第二章 光的干涉與干涉儀

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1、第二章光的干涉與干涉儀一、光波干涉基本理論1、當(dāng)兩個或多個光波在空間某區(qū)域疊加時，在疊加區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的各點(diǎn)強(qiáng)度穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布現(xiàn)象稱為光波干涉。2、干涉系統(tǒng)的三要素為光源、干涉裝置、干涉場。光波相干的必要條件有頻率相同、位相差恒定、非正交偏振光。光波相干的補(bǔ)充條件有兩列光波的光程差小于光波的波列長度、兩列光波的振幅不能相差太大。3、將一個光波分離成兩個相干光波，常用的方法有分波陣面法、分振幅法；讓光波通過并排的兩個小孔或利用反射和折射的方法把光波的波前分割為兩個部分的方法稱為：分波前法。利用兩個部分反射的表面通過振幅分割產(chǎn)生兩個反射光波或兩個透射光波的方法稱為：分振幅法。典型的分波前干涉實(shí)驗(yàn)

2、有楊氏干涉實(shí)驗(yàn)、菲涅爾雙面鏡、菲涅爾雙棱鏡等。典型的分振幅干涉實(shí)驗(yàn)有等傾干涉、等厚干涉。4、二、雙光束干涉—分波前干涉、分振幅干涉1、分波前干涉---楊氏干涉1、楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫后各置一個完全相同的偏振片，其偏振化方向與縫呈90°和0°角，則屏上干涉條紋，平均亮度。2、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰亮條紋和暗條紋的間隔與下列哪一種因素?zé)o關(guān)。A、干涉級次B、光波長C、屏幕到雙縫的距離D、雙縫的間隔3、4、5、干涉場中點(diǎn)P附近的條紋清晰度采用來量度，即。7、兩列相干波的振幅比為4、1.5和0.2時，干涉條紋對比度分別是、、。8、9、寬度為b的擴(kuò)展光源照明，光波場的橫向相干寬度為；兩孔的距離為d

3、，光源的臨界寬度為。10、光譜寬度為Δλ的準(zhǔn)單色光源，能產(chǎn)生干涉條紋的最大光程差稱為相干長度，為。11、氪同位素橙黃色譜線波長為605nm，譜線寬度為，其相干長度為，相干時間為：。2、分振幅干涉--等傾干涉1、平行平板的等傾干涉圖樣定域在。A．無窮遠(yuǎn)B．平板上界面C．平板下界面D．自由空間2、3、等傾干涉圖樣中心圓環(huán)級次內(nèi)外，干涉條紋內(nèi)外。4、3、分振幅干涉--等厚干涉1、2、3、如圖所示，一光學(xué)平板玻璃A與待測工件B之間形成空氣劈尖，如果將劈尖的空氣換成水，且平行入射光有足夠的相干長度,波長和入射角度等條件不變，則總的等厚干涉條紋數(shù)量將A。A.增加B.減少C.不變D.不確定4、如圖所示

4、，左圖是干涉法檢查平面示意圖，右圖是得到的干涉圖樣，則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是___下凹______。（填“上凸”或“下凹”）5、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中所觀察到的條紋屬干涉條紋。（等傾或等厚）6、等傾干涉條紋與牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)觀察到條紋的相同點(diǎn)：、，不同點(diǎn)。7、在白熾光入射的牛頓環(huán)中，同級圓環(huán)中相應(yīng)于顏色蘭到紅的空間位置是。A．由外到里B．由里到外C．不變D．隨機(jī)變化8、把一平凸透鏡放在平玻璃上，構(gòu)成牛頓環(huán)裝置，當(dāng)平凸透鏡慢慢地向上平移時，由反射光形成的牛頓環(huán)B。A.向中心收縮，條紋間隔不變B.向中心收縮，環(huán)心呈明暗交替變化C.向外擴(kuò)張，環(huán)心呈明暗交替變化D.向外擴(kuò)張，條紋間隔變大9、4、分振幅干

5、涉--干涉儀1、邁克爾遜干涉儀可動反光鏡移動了0.310mm,干涉條紋移動了1250條，則所用單色光波長為。2、在光學(xué)零件檢驗(yàn)中，常采用泰曼干涉儀產(chǎn)生的等厚干涉條紋對零件質(zhì)量做綜合檢驗(yàn)。三、多光束的干涉--1、多光束干涉1、多光束干涉條紋的特點(diǎn)是同心圓環(huán)、內(nèi)高外低、內(nèi)疏外密、條紋細(xì)銳明亮；2、F-P干涉儀1、F-P腔兩內(nèi)腔面距離h增加時，其自由光譜范圍。A．恒定不變B．增加C．下降D．=02、F-P腔反射率R增加時，條紋位相差半寬度、其分辨能力D。A．下降B．恒定不變C．趨于零D．增加3、4、在白光入射F-P腔形成的的干涉圖樣中，同一級彩色圓環(huán)中相應(yīng)于顏色從蘭色變化到紅色的空間位置是A。

6、A．由外到里B．由里到外C．不變D．隨機(jī)變化5、F-P干涉儀條紋的精細(xì)度為S，相鄰兩條紋間的位相差距離2pi和條紋的位相差半寬度來表示條紋的銳度，進(jìn)取決于反射率R。3、光學(xué)薄膜1、當(dāng)單色平面波正入射至薄膜，薄膜的光學(xué)厚度為λ/4，且n0＜n＞nG，當(dāng)介質(zhì)膜的折射率為，此時薄膜的反射率有最小值，該膜稱為增透膜。2、當(dāng)單色平面波正入射至薄膜，薄膜的光學(xué)厚度為λ/4，且n＞nG＞n0，此時薄膜的反射率有極大值，該膜稱為增反膜。3、4、六、計算題1、楊氏干涉：3.1與3.4（畫出楊氏干涉裝置，已知孔距、屏距、條紋間距，求波長；添加透明薄片，干涉條紋移動，求薄片厚度；點(diǎn)源移動，求干涉條紋移動距離）

7、楊氏雙孔干涉實(shí)驗(yàn)中，兩孔的間距為0.4mm，觀察屏至小孔所在平面的距離為1m，在觀察屏上測得干涉條紋的間距為1.5mm，回答下列問題：（1）畫出楊氏實(shí)驗(yàn)裝置簡圖；（示意畫出雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，觀察平面上干涉條紋的形狀和分布）。（2）試求入射光波的波長；（3）若用折射率為1.5的透明薄片貼住其中一個小孔時，發(fā)現(xiàn)屏上條紋移動了2mm，則該薄片的厚度為多少？（4）若點(diǎn)源向下移動2mm，干涉條紋如何變化？變化量為多少；（5）若點(diǎn)源橫向擴(kuò)展成線光