大学物理光学光的干涉习题学习教案.ppt

会计学1大学大学(dàxué)物理光学光的干涉习题物理光学光的干涉习题第一页，共17页3、如图所示，折射率为n2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的介质的折射率分别为n1和n3，已知n 1< n 2> n3若用波长(bōcháng)为的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是n1n2n3①②e[ B ] 4、在迈克尔干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长，则薄膜的厚度是[ D ]第1页/共16页第二页，共17页5、如图所示假设两个同相的相干点光源S1和S2，发出波长为的光A是它们(tā men)连线的中垂线上的一点若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的相位差=--------若已知=500nm，，A点恰为第四级明纹中心，则 e = ------- AS1S2ne第2页/共16页第三页，共17页6．观察肥皂液膜的干涉时，先看到膜上有彩色条纹，然后条纹随膜的厚度变化而变化当彩色条纹消失膜面呈黑色时，肥皂膜随即(suíjí)破裂，为什么？分析(fēnxī)：白光在肥皂膜上、下表面的反射光相干，其中干涉相长的成分显色。

随着膜厚度变化，干涉相长的频率在变化，因此彩色条纹也在不断变化当膜厚度趋于0时，光程差只剩半波损失引起的  /2，各种频率成分都干涉相消，此时膜呈黑色，也面临着破裂a)7．两块平玻璃板构成的劈尖干涉装置发生如下变化，干涉条纹将怎样变化？（１）上面的玻璃略向上平移；（２）上面的玻璃绕左侧边略微转动，增大劈尖角；（３）两玻璃之间注入水；（４）下面的玻璃换成上表面有凹坑的玻璃第3页/共16页第四页，共17页二、计算题例题1 如图所示，用波长为  的单色光照射双缝干涉实验装置并将一折射率为 n ，劈尖角为 ( 很小)的透明(tòumíng)劈尖b 插入光线2 中设缝光源S和屏C上的O点都在双缝S1和S2 的中垂线上问：要使O点的光强由最亮变为最暗，劈尖b 至少向上移动多大距离d (只遮住S2)Cb第4页/共16页第五页，共17页解：CbO点从最明到最暗，则是劈尖向上移产生(chǎnshēng)的附加程差为：dl第5页/共16页第六页，共17页例题2 折射率为1.6的两块标准平面玻璃板之间形成—个劈尖 (劈尖角很小)．用波长的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹假如在劈尖内充满n =1.40的液体时的相邻明纹间距比劈尖内是空气时的间距缩小 ，那么劈尖角应是多少?解：空气劈尖时，间距 液体劈尖时，间距 　　　　 间距缩小：第6页/共16页第七页，共17页。

例题3 用波长为 的平行光垂直照射图中所示的装置，观察空气薄膜上、下表面反射光形成的等厚干涉条纹试在装置图下方的方框(fānɡ kuànɡ)内画出相应干涉条纹只画暗条纹，表示出它的形状、条数和疏密7  /4柱面平凹透镜球面(qiúmiàn)平凹透镜第7页/共16页第八页，共17页例题4 在图示的牛顿环装置中，把玻璃平凸透镜和平面玻璃（设玻璃折射率 ）之间的空气( )改换(gǎihuàn)成水（ ）；求：第k个暗环半径的相对改变量rROh几何关系牛顿环半径明暗空气换水后光程差解：暗纹公式暗纹时第8页/共16页第九页，共17页例题5．在双缝实验中，单色光源 和两缝 、 的距离分别为 l1和 l2，并且 ，双缝之间的距离为d ，双缝到屏幕的距离为D ( D>> d).如图，求：1） 零级明纹到屏幕中内O的距离；2）相邻明纹间的距离解：如图所示，零级(línɡ jí)明纹中心的位置为P01)又因为零级明纹：2）由扬氏双缝干涉光程差公式：光强极大时：可得各级明纹的位置为：所以相邻明纹的间距为：第9页/共16页第十页，共17页。

例题5. 折射率为的玻璃片上,镀一层折射率为1.38 的薄膜,为了(wèi le)使波长为520nm的光反射减到小 求: 膜的最小厚度？要使光的反射减到最小就是要使入射波与反射波波长相差半波长 的奇数倍 即:解得 :由此可得反射最小满足 :当k=1时，厚度最小 :所以光程差不必考虑半波损失于是光程差为 :解 :顺着光到达的介质的先后顺序 ,折射率由小到大排列空气n1 = 1薄膜 n2 = 1.38玻璃 n3 = 1.5半波损失半波损失h第10页/共16页第十一页，共17页反射光干涉相长满足 :可得,只有k = 2时, =457.6nm, 可见光波段 ,蓝光由题意(tí yì)知：h = 340nm, n2=1.33, n1=1, i1=60例题6.厚度(hòudù)为340nm,折射率为的薄膜,放在日光下 问: 在视线与薄膜的法线成 60的地方观察反射光, 该处膜呈什么颜色?解：此属于等倾干涉现象， 反射波有半波损失 光程差：所以解得：第11页/共16页第十二页，共17页例6　从小孔A发出的两束波长为  的光在真空中传播，其中一束光在镜面上B 点反射，另一束光穿过长为 、折射率为 的介质，两束光在 c 点相遇，如附图所示。

求: 这两束光的光程差?L/2LABC600600解: 光线1在B点反射有半波损失，其光程为　光线2通过介质，光程有改变，其光程为二光束的光程差为：12第12页/共16页第十三页，共17页1．用双缝干涉实验测某液体的折射率n , 光源为单色光，观察(guānchá)到在空气中的第三级明纹处正好是液体中的第四级明纹，试求n=?2．波长l=550 nm的单色光射在相距(xiāngjù)d=2×10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m 求：(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度为e=×10-6m,折射率为n的云母片覆盖上面的一条缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？S1S2r1r2OP测试题第13页/共16页第十四页，共17页液体中双缝干涉条纹第四级明纹位置: 由题意 1解：空气中双缝干涉条纹第三级明纹位置: 得：1．用双缝干涉实验测某液体的折射率n , 光源(guāngyuán)为单色光，观察到在空气中的第三级明纹处正好是液体中的第四级明纹，试求n=?第14页/共16页第十五页，共17页(2)如图所示，P点为零级(línɡ jí)明纹应满足 （n-1）e + r1 = r2 ① 其中r1>>e。

设未覆盖云母片时P点为第k级明纹，则应有 r2-r1=kl ②将②代入① 式得 (n-1)e=kl所以 则中央明纹两侧(liǎnɡ cè)的两条第10级明纹中心的间距等于 即零级(línɡ jí)明纹移到第7级明纹处2.解：（1）由杨氏双缝干涉知相邻两条纹在屏上的间距为S1S2r1r2OP第15页/共16页第十六页，共17页内容(nèiróng)总结会计学膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的相位差=--------分析：白光在肥皂膜上、下表面的反射光相干，其中干涉相长的成分显色7．两块平玻璃板构成的劈尖干涉装置发生如下变化，干涉条纹将怎样变化内充满(chōngmǎn)n =1.40的液体时的相邻明纹间距比劈尖内是空。

要使光的反射减到最小就是要使入射波与反射波波长相差其中r1>>e第十七页，共17页。