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第二章光的衍射试题与解答（3）一、选择题1．根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知在某时刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的[ ](A) 振动振幅之和(B) 光强之和(C) 振动振幅之和的平方(D) 振动的相干叠加2．在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小，若使单缝宽度a变为原来的3/2，同时使入射的单色光的波长λ变为原来的3/4，则屏幕上单缝衍射条纹中央明纹的宽度△X变为原来的[ ](A) 3/4 倍(B) 2/3 倍(C) 9/8 倍(D) 1/2倍3．当单色平行光垂直入射时，观察单缝的夫琅和费衍射图样。
设I0表示中央极大（主极大）的光强，θ1表示中央亮条纹的半角宽度。
若只是把单缝的宽度增大为原来的3倍，其他条件不变，则[ ](A) I0增大为原来的9倍，sinθ1 减小为原来的1/3(B) I0增大为原来的3倍，sinθ1 减小为原来的1/3(C) I0增大为原来的3倍，sinθ1 减小为原来的3(D) I0不变，sinθ1 减小为原来的1/34．波长为λ的单色光垂直入射到光栅常数为d、总缝数为N的衍射光栅上。
则第k级谱线的半角宽度△θ[ ](A) 与该谱线的衍射角θ无关(B) 与光栅总缝数N成反比(C) 与光栅常数d成正比(D) 与入射光波长λ成反比5．一平面衍射的光栅具有N条光缝，则中央零级干涉明条纹和一侧第一级干涉明纹之间将出现的暗条纹为[ ](A) N(B) N2(C) N –1(D) N - 2二、填空题1．一物体作余弦振动，振扶为15×10-2 m，圆频率为6 π s-1，初相位为0.5π，则振动方程为x =__________.2．在单缝夫琅和费衍射示意图中，所画出的各条正入射光线间距相等，那么光线1与3在幕上P点相遇时的位相差为________，P点应为_________点3．波长为λ=4800Å的平行光垂直照射到宽度为的a=0.40 mm单缝上，单缝后透镜的焦距为f = 60 cm，当单缝两边缘点A、B射向P点的两条光线在点的位相差为π时，点离透镜焦点O的距离等于_________。
光学原⼦物理习题解答光学习题答案第⼀章：光的⼲涉 1、在杨⽒双缝实验中，设两缝之间的距离为0.2mm ,在距双缝1m 远的屏上观察⼲涉条纹,若⼊射光是波长为400nm ⾄760nm 的⽩光,问屏上离零级明纹20mm 处,哪些波长的光最⼤限度地加强?解:已知:0.2d mm =, 1D m =, 20l mm =依公式:五种波长的光在所给观察点最⼤限度地加强。
2、在图⽰的双缝⼲涉实验中，若⽤薄玻璃⽚（折射率1 1.4n =）覆盖缝S 1 ，⽤同样厚度的玻璃⽚（但折射率2 1.7n =）覆盖缝S 2 ，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O 变为第五级明纹，设单⾊波长480nm λ=,求玻璃⽚的厚度d （可认为光线垂直穿过玻璃⽚）34104000104009444.485007571.46666.7dl k Ddk l mm nmDk nm k nm k nm k nm k nmδλλλλλλλ-==∴==?===========11111故:od屏 O解：原来，210r r δ=-= 覆盖玻璃后，221121821()()5()558.010r n d d r n d d n n d d mn n δλλλ-=+--+-=∴-===?- 3、在双缝⼲涉实验中，单⾊光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为12l l 和，并且123l l λ=-，λ为⼊射光的波长，双缝之间的距离为d ，双缝到屏幕的距离为D ，如图，求：（1）零级明纹到屏幕中央O 点的距离。
（2）相邻明条纹的距离。
解：（1）如图，设0p 为零级明纹中⼼，则：21022112112021()()03()/3/r r d p o D l r l r r r l l p o D r r d D dλλ-≈+-+=∴-=-==-=(2)在屏上距0点为x 处，光程差 /3dx D δλ≈- 明纹条件 (1,2,3)k k δλ=± = (3)/kx k D d λλ=±+在此处令K=0，即为（1）的结果，相邻明条纹间距1/k k x x x D d λ+?=-=4、⽩光垂直照射到空⽓中⼀厚度为43.810e nm =?的肥皂泡上，肥皂膜的折射率 1.33n =，在可见光范围内44(4.0107.610)?-，那些波长的光在反射中增强？