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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.3. 如图 22.1 所示,设 s1、 s2 为两相干光源发出波长为 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r ,光程差 和相位差 分别为(A) r = 0 , = 0 , = 0.(B) r = (n1 n2) r , =( n1 n2) r , =2 (n1n 2) r/ .(C) r = 0 , =( n1n 2) r , =2 (n1n 2) r/ .(D) r = 0 , =( n1n 2) r , =2 (n1n 2) r.4. 如图
3、 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:(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) 3.6104m , 3.6104m.(B) 7.2104m , 3.6103m.(C) 7.2104m , 7.2104m.(D) 3
4、.6104m , 1.8104m.二.填空题s1s2n1n2P图 22.1图 22.21. 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 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 = .2. 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.3. 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为 a(a 很
5、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 ，则相邻条纹中心间的距离为 .三.计算题1. 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 l1l 2=3, 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.2. 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 =5000 的单色光垂直照射双缝.(1) 求原点 O(零级明条纹所在处 )上方的第五级明条纹的坐标.
6、(2) 如果用厚度 e=1.0102mm,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. 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 n1n 2n 3, 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)光产生半波损失.2. 波长为 的单色光垂直入射
7、到厚度为 e 的平行膜上,如图 23.2,若反射光消失,则当 n1n 2n 3 时,应满足条件(1)； 当 n1 n2n 3 时应满足条件(2) . 条件(1),条件(2)分别是(A) (1)2ne = k, (2) 2ne = k.s1s2s 屏图 22.3ss 屏图 22.4a As1s2屏图 22.6dD Oxn1n2 dn3 图 23.2(1) (2)n1n2n3图 23.1dOs1s2l1l2s D屏图 22.5(B) (1)2ne = k + /2, (2) 2ne = k+/2.(C) (1)2ne = k /2, (2) 2ne = k.(D) (1)2ne = k, (2)
8、2ne = k /2.3. 由两块玻璃片（n 1 = 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 7000 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,
9、劈尖夹角变小时,条纹变密,条纹向棱边靠拢.5. 一束波长为 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为(A) /2.(B) /2n.(C) /4.(D) /4n.二.填空题1. 如图 23.3 所示 ,波长为 的平行单色光垂直照射到两个劈尖上,两劈尖角分别为 1 和2 ,折射率分别为 n1 和 n2 ,若二者形成干涉条纹的间距相等,则 1 , 2 , n1 和 n2 之间的关系是 .2. 一束白光垂直照射厚度为 0.4m 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
10、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1. 波长为 的单色光垂直照射到折射率为 n2 的劈尖薄膜上, n 1n 2n 3,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 1=6000 的光干涉相消,对 2=7000 的光波干涉相长,且在On1n1n1图 23.4n1 1 1 n1 图 23.360
11、007000 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,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.2. 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 ,但小于 的圆锥形平凸透镜 A
12、,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(A) 中心暗的同心圆环状条纹,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
13、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(A) 2(n1)d.(B) 2nd.(C) (n1) d.1.521.62 1.621.521.75P图 24.1图 24.2ABO A图 24.3n1n1n2n 2 n2n 2图 24.4(D) nd.二.填空题1. 用 = 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 m.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.
14、 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1. 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(n 2=1.00)改换成水 (n2 = 1.33
15、 ),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会聚点的距离之差为入射光波长的 1/2.(B) 将能透过单狭缝的波阵面分成许多条带, 相邻条带的对应点的衍射光到达屏上会聚点的光程差为入射光波长的 1/2.(C) 将能透过单狭缝的波阵面分成条带,各条带的宽度为入射光波长的 1/2.(D) 将单狭缝透光部分分成条带,各条带的宽度为入射光波长的 1/2.3. 波长 = 5000 的单色
