大学物理2,13.第十三章思考题

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1、n1n2n3图13-9入射光反射光一反射光二e1、如图13-9所示，薄膜介质的折射率为n1，薄膜上下介质的折射率分别为n1和n3，并且n2比n1和n3都大。单色平行光由介质1垂直照射在薄膜上，经薄膜上下两个表面反射的两束光发生干涉。已知薄膜的厚度为e，l1为入射光在折射率为n1的介质中的波长，则两束反射光的光程差等于多少？【答案：】详解：由于入射光在上表面从光疏介质投射到光密介质上存在半波损失，因此反射光一的光程为由于入射光在下表面从光密介质投射到光疏介质上没有半波损失，因此反射光二的光程为两束反射光的光程差为其中l为光在真空的

2、波长，它与介质1中的波长的关系为l=n1l1，因此2、在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2、厚度均为e的透明薄膜遮盖。波长为l的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的相位差等于多少？【答案：】详解：设从双缝发出的两束光到屏中央处的距离为r，依题意它们到达屏中央处的光程分别为它们的光程差为因此，在屏中央处两束相干光的相位差为3、在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取哪些办法？【答案：增大双缝与屏之间的距离D、增大入射光波长l、减小双缝间距d、减小折射率n】详解：双缝干涉条纹间距为因此，为使屏

3、上的干涉条纹间距变大，可以增大双缝与屏之间的距离D、改用波长l较长的光进行实验、将两缝的间距d变小、将实验装置放在折射率n较小的透明流体中。4、如图13-10所示，在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹。如果将缝S1盖住，并在S1S2连线的垂直平分面处放置一个高折射率玻璃反射面M，则此时P点处是明条纹还是暗条纹？【答案：是暗条纹】S1E图13-10PS2MS详解：设S1、S2到P点的距离分别为r1和r2。由于P点处原来是明条纹，因此如果在S1S2连线的垂直平分面处放置一个高折射率玻璃反射面M，由于从S2发出的光经M反射时存在

4、半波损失，因此到达P点的反射光与直射光的光程差为即这两束光在P点处干涉相消，形成暗条纹。5、如图13-11所示，在双缝干涉实验中，如果单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则中央明条纹位于观察屏E上O点处。现在将光源S向上移动到图中的S¢位置，中央明条纹将向什么方向移动？此时条纹间距是否发生改变？S1E图13-11S2SS′Ol1l2r1r2PS1E图13-11S2SS′O【答案：向O点的下方移动；不发生改变】详解：如图所示，依题意，单色光源S¢发出的光经S1、S2后射到P点（中央明条纹的新位置）时的光程差为由此解得由于l1

5、，因此r1>r2，即中央明条纹将向O点的下方移动。P点为明条纹的条件为其中因此对k级和k+1级明条纹而言，有以上两式相减即得条纹间距为可见，在将光源S向上移动时，条纹间距不发生改变。6、将双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中，两缝间距离为d，双缝到屏的距离为D(D>>d)，所用单色光在真空中的波长为l，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离等于多少？【答案：】详解：将双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中时，到达光屏上的两束光的光程差为由于因此形成暗条纹的条件为相邻明纹之间的距离为7、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.

6、5mm。如果将整个装置放在水中，干涉条纹的间距将变为多少？已知水的折射率为1.33。【答案：1.1mm】详解：在空气和水中观察的双缝干涉条纹间距分别为两式相除得S1E图13-12PS2S8、如图13-12所示，在双缝干涉实验中SS1＝SS2，用波长为l的单色光照射双缝S1和S2，通过空气后在屏幕E上形成干涉条纹。已知P点处为第三级明条纹，则S1和S2到P点的光程差等于多少？如果将整个装置放于某种透明液体中，P点为第四级明条纹，则该液体的折射率等于多少？【答案：3l；1.33】详解：由于P点处为第三级明条纹，因此S1和S2到P点的

7、光程差为如果将整个装置放入折射率为n的液体中，S1和S2到P点的光程差变为由于这时P点为第四级明条纹，因此与原来的光程差比较，得该液体的折射率为9、在双缝干涉实验中，所用单色光波长为562.5nm，双缝与观察屏的距离为1.5m，如果测得屏上相邻明条纹的间距为1.7mm，则双缝的间距等于多少？【答案：0.50mm】详解：双缝干涉条纹间距为由此解得双缝间距为1、光强均为I0的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强是多少？【答案：4I0】详解：设光强为I0的相干光对应的振幅为A0，在相遇区域内可能出现的最大光振幅

8、为2A0，其对应的光强设为I。由于光强与相应振幅的平方成正比，即因此在相遇区域内有可能出现的最大光强为2、一束波长为l的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光干涉加强，则薄膜最小的厚度等于多少？【答案：】详解：反射光干涉加强