解：若光在反射中增强，则其波长应满⾜条件12(1,2,)2ne k k λλ+= =即 4/(21)ne k λ=- 在可见光范围内，有42424/(21) 6.7391034/(21) 4.40310k ne k nm k ne k nmλλ3= =-=?= =-=?5、单⾊光垂直照射在厚度均匀的薄油膜上（n=1.3），油膜覆盖在玻璃板上（n=1.5），若单⾊光的波长可有光源连续可调，并观察到500nm 与700nm 这两个波长的单⾊光在反射中消失，求油膜的最⼩厚度？解：有题意有：2(1/2)(1/2)2(1/2)500(1/2)700nd k k d nk k λλ=++∴='∴+=+min min 5/277/23,2(31/2)5006732 1.3k k k k d nm'+=+'∴==+∴==?即 56、两块平板玻璃，⼀端接触，另⼀端⽤纸⽚隔开，形成空⽓劈尖，⽤波长为λ的单⾊光垂直照射，观察透射光的⼲涉条纹。
1. 单色平面光照射到一小圆孔上，将其波面分成半波带。
求第к个带的半径。
若极点到观察点的距离r 0为1m ，单色光波长为450nm ，求此时第一半波带的半径。
解：2022rr k k +=ρ 而20λkr r k +=20λk r r k =-20202λρk r r k =-+将上式两边平方，得422020202λλρk kr r r k++=+ 略去22λk 项，则 λρ0kr k=将cm104500cm,100,1-80⨯===λr k 带入上式，得cm 067.0=ρ2. 平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样改变大小。
问：（1）小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心4m 的P 点的光强分别得到极大值和极小值；（2）P 点最亮时，小孔直径应为多大？设此时的波长为500nm 。
解：（1）根据上题结论ρρ0kr k =将cm105cm,400-50⨯==λr 代入，得cm 1414.01054005k k k =⨯⨯=-ρ 当k 为奇数时，P 点为极大值； k 为偶数时，P 点为极小值。
（2）P 点最亮时，小孔的直径为 cm2828.02201==λρr3．波长为500nm 的单色点光源离光阑1m ，光阑上有一个内外半径分别为0.5mm 和1mm 的透光圆环，接收点P 离光阑1m ，求P 点的光强I 与没有光阑时的光强度I 0之比。
解：根据题意m 1=R 500nmmm 1R mm 5.0R m 121hk hk 0====λr有光阑时，由公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=R r R R r r R R k h h 11)(02002λλ得11000110001105005.011620211=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-R r R k hk λ4100011000110500111620222=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-R r R k hk λ按圆孔里面套一个小圆屏幕()13221312121212121a a a a a a a a p =+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=没有光阑时210a a =所以 42/211200=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=a a a a I I p4．波长为632.8nm 的平行光射向直径为2.76mm 的圆孔，与孔相距1m 处放一屏。
第一章 光的电磁理论1.1在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为Ex=0，Ey=0，Ez=，(102)Cos [π×1014(t ‒xc )+π2]（各量均用国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解：由Ex=0，Ey=0，Ez=，则频率υ==(102)Cos [π×1014(t ‒xc )+π2]ω2π=0.5×1014Hz ，周期T=1/υ=2×10-14s ，π×10142π初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m ，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m 。
