第18章光的干涉

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1、第18章光的干涉思考题18-1有两盏钠光灯，它们发出光的波长相同，则在两盏灯光的重叠区域能否产生干涉？为什么？答：两盏波长相同的钠光灯的灯光重叠区域不能产生干涉.两束光干涉的条件是振动方向相同、频率相同、相位差恒定，两盏钠光灯的波长相同，但其相位差是随机的，故不能产生干涉.18-2在杨氏双缝实验中，若单色光源S到两缝S1和S2的距离相等，则干涉条纹的中央明纹位于x=0处，现将光源S向上侧移动，则中央明纹将向哪侧移动？干涉条纹间距又如何变化？答：将光源S向上侧移动，则中央明纹将向下侧移动.干涉条纹间距不变.18-3如图18-

2、16所示，杨氏双缝实验中，在一条光路上插入一块玻璃，则原来位于中央的干涉明纹将向哪侧移动？图18-16思考题18-3用图答：在下侧的一条光路上插入一块玻璃，则原来位于中央的干涉明纹将向下侧移动.18-4若将杨氏双缝实验装置从空气中移到水中，观察屏上的干涉条纹有何变化？答：将杨氏双缝实验装置从空气中移到水中，干涉条纹分布和空气中基本一致，只是条纹间距变窄.18-5劳埃德镜实验得到的干涉图样和杨氏双缝干涉图样有何不同之处？答：劳埃德镜实验所得的干涉图样，除了屏幕和镜面的接触位置N点为暗纹外，还和杨氏双缝干涉图样有所不同，它只在

3、N的一侧有干涉图样，而杨氏干涉条纹则对称地分布在O点的两侧.18-6为什么光在普通厚度的玻璃板的两个表面反射时不能形成干涉条纹？11答：因为光在普通厚度的玻璃板的两个表面反射时，反射光之间的光程差远大于光相干长度，因此不能形成干涉条纹.18-7如果劈尖是用玻璃制成的，并将其置于空气中，那么劈尖棱边处的干涉条纹是明纹还是暗纹？此时，劈尖上、下表面反射的光的光程差为多少？答：劈尖棱边处的干涉条纹是暗纹.因为劈尖棱边处的厚度随然为零，但由于上下表面反射情况不同，存在半波损失.垂直入射时，玻璃劈尖上、下表面反射的光的光程差为.18

4、-8劈尖和牛顿环都是等厚干涉，为什么劈尖干涉中条纹间距是相等的，而牛顿环的条纹间距是不等的？答：因为劈尖的两个面都是平面，因此产生相同光程差（也即高度变化）对应的位置变化是相同的，故劈尖干涉中条纹间距是相等的.而产生牛顿环的两个面一个是平面，一个是球面，因此产生相同光程差（也即高度变化）对应的位置变化是不同的，牛顿环的条纹间距是不等的.18-9利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面极小的加工纹路.在经过精密加工的工件表面上放一光学平晶，使它们之间形成空气劈尖，用单色光垂直照射玻璃平晶，并在显微镜下观察到干涉条纹如图18

5、-17所示，试根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件的表面是凸的还是凹的？图18-17思考题18-7用图答：在理想情况下，在空气劈形膜上观察到的等厚条纹应为平行于棱边的直条纹。现在，有局部条纹向偏离棱边的方向弯曲，说明在工件表面的相应位置处有一条垂直于棱边的不平的纹路。由于同一条等厚条纹对应于相同的膜厚度，因此在图中所示的同一条纹上，弯离棱边的部分与直的部分对应的膜厚度应该相等。在理想情况下，离开棱越远，膜的厚度应该越大；而现在在同一条纹上远离棱边处与近棱边处膜的厚度却是相等的，这说明工件表面的纹路是凸出来的。18-10什么是相

6、干长度？它和谱线宽度有何关系？答：在相干时间内波列传播的距离称为相干长度，相干长度也即波列长度L0.波列长度与谱线宽度成反比，即光源的单色性好，光源的谱线宽度Dl就小，波列长度就长.11习题18-1杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距d=0.7mm，双缝屏到观察屏的距离D=5m，试计算入射光波波长分别为488nm、532nm和633nm时，观察屏上干涉条纹的间距Dx.解：已知d=0.7mm，D=5m，=488nm、=532nm和=633nm，由杨氏双缝干涉的条纹间距公式得18-2利用杨氏双缝干涉实验测量单色光波长.已知双缝间距

7、d=0.4mm，双缝屏到观察屏的距离D=1.2m，用读数显微镜测得10个条纹的总宽度为15mm，求单色光的波长l.解：已知d=0.4mm，D=1.2m，10=15mm，由杨氏双缝干涉的条纹间距公式得18-3杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距d=3.3mm，双缝屏到观察屏的距离D=3m，单色光的波长l=589.3nm.（1）求干涉条纹的间距Dx；（2）若在其中一个狭缝后插入一厚度h=0.01mm的玻璃平晶，试确定条纹移动的方向；（3）若测得干涉条纹移动了4.73mm，求玻璃平晶的折射率.解：（1）已知d=3.3mm，D=3m，

8、l=589.3nm，由杨氏双缝干涉的条纹间距公式11得（2）若在下侧的缝S2后插入一厚度h=0.01mm的玻璃平晶.此时，从S1和S2到屏幕上的观测点P的光程差为零级亮纹相应于=0，其位置应满足与原来零级亮纹位置满足的相比可以看出，在放置介质片之后，零级亮纹应该向下侧移动。（3）在没有放置介质片时，k级