温度系数的。
8．高温超导材料的临界温度一般约在________以上。
超导材料的物理特性是_________、____________。
9．在速调管内电场和磁场作____________振荡，它们的位相差为____________。
微波在波导管中传输的波长，称为___________波长，它与波导宽度____________关。
10．检波晶体、二极管的伏安特性是非线性的，其电流I与探针所在处电场强度E的关系式为____________。
11．β粒子与物质作用，其单能峰的____________、____________均发生变化。
而γ射线与物质相互作用，____________变化，____________不变。
光学教程[干涉]习题
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23．在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2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； S S （B）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大； O S S （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。 答案：D 解：条纹间距与参数d、D和有关，而与光源的竖直位置无关。但光源下 移时，在原O点处两光程差不再为0，而且光程差为0处必在O点上方，即 中央明纹向上移动。
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20.在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为 n ，厚度为 d 的透 明薄片，放入后这条光路的光程改变了 ： （A） 2(n-1)d ； （B） 2nd ； M1 （C） 2(n-1)d+ λ /2 ；（D） nd 。
M2′
[A ]
分析： 在一光路中放入一透明介质薄片， 如图。 则 S
该光路的光程改变了 ： 2nd – 2d = 2(n – 1) d
152175152图中数字为各处的折射162162在迈克尔逊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宽度是两块平玻璃构成空气劈尖左边为棱边用单色平行光垂直照射若上面平玻璃缓慢向上平移则干涉条纹
选择题
1.在双缝干涉实验中，单色光源S到双缝S1、S2的距离相等，则观察到中 央明纹在图中的O处，若将单色光源向下移到图中的S`位置，则 【 】 （A）中央明纹也向下移动，且条纹间距不变； （B）中央明纹向上移动，且条纹间距不变； （C）中央明纹向下移动，且条纹间距变大；
分析：
心在o点。
中央明条纹是光程差为零的位置，光源在S处时。中央明条纹中
实验八迈克尔逊干涉仪的调节和使用
实验⼋迈克尔逊⼲涉仪的调节和使⽤实验15 迈克⽿孙⼲涉仪的调节与使⽤19世纪末，美国物理学家迈克尔孙（A.A.Michelson ）为测量光速，依据分振幅产⽣双光束实现⼲涉的原理，设计制造了迈克尔孙⼲涉仪这⼀精密光学仪器。
迈克尔孙与其合作者⽤这仪器完成了相对论研究中具有重要意义的“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建⽴狭义相对论奠定了基础。
在近代物理学和近代计量科学中，迈克尔孙⼲涉仪不仅可以观察光的等厚、等倾⼲涉现象，精密地测定光波波长、微⼩长度、光源的相⼲长度等，还可以测量⽓体、液体的折射率等。
迈克尔孙1907年获诺贝尔物理学奖。
迈克尔孙⼲涉仪的基本原理已经被推⼴到许多⽅⾯，研制成各种形式的精密仪器，⼴泛地应⽤于⽣产和科学研究领域。
近年来，美国物理学家正在⽤40m×40m 的迈克尔孙⼲涉仪探测引⼒波。
1 [实验⽬的]1.1了解迈克⽿孙⼲涉仪的基本结构，学习其调节和使⽤⽅法。
1.2观察各种⼲涉条纹，加深对薄膜⼲涉原理的理解。
1.3测定激光的波长。
2 [实验仪器]迈克⽿孙⼲涉仪(WSM-100型)，多束光纤激光器，钠光灯。
3 [仪器介绍]WSM-100型迈克⽿孙⼲涉仪的主体结构如图16-1所⽰，主要由底座、导轨、拖板、定镜、读数及传动系统、附件等六个部分组成。
3.1底座底座由⽣铁铸成，较重，确保证了仪器的稳定性。