1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=，Ez=0，求：（1）2C o s [2π×1014(zc‒t )+π2]该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？（3）与电场相联系的磁场B 的表达式如何写？解：（1）振幅A=2V/m ，频率υ=Hz ，波长λ==ω2π=2π×10142π=1014cυ=3×1081014，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传3×10‒6m 播沿z 轴，振动方向沿y 轴；（3）由B =，可得By=Bz=0，Bx=1c(e k ×E )2c Co s [2π×1014(zc ‒t )+π2]1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0，Ez=0，Ex=，102Co s [π×1015(z0.65c‒t)]试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。
解：（1）υ===5×1014Hz ；ω2ππ×10152π（2）λ=2πk=2ππ×1015/0.65c=2×0.65×3×1081015m =3.9×10‒7m =390nm；（3）相速度v=0.65c ，所以折射率n=cv=c0.65c ≈1.541.4写出：（1）在yoz 平面内沿与y 轴成θ角的方k向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。
NO.5 波动光学（2）参考答案一．选择题1．根据惠更斯-菲涅尔原理，若已知光在某时刻的波阵面为S ，则S 的前方某点P 的光强度决定于波阵面S 上所有面元发出的子波各自传到P 点的(A) 振动振幅之和;(B) 光强之和; (C) 振动振幅的平方之和;(D) 振动的相干叠加.【 D 】2．两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射．若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹(A) 向棱边方向平移，条纹间隔变小． (B) 向棱边方向平移，条纹间隔变大． (C) 向棱边方向平移，条纹间隔不变．(D) 向远离棱边的方向平移，条纹间隔不变．【 C 】3．如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜垂直向上缓缓平移而离开平面玻璃板时，可以观察到环状干涉条纹 （A ）向右移动 （B ）向中心收缩 （C ）向外扩张 （D ）静止不动【 B 】4．在单缝的夫琅和费衍射实验中，若将单缝沿透镜主光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹（A ）间距变大 （B ）间距变小（C ）不发生变化 （D ）间距不变，但明纹的位置交替变化【 C 】空气5．在如图所示的夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a 稍稍变窄，同时使会聚透镜L 沿y 轴正方向作微小位移，则屏幕C 上的中央衍射条纹将（A ）变宽，同时向上移动 （B ）变宽，不移动 （C ）变窄，同时向上移动 （D ）变窄，不移动【 A 】二．填空题1． 用波长为λ的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察到干涉条纹距顶点为L 处是暗条纹，使劈尖角θ连续变大，直到该处再次出现暗条纹为止，劈尖角的改变量Δθ是/2L λ。
2． 波长为λ的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上，劈尖角为θ，劈尖薄膜的折射率为n ，第K 级明纹与第K+3级明纹的间距为3/2n λθ。
3． 在单缝夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波阵面可划分为6 个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是 一级明 纹。
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光现象一、填空题1．在射击时，瞄准的要领是“三点一线”，这是利用______________的原理，光在___________中传播的速度最大．2．排纵队时，如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以用______________________来解释．3．射到平面镜上的平行光线反射后____________平行的．（选填“可能是”“仍是”“不”)在反射时光路____________________．4．教室里不同位置上的同学都能看到黑板上的粉笔字，这是光的______________缘故．（填“镜面反射"或“漫反射”）5．