光干涉独立作业

1、光的干涉教学要求光的干涉教学要求1.理解相干光的条件和获得相干光的两类方法；理解相干光的条件和获得相干光的两类方法；2.理解光程的物理意义理解光程的物理意义, 熟练掌握光程、光程差的计算熟练掌握光程、光程差的计算 和光程差与干涉条纹的关系，掌握半波损失；和光程差与干涉条纹的关系，掌握半波损失；3.熟练掌握杨氏干涉实验装置、干涉条纹的分布规律熟练掌握杨氏干涉实验装置、干涉条纹的分布规律 及相关的计算；及相关的计算； 4.掌握薄膜等厚干涉条纹和等倾干涉条纹的主要规律掌握薄膜等厚干涉条纹和等倾干涉条纹的主要规律; 熟练掌握劈尖熟练掌握劈尖(i=0)、牛顿环牛顿环(i=0)、平行膜的计算；平行膜的计算

2、；5.掌握干涉条纹的可见度、空间相干性和时间相干性掌握干涉条纹的可见度、空间相干性和时间相干性; 6.掌握迈克耳逊干涉仪的构造和原理；掌握迈克耳逊干涉仪的构造和原理； 7.掌握多光束干涉条纹分布的特点掌握多光束干涉条纹分布的特点; 掌握振幅矢量法。掌握振幅矢量法。 (1)光的干涉基本思路光的干涉基本思路 关键是计算两束相干光的光程差和判断明纹、关键是计算两束相干光的光程差和判断明纹、暗纹的条件暗纹的条件 搞清题目所涉及的内容搞清题目所涉及的内容, 确定已知条件确定已知条件, 适当地适当地运用一些近似计算的方法运用一些近似计算的方法, 在比较反射光的光程差在比较反射光的光程差时必须考虑是否存在时

3、必须考虑是否存在 /2的附加光程差的附加光程差(2)一、选择题一、选择题 1.在双缝干涉实验中在双缝干涉实验中, 中央明条纹的光强为中央明条纹的光强为I0 若遮若遮 住一条缝住一条缝, 则原中央明条纹处的光强为则原中央明条纹处的光强为 (A) 2I0 (B) I0 (C) I0/2 (D) I0 /4 2.在观察等倾干涉时在观察等倾干涉时, 所用的光源所用的光源 (A)必须是点光源必须是点光源 (B)必须是单色光源必须是单色光源 (C)若是宽广光源若是宽广光源, 必须是单色光源必须是单色光源 (D)可以是宽广的复色光源可以是宽广的复色光源 3.厚的薄膜观察不到干涉厚的薄膜观察不到干涉, 这是因

4、为这是因为 (A)薄膜太厚薄膜太厚,上下表面反射光不能叠加产生干涉上下表面反射光不能叠加产生干涉 (B)薄膜太厚薄膜太厚,上下表面反射光光程差超过相干长度上下表面反射光光程差超过相干长度 (C)薄膜太厚薄膜太厚,条纹太密条纹太密,无法区分无法区分 (D)薄膜太厚薄膜太厚,条纹太稀条纹太稀,视场中只有一条干涉条纹视场中只有一条干涉条纹光的干涉独立作业光的干涉独立作业(3) 4.在迈克尔逊干涉仪的一支光路中在迈克尔逊干涉仪的一支光路中, 放入一片折射率放入一片折射率 为为n的透明薄膜后的透明薄膜后, 测出两束光的光程差的改变量测出两束光的光程差的改变量 为一个波长为一个波长 , 则薄膜的厚度是则薄

5、膜的厚度是 (A) /2 (B) /(2n) (C) /n (D) /2(n-1) 二、填空题二、填空题 1.波长波长 的单色光在折射率的单色光在折射率n的介质中的介质中, 由由A点传到点传到 B点点, 若相位差改变若相位差改变 , 则光程差改变了则光程差改变了_ , 光从光从A到到B的几何路程是的几何路程是_ 。 2.在杨氏双缝实验中在杨氏双缝实验中, 通过空气后通过空气后, 在屏幕上在屏幕上P点处为点处为 第三级明条纹第三级明条纹;若将整个装置放于某种透明液体中若将整个装置放于某种透明液体中, P点为第四级明条纹点为第四级明条纹, 则液体的折射率为则液体的折射率为_。(4) 3.用波长用波