由三个调平螺丝9⽀撑，调平后可以拧紧锁紧圈10以保持座架稳定。
3.2导轨导轨7由两根平⾏的长约280毫⽶的框架和精密丝杆6组成，被固定在底座上精密丝杆穿过框架正中，丝杆螺距为1毫⽶，如图16-2所⽰。
3.3拖板部分拖板是⼀块平板，反⾯做成与导轨吻合的凹槽，装在导轨上，下⽅是精密螺母，丝杆穿过螺母，当丝杆旋转时，拖板能前后移动，带动固定在其上的移动镜11（即M 1）在导轨⾯上滑动，实现粗动。
M 1是⼀块很精密的平⾯镜，表⾯镀有⾦属膜，具有较⾼的反射率，垂直地固定在拖板上，它的法线严格地与丝杆平⾏。
光的干涉练习题及答案
一、选择题1、严格地讲，空气折射率大于1，因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时，干涉环将：（ ）A.变大；B.缩小；C.不变；D.消失。
【答案】：A2、在迈克耳逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率，厚度为的透明介质板，放入后，两光束的光程差改变量为：（ ）A.；B.；C.；D.。
【答案】：A3、用劈尖干涉检测工件（下板）的表面，当波长为λ的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图。
图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与左边相邻的直线部分的连线相切。
由图可见工件表面： （ ）A.一凹陷的槽，深为λ/4；B.有一凹陷的槽，深为λ/2； C.有一凸起的埂，深为λ/4； D.有一凸起的埂，深为λ。
【答案】：B4、牛顿环实验装置是用一平凸透镜放在一平板玻璃上，接触点为C ，中间夹层是空气，用平行单色光从上向下照射，并从下向上观察，看到许多明暗相间的同心圆环，这些圆环的特点是：（ ）A.C 是明的，圆环是等距离的；B.C 是明的，圆环是不等距离的；C.C 是暗的，圆环是等距离的；D.C 是暗的，圆环是不等距离的。
【答案】：B5、若将牛顿环玻璃夹层中的空气换成水时，干涉环将： （ ）.变大； .缩小； .不变； .消失。
【答案】：B6、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 （ ） .中心暗斑变成亮斑； .变疏； .变密； .间距不变。
【答案】：C7、两个不同的光源发出的两个白光光束，在空间相遇是不会产生干涉图样的，这是由于（ ）A.白光是由许多不同波长的光组成；B.两个光束的光强不一样；C.两个光源是独立的不相干光源；D.两个不同光源所发出的光，频率不会恰好相等。
【答案】：C8、在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于O 处。
现将光源S 向下移动到S '位置，则（ ）A .中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变；B .中央明条纹向上移动，且条纹间距不变；n h h n )1(2-nh 2nh h n )1(-A B C D A B C DC .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，且条纹间距增大。
光的干涉练习题及答案
光的干涉练习题及答案三、分析题1、在双缝干涉实验中，在下列情况下，干涉条纹将如何变化？试说明理由。
(1) 入射光由红光换为紫光；(2) 屏与双缝的间距D 不断增大；(3) 在下面一条缝后放一块云母片。
【答案】：双缝干涉条纹相邻明条纹(或暗条纹)的间距为 λdD x =∆ （2分） (1) 红光变紫光波长λ减小，其他条件不变时，条纹变窄（或密或向屏中央集中）（3分）(2) D 不断增大时，x ∆增大，条纹变稀（或变宽）（3分）(3) 在下面一条缝后放一块云母片，通过它的光线的光程增大（2分），干涉条纹向下平移（2分）。
2、杨氏双缝干涉实验条件作如下变化，干涉条纹将如何变化？试说明理由。
（1）加大双缝间距d ；（2）把整套装置浸入水中；（3）在两缝后分别放红色和绿色的滤光片。
【答案】：根据：条纹宽度λdD x =∆（2分） （1）d 变大，其他条件不变，则x ∆变小，所以条纹变窄（或密或向屏中央集中）（2分）。
d 增大到一定程度，条纹过于细密而无法分辨，拥挤在一起成为一条明亮带。
（2分）（2）装置没入水中后的条纹宽度为λdD n x 1=∆，因为1>n （2分） 所以x ∆变小，条纹变窄（或密或向屏中央集中）。
