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1、光学习题及答案练习二十二 光的相干性 双缝干涉 光程一.选择题1. 有三种装置(1) 完全相同的两盏钠光灯,发出相同波长的光,照射到屏上；(2) 同一盏钠光灯,用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上；(3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝,此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝,此二亮缝的光照射到屏上.以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是(A) 装置(3).(B) 装置(2).(C) 装置(1)(3).(D) 装置(2)(3).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) 把两个缝的宽度稍微调窄.(C) 使两缝的间距变小.(D)
2、改用波长较小的单色光源.s1s2n1n2P图22.13. 如图22.1所示,设s1、s2为两相干光源发出波长为l的单色光,分别通过两种介质(折射率分别为n1和n2，且n1n2)射到介质的分界面上的P点,己知s1P = s2P = r,则这两条光的几何路程Dr,光程差d 和相位差Dj分别为(A) D r = 0 , d = 0 , Dj = 0.(B) D r = (n1n2) r , d =( n1n2) r , Dj =2p (n1n2) r/l .(C) D r = 0 , d =( n1n2) r , Dj =2p (n1n2) r/l .(D) D r = 0 , d =( n1n2)
3、 r , Dj =2p (n1n2) r.4. 如图22.2所示，在一个空长方形箱子的一边刻上一个双缝,当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时,在箱子的对面壁上产生干涉条纹.如果把透明的油缓慢地灌入这箱子时,条纹的间隔将会发生什么变化？答:图22.2(A) 保持不变.(B) 条纹间隔增加.(C) 条纹间隔有可能增加.(D) 条纹间隔减小.5. 用白光(波长为40007600)垂直照射间距为a=0.25mm的双缝,距缝50cm处放屏幕,则观察到的第一级彩色条纹和第五级彩色条纹的宽度分别是(A) 3.610-4m , 3.610-4m.(B) 7.210-4m , 3.610-3m.
4、(C) 7.210-4m , 7.210-4m.(D) 3.610-4m , 1.810-4m.二.填空题1. 在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e ,波长为l的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差Dj = .s1s2s屏图22.32. 如图22.3所示, s1、s2为双缝, s是单色缝光源,当s沿平行于s1、和s2的连线向上作微小移动时, 中央明条纹将向 移动；若s不动,而在s1后加一很薄的云母片,中央明条纹将向 移动.ss屏图22.4aA3. 如图22.4所示,在劳埃镜干涉装置中，若光源s离屏的距离为D, s离平面镜的垂直距离
5、为a(a很小).则平面镜与屏交界处A的干涉条纹应为 条纹；设入射光波长为l，则相邻条纹中心间的距离为 .三.计算题dOs1s2l1l2sD屏图22.51. 在双缝干涉实验中,单色光源s到两缝s1和s2的距离分别为l1和l2,并且l1l2=3l, l为入射光的波长,双缝之间的距离为d,双缝到屏幕的距离为D,如图22.5,求(1) 零级明纹到屏幕中央O点的距离；(2) 相邻明条纹间的距离.s1s2屏图22.6dDOx2. 双缝干涉实验装置如图22.6所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d=0.50mm,用波长l=5000 的单色光垂直照射双缝.(1) 求原点O(零级明条纹所在处)
6、上方的第五级明条纹的坐标.(2) 如果用厚度e=1.010-2mm,折射率n=1.58的透明薄膜覆盖在图中的s1缝后面,求上述第五级明条纹的坐标x .练习二十三 薄膜干涉 劈尖一.选择题(1)(2)n1n2n3图23.11. 如图23.1所示, 薄膜的折射率为n2, 入射介质的折射率为n1, 透射介质为n3,且n1n2n3, 入射光线在两介质交界面的反射光线分别为(1)和(2), 则产生半波损失的情况是(A) (1)光产生半波损失, (2)光不产生半波损失.(B) (1)光 (2)光都产生半波损失.(C) (1)光 (2)光都不产生半波损失.(D) (1)光不产生半波损失, (2)光产生半波损
7、失.2. 波长为l的单色光垂直入射到厚度为e的平行膜上,如图23.2,若反射光消失,则当n1n2n3时,应满足条件(1)； 当n1n2n3时应满足条件(2). 条件(1),条件(2)分别是n1n2dln3图23.2(A) (1)2ne = kl, (2) 2ne = kl.(B) (1)2ne = kl + l/2, (2) 2ne = kl+l/2.(C) (1)2ne = kll/2, (2) 2ne = kl.(D) (1)2ne = kl, (2) 2ne = kll/2.3. 由两块玻璃片（n1 = 1.75）所形成的空气劈尖,其一端厚度为零，另一端厚度为0.002cm，现用波长为7
