大学物理,光的干涉思考题（ X页）.doc

光的干涉思考题：19.1＞用白色线光源做双缝干涉实验时，若在缝Si Jnlil放一红色滤光片，S?麻面放一绿色 滤光片，问能否观察到干涉条纹？为什么？参考解答：若在两个缝上分别放置红色和绿色滤光片，则叠加的两束光不满足频率相同的相干条 件，所以不能看到干涉条纹19. 2、用图19.17所示装置做双缝干涉实验，是否都能观察到干涉条纹？为什么？ 参考解答：用图19.17 （a）所示装置做双缝干涉实验肯定不能观察到干涉条纹，因为采用普通光源 钠光源要取得相干光，必须是同一原了的同一次发光用面光源岚接照到双缝上，在缝后必 是两个不同原子发光在P点相遇，是非相干叠加正确的装置是在钠光源麻放置一个与双缝平行的单缝，然后再在适当位置放置双缝，这样即 满足了取得相干光的原则，才可观察到干涉条纹用图19.17 （b）所示装置做双缝干涉实验，有可能观察到干涉条纹从激光器中获得相 干光取决于激光器的横模模式如果激光器的发光模式是基横模，则发出的光全是相干光; 如果是其它模式，则必须是相干血积上的点源才是想光光源（即在同一血积上的全相干）19. 3、在水波干涉图样（图19.5）中，平静水面形成的曲线是双曲线，为什么？ 参考解答：因双点源干涉亮纹满足的光程差是：5 一刁=竝 R =0,1,2,3,…暗纹满足的光程差是：厂2-人=（2 + 1）— =0,1,2,3,…相同的光程差r2-f]=C在同一干涉级上。

由解析几何知识知，满足上述关系的点 在空间的轨迹是一组双曲血，在水平面上的截线是一组双曲线4、把一对顶角很小的玻璃棱镜底边粘贴在一起（图1918）做成“双棱镜”，就可以利用 一个普通缝光源S来做双缝干涉实验（菲涅耳双棱镜实验）试在图中画出两相干光源的位 置和它们发出的波的叠加干涉区域参考解答：（略）5、如果两束光是相干的，在两束光重蒂处总光强如何计算？如果两束光是不相干的，又怎 样计算？（分别以h和【2表示两束光的光强）参考解答：/ =人 + 厶 + cosA如果两束光是相干的，则在两朿光重叠处为相干叠加，总光强为A0 =(02 一) 一〒(fhr2 - n\ri)/t式中，（p2 —（p、 两相干光的初相差；n2r2 -nAi\ 两相干光的光稈差；几为真空波长如果两朿光是非相干的，则干涉项为零，在两朿光重叠处为非相干叠加，总光强为/彳+厶6、在双缝干涉实验中，（1） 当缝间距d不断增大时，干涉条纹如何变化？为什么？（2） 当缝光源S在平行于双缝屏面向下或向上移动时，干涉条纹如何变化？（3） 把缝光源S逐渐加宽时，干涉条纹将如何变化？参考解答：干涉条纹的变化决定于两束相干光光稈差的变化，在缝光源S对双缝完全对称的条件下， 该光程差决定于两束光到达观察屏上P点的光程打“2的不同。

由X- rx = d sin & u d • tan & = d •—D 知，亮纹所在位置的坐标 x = k 牛 R=0,l,2,… 相邻条纹的间距为 2 = 2入从中可知：（1） 在保持九和D不变的情况下,将缝间距d不断增大,干涉条纹将向中间密集又由条 纹间距式知，缝间距d不断增大，条纹间距将变小，耶上条纹变的密集综合可知，随着缝 间距d不断增大，屏上的干涉条纹将向坐标原点处密集2） 当缝光源S在平行于双缝屏面向下或向上移动时，点源相对于双缝不再对称，使两束 光在双缝前就已有了光程差，那么零级亮纹（即两光等光程处）将离开原点向上或向下移动, 所以条纹整体也将随Z向上或向下移动3） 这是光的空间相干性的问题缝光源S逐渐加宽时，将缝光源看成许许多多平行于缝 的线光源组成，每一线光源都将在屏上产生一组干涉条纹，由于各线源相对于双缝的位置不 同，因而各自形成的条纹将会错开当两边缘线光源的干涉条纹错开一级时，整个观察屏上 将是均匀的光强分布，再也看不到干涉条纹了D考虑空间相干性问题，理论给出光源线度的极限宽度是%=——几,若光源实际线度 db>b.,就观察不到干涉条纹了为观察到清晰的干涉条纹，实验上通常取b