（2分）(3)使通过两缝的光频率不同，不满足相干条件(2分），干涉条纹消失（2分）。
3、如图所示，A ，B 两块平板玻璃构成空气劈尖，分析在下列情况中劈尖干涉条纹将如何变化?(1) A 沿垂直于B 的方向向上平移［见图(a)］；(2) A 绕棱边逆时针转动［见图(b)］。
【答案】：相邻明纹或暗纹介质膜厚度差n d 2λ=∆（2分），相邻明纹或暗纹间距θλn l 2=（2分）。
(1)上表面A 向上平移时，棱边明暗交替变化，相同厚度的空气薄模向棱边处移动，条纹间距不变。
（4分）(2) A 绕棱边逆时针转动时，棱边明暗不变，各级条纹向棱边方向移动，条纹变密。
（4分）4、在玻璃（5.1=n ）上镀上25.1=n 的介质薄膜，波长 nm 500=λ的光从空气中垂直照射到此薄膜上，要使其为高反膜和增透膜求膜的厚度。
迈克尔逊答案
评价反馈【例题讲解】◆例题1.如图（a）所示，在迈克尔逊干涉仪中，观察到等间距的平直条纹，问和之间的位置关系如何？若使固定，绕其垂直于图面的轴线转到的位置，在转到过程中将看到什么现象？如果将看到什么现象？如果将平面镜换成半径为R的球（凹面或凸面）面镜，且球面镜的主轴在oI直线上，此时将观察到什么现象？解：观察到平行、等间距的直条纹时，必有相对于的像与之间有一小角度而形成劈尖，即与没有严格垂直。
当固定，转动到位置的过程中，相对于的像与间的夹角增大，所以干涉条纹变密。
如果将换成凸面镜，则凸面镜相对于的像与组成类似于牛顿环的干涉装置，如图（b）所示。
这时将看到类似牛顿环的干涉图样，即明暗相间的同心圆环，且随半径的增加而变密，所不同的是中心处不一定是暗斑。
如将换成凹面镜，凹面镜相对于的像与的关系如图（c）所示，也形成类似牛顿环的干涉图样，条纹特点与凸面镜时相似。
◆例题2.用钠光灯（）照明迈克尔逊干涉仪，首先调整干涉仪得到最清晰的干涉条纹，然后移动M1，干涉图样逐渐变得模糊，到第一次干涉现象消失时，M1由原来位置移动了多少距离？若照明不用钠光灯而是用另一种光源，其光谱的范围为0.5890～0.5896μm（波长有一段范围而不是二个），则能看到的干涉级数多大？此时两臂的距离差是多少？解：（1）由于钠光灯含有两种波长的光，所以视场中出现两组干涉条纹，一组由λ1的产生，另一组由λ2的光产生，当二组干涉条纹亮纹（或暗纹）叠加在一起时，视场中可得清晰得干涉条纹，而当一组干涉条纹的亮纹和另一组干涉条纹的暗纹叠加在一起时，视场中条纹就变得模糊，在某一个条纹的清晰位置，二板间距 d1应满足方程：（1）从此清晰位置开始，改变d至第一次模糊出现，此时二板的间距（d1＋Δd）应满足方程（2）联合（1）、（2）得，因，故（2）由于光源得光谱范围Δλ为，在视场中看到的很多的干涉条纹的叠加，它们在零级（d＝0）处亮纹彼此叠加在一起，过了零级，它们彼此错开，开始错开较小还能看到条纹，当时错成一片明亮，此时看不到条纹，所以用此种光源看到的最高级二臂的距离差Δd，所引起的光程差为2Δd，根据程差公式2Δd＝kλ，故◆例题3试证明迈克尔逊干涉仪中，圆形干涉条纹的半径是5条纹的顺序数（从中心数出）的平方根成正比。
(完整版)6光的干涉习题详解
练习六：第0页共7页 练习六 光的干涉 （全册74页第21页）习题六一、选择题1．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，设屏到双缝的距离D =2.0m ，用波长λ=500nm 的单色光垂直入射，若双缝间距d 以0.2mm ⋅s -1的速率对称地增大（但仍满足d << D ），则在屏上距中心点x =5cm 处，每秒钟扫过的干涉亮纹的条数为 [ ] （A ）1条； （B ）2条； （C ）5条； （D ）10条。
答案：D解：缝宽为d 时，双缝至屏上x 处的光程差为dx Dδ=。
所以当d 增大时，光程差改变，引起干涉条纹移动。
若干涉条纹移动N 条，则对应的光程差改变为N δδδλ'∆=-=，依题意，经1s ，光程差的改变量为：()λδN Dxd D x d =-+=2.0 由此可解出N =10。
2．在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝S 1、S 2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。
答案：D解：条纹间距与参数d 、D 和λ有关，而与光源的竖直位置无关。
但光源下移时，在原O 点处两光程差不再为0，而且光程差为0处必在O 点上方，即中央明纹向上移动。