入射光线与镜面的夹角是30°，则入射光线与反射光线的夹角是_________度，如果入射光线垂直射到镜面上,那么反射角是_________________度．6．古诗词中有许多描述光学现象的诗句，如“潭清疑水浅”说的就是光的_____________现象；池水映明月“说的就是光的________________现象．7．在碗底放一枚硬币，把碗移到眼睛刚好看不到硬币的地方,保持眼睛和碗的位置不变,请一位同学向碗里加水,将观察到____________，产生这种现象的原因是__________________．8．如图所示的光路示意图中,MN是空气与玻璃的分界面,PQ为法线,根据图示,MN下方的物质是___________，折射角是____________，反射角是________________．二、选择题9．一束光线垂直地射到平面镜上，经反射后,反射角是( )A．90°B．0°C．180°D．45°10．一个人在竖直平面镜前以4．5 m/s的速度离开平面镜，则像对镜的速度是( ) A．4．5 m/s B．9 m/sC．拉长4．5 m/s D．拉长9 m/s11．太阳光垂直照射到一很小的正方形小孔上,则在地面上产生光点的形状是（ ) A．圆形的B．正方形的C．不规则的D．成条形的12．下列关于光的说法中,正确的是（）A．光总是沿直线传播的B．光的传播速度是3×108 m/sC．萤火虫不是光源D．以上说法均不对13．从平面镜里看到背后墙上挂钟的指针位置如图所示，此时准确的时间应该是( ）A．1点20分B．10点20分C．10点40分D．11点20分14．如图所示，入射光线与平面镜成α角，要使反射光线与入射光线的夹角增大20°，则平面镜则（ )A．沿顺时针方向转动10°B．沿顺时针方向转动20°C．沿逆时针方向转动20°D．沿逆时针方向转动10°15．若平行光线被某种镜面反射后，反射光线好像是从镜后某一点发出的，则这种镜是A．平面镜B．凹面镜C．凸面镜D．潜望镜16．一个同学从一块小于他身高的平面镜里恰好能看到了自己的全身像,则下列说法中正确的是（ )A．平面镜可以扩大视野范围B．平面镜里成的像是缩小的实像C．该同学头部和脚部发出的光经平面镜反射后恰好全部进入眼内D．此平面镜表面一定不光滑，相当于一个凸面镜17．在茶杯里放一枚硬币,慢慢地向杯里注水，保持眼睛和杯子的位置不变，眼睛看到硬币的位置是( ）A．逐渐降低B．逐渐升高C．先升高后降低D．不升高也不降低18．下列关于折射现象中,说法正确的有（）A．光从空气进入水中时，折射角一定大于入射角B．光从空气进入水中时，折射角一定小于入射角C．光从水进入空气中时,传播方向有可能不变D．光从水进入空气中时，传播方向一定改变19．一支铅笔与在平面镜中的像互相垂直，则铅笔与镜面间的夹角为（ )A．30°B．45°C．60°D．90°20．一束平行光线与水平面成20°角射向地面，现用平面镜使反射光线进入一竖井中，镜面与水平方向成的角应为（）A．30°B．35°C．45°D．55°三、简答题21．为什么我们能从各个方向看到桌子、墙壁等本身不发光的物体？四、作图题22．在右图的方框中放置一平面镜,光线通过平面镜后的方向变化如图中所示，试画出平面镜并完成光路图．五、计算题23．电线杆在阳光照射下影长6．9 m,竖直立着的2 m长的竹竿的影长2．2 m，问电线杆的高度是多少?（太阳光可看作平行光，作出图后再解)．参考答案:1．光的直线传播真空2．光的直线传播3．仍然是是可逆的4．漫反射5．120 06．折射反射7．硬币的像光的折射（提示：人眼是根据光的直线传播来确定位置的，即顺着折射来的光线的反向延长线来确定方位的)8．玻璃∠6 ∠39．B 10．A 11．A 12．D 13．C 14．D 15．C 16．C 17．B 18．B 19．B 20．D 21．我们能从各个方向看桌子、墙壁等本身不发光的物体，是因为它们发生漫反射的缘故．23．24．25．26．0．0239 s 27．6．27 m 28．（1）(2）65°。
物理光学习题库——光的干涉部分一、选择题1. 下列哪一个干涉现象不属于分振幅干涉？A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C.杨氏双缝干涉D.马赫-曾德干涉2. 平行平板的等倾干涉图样定域在A. 无穷远B.平板上界面C.平板下界面D.自由空间3. 在双缝干涉试验中，两条缝的宽度原来是相等的，若其中一缝的宽度略变窄，则A.干涉条纹间距变宽B. 干涉条纹间距变窄C.不再发生干涉现象D. 干涉条纹间距不变，但原来极小处强度不再为04. 在杨氏双缝干涉实验中，相邻亮条纹和相邻暗条纹的间隔与下列的哪一种因素无关？A.光波波长B.屏幕到双缝的距离C. 干涉级次D. 双缝间隔5. 一束波长为λ的单色光从空气中垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，要使反射光得到干涉加强，薄膜厚度应为A.