8、000 的单色平行光，从入射角为30角的方向射在劈尖的表面，则形成的干涉条纹数为(A) 27.(B) 56.(C) 40.(D) 100.4. 空气劈尖干涉实验中, (A) 干涉条纹是垂直于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变稀,从中心向两边扩展.(B) 干涉条纹是垂直于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变密,从两边向中心靠拢.(C) 干涉条纹是平行于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变疏,条纹背向棱边扩展.(D) 干涉条纹是平行于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变密,条纹向棱边靠拢.5. 一束波长为l的单色光由空气入射到折射率为n的透明薄膜上,要使透射光得到加强,则薄膜的最小厚度应
9、为(A) l/2.n1 q1q1 n1 l图23.3(B) l/2n.(C) l/4.(D) l/4n.二.填空题1. 如图23.3所示,波长为l的平行单色光垂直照射到两个劈尖上,两劈尖角分别为 q1和q2 ,折射率分别为n1和n2 ,若二者形成干涉条纹的间距相等,则q1 , q2 , n1和n2之间的关系是 .2. 一束白光垂直照射厚度为0.4mm的玻璃片,玻璃的折射率为1.50,在反射光中看见光的波长是 ,在透射光中看到的光的波长是 .3. 空气劈尖干涉实验中,如将劈尖中充水,条纹变化的情况是 ,如将一片玻璃平行的拉开, 条纹变化的情况是 .三.计算题On1n1n1l图23.41. 波长为
10、l的单色光垂直照射到折射率为n2的劈尖薄膜上, n1n2n3,如图23.4所示,观察反射光形成的条纹.(1) 从劈尖顶部O开始向右数第五条暗纹中心所对应的薄膜厚度e5是多少？(2) 相邻的二明纹所对应的薄膜厚度之差是多少？2. 在折射率n=1.50的玻璃上,镀上n=1.35的透明介质薄膜,入射光垂直于介质膜表面照射,观察反射光的干涉,发现对l1=6000的光干涉相消,对l2=7000的光波干涉相长,且在60007000之间没有别的波长的光波最大限度相消或相长的情况,求所镀介质膜的厚度.练习二十四 牛顿环 迈克耳逊干涉仪 衍射现象一.选择题1. 严格地说,空气的折射率大于1,因此在牛顿环实验中,
11、若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去时,干涉圆环的半径将(A) 变小.(B) 不变.(C) 变大.(D) 消失.l1.521.621.621.521.75P图24.12. 在图24.1所示三种透明材料构成的牛顿环装置中,用单色光垂直照射,在反射光中看到干涉条纹,则在接触点P处形成的圆斑为(A) 全明.(B) 全暗.(C) 右半部明,左半部暗.(D) 右半部暗,左半部明.3. 在一块平玻璃片B上,端正地放一个顶角接近于p,但小于p的圆锥形平凸透镜A,在A、B间形成空气薄层,如图24.2所示,当用单色光垂直照射平凸透镜时,从玻璃片的下面可观察到干涉条纹,其特点是图24.2AB(A) 中心暗的同心圆环状条纹
12、,中心密,四周疏.(B) 中心明的同心圆环状条纹,中心疏,四周密.(C) 中心暗的同心圆环状条纹,环间距相等.(D) 中心明的同心圆环状条纹,环间距相等.4. 把观察牛顿环装置中的平凸透镜换成半径很大的半圆柱面透镜, 用单色光垂直照射半圆柱面的平凸透镜时,观察到的干涉条纹的特点是(A) 间隔不等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹,中间密,两边稀.(B) 间隔不等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹,中间稀,两边密.(C) 间隔相等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹.(D) 间隔相等的与圆柱面母线垂直的干涉直条纹.5. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中放入一个折射率为n,厚度为d的透明片后,这条光路的光程增加了(
13、A) 2(n1)d.(B) 2nd.(C) (n1)d.(D) nd.二.填空题1. 用l = 6000 的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个暗环(中央暗斑为第1个暗环)对应的空气膜厚度为 mm.2. 光强均为I0 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 .3. 惠更斯菲涅耳原理的基本内容是:波阵面上各个面积元上，所发出的子波在观察点P的 , 决定了P点的合振动及光强.三.计算题lOA图24.3ln1n1n2n2n2n2图24.41. 图24.3所示为一牛顿环装置,设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触,透镜凸表面的曲率半径是R=400cm,用某单色平行光垂直入
14、射,观察反射光形成的牛顿环,测得第5个明环的半径是0.30cm. (1) 求入射光的波长.(2) 设图中OA=1.00cm,求在半径为OA的范围内可观察到的明环数目. 2. 在如图24.4所示的牛顿环装置中,把玻璃平凸透镜和平面玻璃(设玻璃折射率n1=1.50)之间的空气(n2=1.00)改换成水 (n2 = 1.33 ),求第k 个暗环半径的相对改变量 (rk rk ) / rk .练习二十五 单缝衍射 圆孔衍射 光学仪器的分辨率一.选择题1. 对杨氏双缝干涉的理解应为(A) 杨氏双缝干涉是两狭缝衍射光的干涉,因此干涉条纹的分布受单缝衍射因子的调制.(B) 杨氏双缝干涉完全是两束相干光的干涉.(C) 杨氏双缝干涉是两条单缝的衍射,无干涉.(D) 杨氏双缝干涉是双光束干涉与单缝衍射的迭加.2. 关于半波带正确的理解是(A) 将单狭缝分成许多条带,相邻条带的对应点到达屏上