3．如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2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n 1 > n 2 > n 3，则两束反射光在相遇点的位相差为 [ ]（A ）24/n e πλ； （B ）22/n e πλ； （C ）24/n e ππλ+； （D ）24/n e ππλ-+。
答案：A解：三层介质折射率连续变化，故上下两光之间无附加程差。
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填空题
1．迈克尔逊干涉仪是用＿分振幅＿的方法获得双光束干涉的仪器。
它的主要特点是：两相干光束分离得很开；光程差的改变可以由＿移动一个反射镜＿（或在一光路中加入另一种介质）得到。
2．迈克尔逊干涉仪中可动平面镜M1位置从＿毫米数从仪器左侧米尺上读出，毫米以下的尾数由大转轮上方的读书窗口和右侧的微动鼓轮上读出＿＿读出？各最小读数分别为＿100mm、10-2mm、10-4mm＿＿？末位有效数字的单位是10-5mm，估读数据。
3．迈克尔逊干涉仪可用来精确测量单色光波长。
调整仪器，使得观察到单色面光源照
明下产生的等倾干涉圆条纹。
如果把可动臂移动了mm，这时条纹移动了个，则单色光波长为。
4．在迈克尔逊干涉仪的一个臂中插入长度为L的小气室，使小气室的气压变化，从而使气体折射率改变，引起干涉条纹“吞”或“吐”条，则得=。
问答题
1.何谓非定域干涉？何谓定域等倾干涉？获得它们的主要条件是什么？
迈克尔逊干涉仪实验的原理:当M1⊥M2,即M1∥M2′产生等倾干涉,当M1与M2′
有微小夹角α角时,产生等厚干涉。
实际上,等倾干涉和等厚干涉都有定域和非定域之区别,等厚干涉只有当M1 M′2中心的空气层厚度d = 0 时才能产生。
单色点光源S发出的光经M1、M2′反射后在E处发生的干涉，相当于两个相距2d的虚光源S1、S2′发出光的干涉。
因二光在S1、S2′轴线方向及其附近区域处处相干,所以,干涉是非定域的,且成实像。
干涉条纹取决于M1 M2′之间的空气层的厚度d及其夹角α。
产生定域干涉的光源是单色扩展光源,如钠光灯、低压汞灯等。
在实验中常采取将He-Ne 激光光源变为扩展光源的办法。
经M1、M2′反射后的光干涉成虚像。
定域干涉在观察和接收时,与非定域干涉有所不同,主要表现为眼睛直接观察时的“条纹移动感”和用屏接收时的位置局限性。
对于等倾干涉,经M1 M2′反射后的发散光线,其干涉条纹定位于无穷远。
当用眼睛直接观察时,由于眼睛的晃动,致使入射角θ为0的光线的反射点的位置改变,而致圆环中心移动。
当用屏接收时,只有屏在透镜的焦平面及其附近时,才能观察到较清晰的干涉条纹,在其它位置则不能接收到干涉条纹。
2.干涉仪读数系统如何“调零”？如何防止引入“空程差”？
因为转动微调手轮时，粗调手轮随之转动，但在转动粗调手轮时微调手轮并不随
着转动，因此为使读数指示正确，需要调节测微尺的零点。
方法是将微调手轮沿某一方向（如逆时针方向）旋转至零，然后以同方向转动粗调手轮对齐读数窗口中的某一刻度，以后测量时使用微调手轮须以同一方向转动。
微调手轮有反向空程，实验中如需反向转动，要重新调节零点。
3.数干涉条纹时，如果数错了一条，会给这次测量波长值带来多大的误差？
因为，当干涉条纹“吞”或“吐”的数目数错了一条（多数
或少数）时，，多数一条：，给波长值测量带来误差为
；少数一条：，给波长值测量带来误差为。
数据处理
实验数据：
数据处理：
(a).因为＝631.12nm多次测量，考虑到λ的分散性：
U C(λ)＝U A(λ)= S()==1.6nm
所以λ＝U C(λ)=631.1 1.6(nm)
E= U C(λ)/λ=1.6÷631.1×100%=0.25%
又激光波长λ标准＝633.0nm 所以：
相对误差＝（631.1-633）÷633.0×100％＝1.30％
（b）公式：n-1=
其中：p0=101325Pa L=95mm λ=633.0nm ＝（n1＋n2＋n3）/3=1.0002675
由于多次测量，所以考虑n的分散性：
U C(n)=U A(n)=S()==0.0000044
E= U C(n)/n=0.000044÷1.0002675×100%=0.00044% 所以空气的折射率：n=U C(n)=1.00026750.0000044。