λ/4B.λ/4nC. λ/2D. λ/2n6. 在白炽灯入射的牛顿环中，同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是A.由里向外B.由外向里C. 不变D. 随机变化7. 一个光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长为500nm的单色光垂直照明，看到的反射光干涉条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切，则工件的上表面缺陷是A.不平处为凸起，最大高度为250nmB.不平处为凸起，最大高度为500nmC.不平处为凹槽，最大高度为250nmD. 不平处为凹槽，最大高度为500nm8. 在单色光照明下，轴线对称的杨氏干涉双孔装置中，单孔屏与双孔屏的间距为1m，双孔屏与观察屏的间距为2m，装置满足远场、傍轴近似条件，屏上出现对比度K=0.1的等间隔干涉条纹，现将双孔屏沿横向向上平移1mm，则A. 干涉条纹向下平移2mmB. 干涉条纹向上平移2mmC. 干涉条纹向上平移3mmD. 干涉条纹不移动9. F-P腔内间距h增加时，其自由光谱范围ΔλA. 恒定不变B. 增加C. 下降D. =010. 把一平凸透镜放在平玻璃板上，构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢向上平移时，由反射光形成的牛顿环A. 向中心收缩，条纹间隔不变B. 向中心收缩，环心呈明暗交替变化C. 向外扩张，环心呈明暗交替变化D. 向外扩张，条纹间隔变大11. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，垂直光线方向放入折射率为n、厚度为h的透明介质片，放入后，两路光束光程差的改变量为A. 2（n-1）hB. 2nhC. nhD. （n-1）h12. 在楔形平板的双光束干涉实验中，下列说法正确的是A. 楔角越小，条纹间隔越宽；B. 楔角一定时，照射波长越长，条纹间隔越宽C. 局部高度变化越大，条纹变形越严重D. 形成的干涉属于分波前干涉13. 若把牛顿环装置（都是用折射率为1.52的玻璃制成的）由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹会A. 不变B. 变密集C.变稀疏D.不确定14. 若想观察到非定域干涉条纹，则应选择A. 单色扩展光源B.单色点光源C.15. 将一金属丝置于两块玻璃平板之间，构成如图所示的结构，当在A点施加一个均匀增加的力F时，下列说法正确的是A.条纹间隔逐渐增大B.条纹数量逐渐变多C.干涉条纹级次D.条纹向级次低的方向移动16. 由A、B两只结构相同的激光器发出的激光具有非常接近的强度、波长及偏振方向，这两束激光A. 相干B.不相干C.可能相干D.无法确定17. 下列干涉现象不属于分振幅干涉的是A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C. 马赫-增德尔干涉D.菲涅尔双棱镜干涉18. 有关平行平板的多光束干涉，下列说法正确的是A. 干涉形成的条件是在平板的内表面镀增透膜B.透射场的特点是在全亮的背景上得到极细锐的暗纹C.膜层的反射率越低，透射场的亮纹越细锐D. 透射场亮纹的光强等于入射光强19.镀于玻璃表面的单层增透膜，为了使增透效果好，膜层材料的折射率应该（）A.大于玻璃折射率B.等于玻璃折射率C.介于玻璃折射率与空气折射率之间D. 等于空气折射率E. 小于空气折射率二、填空题1. 干涉条纹对比度表达式为，其取值范围是，两列相干简谐波叠加时，两列波的振幅比为1:3时，则干涉条纹对比度为。
第二章光的干涉作业1、在杨氏干涉实验中，两个小孔的距离为1mm，观察屏离小孔的垂直距离为1m，若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波，试求：（1）两光波分别形成的条纹间距；（2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。
2、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm，试决定该薄片的厚度。
3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采用垂直的激光束（632.8nm）垂直照射双棱镜，问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。
4、在洛埃镜干涉实验中，光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。
洛埃镜长为40cm，置于光源和屏的中央。