6、长 的单色光垂直照射如图所示的单色光垂直照射如图所示 的劈尖膜的劈尖膜(n1n2n3), 观察反射光干观察反射光干 涉涉, 劈尖角为劈尖角为_条纹条纹, 从劈尖顶从劈尖顶算起算起, 第第2条明纹中心所对应的厚度为条明纹中心所对应的厚度为_。1n3n2n 4.如图所示如图所示, 当单色光垂直入射时当单色光垂直入射时, 在两在两 块平晶之间产生块平晶之间产生_干涉条纹干涉条纹; 若若 L变小变小, 则在则在L范围内干涉条纹的数目范围内干涉条纹的数目 _, 条纹间距条纹间距_。L三、计算题三、计算题 1.用很薄的玻璃片用很薄的玻璃片(n=1.58)覆盖在杨氏双缝实验中的覆盖在杨氏双缝实验中的 一条缝

7、上一条缝上, 这时屏幕上的中央明条纹中心为原来第这时屏幕上的中央明条纹中心为原来第7级明条纹中心所占据级明条纹中心所占据, 若入射波的波长若入射波的波长 =550nm 求求: 玻璃片的厚度。玻璃片的厚度。(5) 2.用用 =600nm光垂直照射由两块平板玻璃构成的空光垂直照射由两块平板玻璃构成的空 气劈尖气劈尖, 劈尖角劈尖角 =2 10-4rad , 改变劈尖角改变劈尖角, 相邻两相邻两 明条纹间距缩小了明条纹间距缩小了1mm, 求求: 劈尖角的改变量。劈尖角的改变量。 3.牛顿环实验中牛顿环实验中, 当透镜和玻璃之间充以某种液体时当透镜和玻璃之间充以某种液体时, 第第10个亮环直径由个亮环

8、直径由d10=1.4 10-2m变为变为 d10=1.27 10-2m, 求求: 这种液体的折射率。这种液体的折射率。(6)4.借助于滤光片从白光中取得蓝绿色光作为扬氏干涉借助于滤光片从白光中取得蓝绿色光作为扬氏干涉 的光源的光源, 其波长范围其波长范围 =100nm ,平均波长平均波长 =490nm, 求求:干涉条纹大约从第几级开始变得模糊不清干涉条纹大约从第几级开始变得模糊不清?5. A soap film surrounded by air has an index of refraction of 1.34. If a region of the film appears bright

9、 red 0=633nm in normally reflected light, what is its minimum thickness there?6. Frings are observed when a parrallel beam of light of wavelength 500 nm is incident perpendicularly onto a wedge-shaped film with an index of refraction of 1.5. What is the angle of the wedge if the fringe separation is

10、 1/3 cm?7. A Michelson Interferometer is illuminated with monochromatic light. One of its mirrors is then moved 2.53 x 10-5 m, and it is observed that 92 fringe-pairs, bright and dark, pass by in the process. Determine the wavelength of the incident beam.光的干涉参考答案光的干涉参考答案一、选择题一、选择题三、计算题三、计算题二、填空题二、填空

11、题1. (D) 2. (D) 3. (B) 4. (D)1. /2, /(2n); 2. 4/3; 3.明明, /(2n2); 4. 等厚等厚, 不变不变, 变小变小 1.提示提示:波璃片使得中央明纹的光程差为波璃片使得中央明纹的光程差为(n-1)h,与原与原 第第7级的光程差级的光程差7 相等相等,即即(n-1)h=7 ,故故 h=6600nm2.提示提示:先求先求 对应的相邻两明纹间距对应的相邻两明纹间距lel.sinm1051223 nnl(7)条纹数总厚度相条纹数总厚度相邻条纹厚度差邻条纹厚度差再求对应缩小再求对应缩小1mm后的劈尖角为后的劈尖角为 n2101105133.rad106

12、4 rad1044 3.提示提示:牛顿环亮纹的直径为牛顿环亮纹的直径为,)(212122kRkdk 充以充以n介质后介质后,牛顿环亮纹的直径为牛顿环亮纹的直径为,)(212122knRkdk 261210210./ddn(8)4.提示提示: 设蓝绿波长上设蓝绿波长上,下限分别为下限分别为nm5402/max nm4402/min 设从第设从第k级变得模糊不清级变得模糊不清minmax)1( kk4 . 4minmaxmin k取取k=55. A soap film surrounded by air has an index of refraction of 1.34.If a region

13、of the film appears bright red (0=633nm)in normallyReflected light, what is its minimum thickness there? (7.26)Here 1.00 1.00, = 2 n e + /2 = k with k=1,e =(1 - 1/2)(633 nm) / 2(1.34)=118nm.6. Fringes are observed when a parallel beam of light of wavelength 500 nm is incident perpendicularly onto a

14、wedge-shaped film with an index of refraction of 1.5.What is the angle of the wedge if the fringe separationis 1/3 cm? (7.33)nnL2sin2nL2 = 5 x 10-5 rad = 10.2 seconds 7. A Michelson Interferometer is illuminated with monochromatic light. One of its mirrors is then moved 2.53 x 10-5 m, and it is observed