分析条纹动态变化的依据仍然是相干光的光稈差观察玻璃劈尖表血反射光的干涉， 第k级亮纹满足2务+^/2 = U,式中，鞋是第k级亮纹对应的空气膜厚度相邻亮纹的间距是A/ = A/2^,其中，&是劈尖的契角若把尖劈上表面向上缓慢地平移，则契角&保持不变，即条纹疏密程度不变；同时，由 光程差关系式知，随着厚度的增加，第k级亮纹对应的空气膜厚度乞应向劈尖的契角方向（棱边）移动因此，该情况下将观察到条纹整体向劈尖的契角方向（棱边）移动反Z, 若把尖劈上表曲向下缓慢地平移，则将观察到条纹報体向上移动（背离棱边）若把劈尖角逐渐增大，相邻亮纹间距的关系式知，条纹间距将减小，条纹将随Z变得 密集，同时，在上表面逐渐仰起后，空气薄膜厚度增加，第k级亮纹对应的空气膜厚度乞应 向劈尖的契角方向（棱边）移动因此，该情况下将观察到条纹整体向劈尖的契角方向（棱 边）密集反Z,若把劈尖角逐渐减小，则将观察到報体背离劈尖的契角方向（棱边）移动 并变得稀疏用两块玻璃片叠在一形成空气尖劈观察干涉条纹时，如果发现条纹不是平行的直条，而 是弯弯曲曲的线条，试说明两玻璃片相对的两面有什么特殊z处？参考解答：用两块玻璃片叠在一形成空气尖劈观察干涉条纹，是等厚干涉，即相等的厚度对应相同 的光程羌，有相等的干涉结果。

如果发现条纹不是平行的直条，而是弯弯曲曲的线条，则说 明两玻璃表面并不严格平行，或者说，两玻璃表面上的平整度不够若肉眼可观察半个条纹 间距的弯曲，则对应空气薄膜厚度的变化为2/4,即可辨别出如此精度的表面不平報度9、 隐形飞机所以很难为敌方雷达发现，可能是由于飞机表面涂敷了一层介电质（如册料或 橡胶）从而使入射的雷达波反射极微试说明这层介电质可能是怎样减弱反射波的参考解答：隐形飞机的隐行原理有多种，在木题的范围里，可能是可以利用表面镀电介质层，利用 电介质层上下表血反射的雷达波干涉相消了，因而反射波极弱也可能是电介质层的吸收作 用，吸收入射波的能量因而减小了反射波的强度10、 在双缝干涉实验中，如果在上方的缝后面贴一片薄的透明云母片，干涉条纹的间距有无 变化？条纹的位置有无变化？参考解答：如果在上方的缝后面贴一片厚度为t的薄透明云母片，则从两缝到达屏上P点的光程差 为5 =乙一（斤一『+ m）=厂2 _ r\ _ （n _ I" = d sin & _（n — l）r对第k级亮纹中心，应有 = d sin Ok -{n- l）r = kA可得cl sin 6k =U + （h-l）r,第第k级亮纹中心的位置心=Dsin3k = —[U + （-l）r]d两相邻亮条纹的间距为 \x = Xg_x严晋九可知，在上方的缝示面贴一薄透明云母片后，亮纹的位置a （1即条纹位置向上移动了一•段距离，而条纹间距不变。