（1）确定屏上看见条纹的区域大小；（2）若波长为500nm，条纹间距是多少？在屏上可以看见几条条纹？5、在杨氏干涉实验中，准单色光的波长宽度为0.05nm，平均波长为500nm ，问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。
6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。
设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。
7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ，太阳光的平均波长为550nm ，试计算地球表面的相干面积。
8、在平行平板干涉装置中，平板置于空气中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。
试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。
9、在平行平板干涉装置中，若照明光波的波长为600nm ，平板的厚度为 2mm ，折射率为1.5，其下表面涂上高折射率（1.5）材料。
试问：（1）在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑？（2）由中心向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=20cm ）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？P P ’10、检验平行平板厚度均匀性的装置中，D是用来限制平板受照面积的光阑。
当平板相对于光阑水平移动时，通过望远镜T可观察平板不同部分产生的条纹。
（1）平板由A处移动到B处，观察到有10个暗环向中心收缩并一一消失，试决定A处到B处对应的平板厚度差。
（2）所用光源的光谱宽度为0.05nm，平均波长为500nm，问只能检测多厚的平板？（平板折射率1.5）11、楔形薄层的干涉条纹可用来检验机械工厂里作为长度标准的端规。
如图，G1是待测规，G2是同一长度的标准规，T是放在两规之上的透明玻璃板。
假设在波长λ=550nm的单色光垂直照射下，玻璃板和端规之间的楔形空气层产生间距为1.5mm的条纹，两端规之间的距离为50mm，问两端规的长度差。
12、在玻璃平板B上放一标准平板A，如图，并将一端垫一小片，使A和B之间形成楔形空气层。
求：（1）若B 表面有一个半圆形凹槽，凹槽方向与A ，B 交线垂直，问在单色光垂直照射下看到的条纹形状如何？（2）若单色光波长为632.8nm ，条纹的最大弯曲量为条纹间距的2/5，问凹槽的深度是多少？13、在一块平面玻璃板上，放置一曲率半径为R 的平凹透镜，用平行光垂直照射，如图，形成牛顿环条纹，求：（1）证明条纹间距e 公式：N R e λ21=，（N 是由中心向外计算的条纹数，λ是单色光波长；（2）若分别测得相距k 个条纹的两个环的半径为r N 和r N+k ，证明：λk r r R N k N 22-=+；（3）比较牛顿环条纹和等倾圆条纹之间的异同。
14、在迈克耳逊干涉仪中，如果调节反射镜M2使其在半反射面中的虚像M2’和M1的反射镜平行，则可以通过望远镜观察到干涉仪产生的等倾条纹。
假设M1从一个位置平移到另外一个位置时，视场中的暗环从20个减少到18个，并且对于前后两个位置，视场中心都是暗点；已知入射光波波长500nm，望远镜物镜视场角为10o，试计算M1平移的距离。
15、在法布里——珀罗干涉仪中镀金属膜的两玻璃板内表面的反射系数为0.8944，试求：（1）条纹的位相半宽度；（2）条纹的精细度。
16、已知贡绿线的超精细结构为546.0753nm，546.0745nm，546.0734nm，546.0728nm，他们分别属于贡的同位素Hg100，Hg200，Hg202，Hg204。
问用法布里——珀罗标准具分析这一结构时如何选取标准具的间距？（设标准具版面的反射率R=0.9）。
1． 解：1）根据公式mm d ze 55.0110105503611=⨯⨯==-λmm d z e 6.0110106003622=⨯⨯==-λ 2) mm e e l 4.0)(812=-=2.解：由题意知：0级条纹移到了0.5cm 处。
∴此时这一位置处两相干光光程差变为0 两相干光光程差的表示式为：0)1(=-+h n D x d∴ h = mm D n dx 2108197.061.01005.01.0)1(-⨯=⨯⨯=- 3.解：设顶角为α，由条纹间距公式αλ)1(2-=n e ，顶角为：rad e n 23102169.11005.0)152.1(26328.0)1(2-⨯=⨯⨯-⨯=-=λα 4. 解：（1）只有在两相干光相交的区域内才可能会有干涉条纹。
