第18章光的干涉

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1、第18章光的干涉思考題18-1有兩盞鈉光燈，它們發(fā)出光的波長相同，則在兩盞燈光的重疊區(qū)域能否產(chǎn)生干涉？為什么？答：兩盞波長相同的鈉光燈的燈光重疊區(qū)域不能產(chǎn)生干涉.兩束光干涉的條件是振動(dòng)方向相同、頻率相同、相位差恒定，兩盞鈉光燈的波長相同，但其相位差是隨機(jī)的，故不能產(chǎn)生干涉.18-2在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，若單色光源S到兩縫S1和S2的距離相等，則干涉條紋的中央明紋位于x=0處，現(xiàn)將光源S向上側(cè)移動(dòng)，則中央明紋將向哪側(cè)移動(dòng)？干涉條紋間距又如何變化？答：將光源S向上側(cè)移動(dòng)，則中央明紋將向下側(cè)移動(dòng).干涉條紋間距不變.18-3如圖18-

2、16所示，楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，在一條光路上插入一塊玻璃，則原來位于中央的干涉明紋將向哪側(cè)移動(dòng)？圖18-16思考題18-3用圖答：在下側(cè)的一條光路上插入一塊玻璃，則原來位于中央的干涉明紋將向下側(cè)移動(dòng).18-4若將楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)裝置從空氣中移到水中，觀察屏上的干涉條紋有何變化？答：將楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)裝置從空氣中移到水中，干涉條紋分布和空氣中基本一致，只是條紋間距變窄.18-5勞埃德鏡實(shí)驗(yàn)得到的干涉圖樣和楊氏雙縫干涉圖樣有何不同之處？答：勞埃德鏡實(shí)驗(yàn)所得的干涉圖樣，除了屏幕和鏡面的接觸位置N點(diǎn)為暗紋外，還和楊氏雙縫干涉圖樣有所不同，它只在

3、N的一側(cè)有干涉圖樣，而楊氏干涉條紋則對(duì)稱地分布在O點(diǎn)的兩側(cè).18-6為什么光在普通厚度的玻璃板的兩個(gè)表面反射時(shí)不能形成干涉條紋？11答：因?yàn)楣庠谄胀ê穸鹊牟ＡО宓膬蓚€(gè)表面反射時(shí)，反射光之間的光程差遠(yuǎn)大于光相干長度，因此不能形成干涉條紋.18-7如果劈尖是用玻璃制成的，并將其置于空氣中，那么劈尖棱邊處的干涉條紋是明紋還是暗紋？此時(shí)，劈尖上、下表面反射的光的光程差為多少？答：劈尖棱邊處的干涉條紋是暗紋.因?yàn)榕饫膺吿幍暮穸入S然為零，但由于上下表面反射情況不同，存在半波損失.垂直入射時(shí)，玻璃劈尖上、下表面反射的光的光程差為.18

4、-8劈尖和牛頓環(huán)都是等厚干涉，為什么劈尖干涉中條紋間距是相等的，而牛頓環(huán)的條紋間距是不等的？答：因?yàn)榕獾膬蓚€(gè)面都是平面，因此產(chǎn)生相同光程差（也即高度變化）對(duì)應(yīng)的位置變化是相同的，故劈尖干涉中條紋間距是相等的.而產(chǎn)生牛頓環(huán)的兩個(gè)面一個(gè)是平面，一個(gè)是球面，因此產(chǎn)生相同光程差（也即高度變化）對(duì)應(yīng)的位置變化是不同的，牛頓環(huán)的條紋間距是不等的.18-9利用空氣劈尖的等厚干涉條紋可以檢測(cè)工件表面極小的加工紋路.在經(jīng)過精密加工的工件表面上放一光學(xué)平晶，使它們之間形成空氣劈尖，用單色光垂直照射玻璃平晶，并在顯微鏡下觀察到干涉條紋如圖18

5、-17所示，試根據(jù)干涉條紋的彎曲方向，判斷工件的表面是凸的還是凹的？圖18-17思考題18-7用圖答：在理想情況下，在空氣劈形膜上觀察到的等厚條紋應(yīng)為平行于棱邊的直條紋?，F(xiàn)在，有局部條紋向偏離棱邊的方向彎曲，說明在工件表面的相應(yīng)位置處有一條垂直于棱邊的不平的紋路。由于同一條等厚條紋對(duì)應(yīng)于相同的膜厚度，因此在圖中所示的同一條紋上，彎離棱邊的部分與直的部分對(duì)應(yīng)的膜厚度應(yīng)該相等。在理想情況下，離開棱越遠(yuǎn)，膜的厚度應(yīng)該越大；而現(xiàn)在在同一條紋上遠(yuǎn)離棱邊處與近棱邊處膜的厚度卻是相等的，這說明工件表面的紋路是凸出來的。18-10什么是相

6、干長度？它和譜線寬度有何關(guān)系？答：在相干時(shí)間內(nèi)波列傳播的距離稱為相干長度，相干長度也即波列長度L0.波列長度與譜線寬度成反比，即光源的單色性好，光源的譜線寬度Dl就小，波列長度就長.11習(xí)題18-1楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間距d=0.7mm，雙縫屏到觀察屏的距離D=5m，試計(jì)算入射光波波長分別為488nm、532nm和633nm時(shí)，觀察屏上干涉條紋的間距Dx.解：已知d=0.7mm，D=5m，=488nm、=532nm和=633nm，由楊氏雙縫干涉的條紋間距公式得18-2利用楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量單色光波長.已知雙縫間距

7、d=0.4mm，雙縫屏到觀察屏的距離D=1.2m，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)得10個(gè)條紋的總寬度為15mm，求單色光的波長l.解：已知d=0.4mm，D=1.2m，10=15mm，由楊氏雙縫干涉的條紋間距公式得18-3楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間距d=3.3mm，雙縫屏到觀察屏的距離D=3m，單色光的波長l=589.3nm.（1）求干涉條紋的間距Dx；（2）若在其中一個(gè)狹縫后插入一厚度h=0.01mm的玻璃平晶，試確定條紋移動(dòng)的方向；（3）若測(cè)得干涉條紋移動(dòng)了4.73mm，求玻璃平晶的折射率.解：（1）已知d=3.3mm，D=3m，

8、l=589.3nm，由楊氏雙縫干涉的條紋間距公式11得（2）若在下側(cè)的縫S2后插入一厚度h=0.01mm的玻璃平晶.此時(shí)，從S1和S2到屏幕上的觀測(cè)點(diǎn)P的光程差為零級(jí)亮紋相應(yīng)于=0，其位置應(yīng)滿足與原來零級(jí)亮紋位置滿足的相比可以看出，在放置介質(zhì)片之后，零級(jí)亮紋應(yīng)該向下側(cè)移動(dòng)。（3）在沒有放置介質(zhì)片時(shí)，k級(jí)