由平面镜成像及反射定律可作出反射光线和光源发出的光线的相交区域，由于满足相干条件，所以，此区域就是能看到条纹的区域。
由几何关系：207520721-=+h x h x 55951= 207520722+=-h x h x 95552= ∴区域宽度为：mm x x x 29.212=-=∆（2）条纹间距：mm d D x 1875.0105004.01506=⨯⨯==∆-λ 暗纹数：n=121875.029.2=5.解：当玻璃片引入的光程差等于相干长度的时候p ′处干涉条纹消失： λλ∆=-2)1(h n =∆-=λλ)1(2n h 10mm6.解：双面镜干涉装置中光源的临界宽度b 和干涉孔径角β的关系为 βλ=b ，光源的临界宽度：()()mm mm q q l b 04.1101091.221000100105502346=⨯⨯⨯+⨯=+==--αλβλ 光源的许可宽度为mm mm b p 26.004.1414=⨯==βλ 7. 解：圆形光源对应的空间相干度 d t =1.22θλ,其相干面积：A=22⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅t d π=()26220093.010*******.014.3)(61.0-⨯⨯⨯=⨯⨯θλπ =0.00408mm 28.解 在接近正入射的情况下，两反射光束的强度分别为I 1’=0.04I 0和I 2’=0.037I 0 ，两透射光束的强度分别为I 1’’=0.922I 0和I 2’’=0.015I 0 ,其中I 0 为入射光的强度。
根据两光束干涉到强度公式 δcos 22121I I I I I ++=强度极大值和极小值分别为221221)()(I I I I I I m M -=+= 因而干涉条纹的可见度21212I I I I I I I I K m M m M +=+-= 对于反射光条纹997.0037.004.0037.004.0200＝）＋（I I K ⨯= 对于透射光条纹可见反射光条纹的可见度比透射光条纹好得多，所以在平板反射率很低的情况下，我们总是利用平板的反射光条纹。
9.解：（1）反射光条纹中心亮纹。
上下表面同时有半波损失，总体相当于没有损失。
光程差mm mm nh 625.122=⨯⨯==∆ 干涉级数是000,1010600660=⨯=∆=-mm mm m λ 所以环中心为亮斑。
（2）条纹角半径即光线入射角θ1光程差Δ=2hN n n 122122sin θ-=N λ 即461221010600sin 5.122⨯⨯=-⨯-N θ N 1sin θ≈N 1θ=0.067mm mm f r 4.13200067.01010=⨯==θ(3) 条纹角间距rad mmmm h n 361010358.32067.02106005.12--⨯=⨯⨯⨯⨯==∆θλθ 条纹间距：67.010358.32003=⨯⨯=∆=-mm f e θ10.解 （1）由平板干涉到光程差公式2cos 22λθ+=∆nh 对于中心条纹，θ2＝0 故λλm nh =+=∆22 并且 dm n dh 2λ=当 dm=10时，平板的厚度变化为mm dh 3610667.1105.1210500－－＝⨯⨯⨯⨯= （2） 光源的相干长度为mm L 51005.010********＝）（＝－－⨯⨯∆=λλ 因此平板干涉到光程差必须小于5mm ，即2nh<5mm ，故只可检验的平板厚度为 h<n 25=1.667mm11. 解 空气层的楔角为 e 2λα=两规的长度之差为2λαe R R h ==∆ （R 是两规之间的距离）则 mm mm h 361017.925.11055005－－＝⨯⨯⨯⨯=∆ 12. 解：①按如图装置放好玻璃板和金属丝，用读数显微镜测条纹间距e=αh ∆∴α=e ne e h 22λλ==∆再测出距离L(棱镜到金属丝与B 板切点间距)可得金属丝直径D=αL=el 2λ ②平行于棱的直条纹中间发生弯曲，由于是凹下去，相当于h 增大，∴向h 小的方向弯曲。
③凹陷厚度即凹槽深度：h=nm e H 56.1262522=⋅=⋅λλ13． 解 （1）透镜凸表面和玻璃板平面间的空气层中心O 的厚度为零，可知牛顿环中心为一暗斑。
设由中心向外计算，第N 个暗环的半径为N r()22222h Rh h R R r N -=--=由于R>>h ，上式可写为Rh r N 22=又由于N 个条纹对应的空气层厚度差为 2λNh =所以有λNR r N =2取上式微分，有dN R dr r N λ=2 注意到1=dN 时，e dr =， 所以NR r R e N λλ212==（2）由（1）的结果λNR r N =2和()λR k N r k N +=+2 有()λR N k N r rN kN -+=-+22因此λk r r R Nk N 22-=+（3）两种条纹之间的相同点：1）两种条纹均是一些同心圆环；2）条纹间距随着离开环中心距离的增大而减小，即中心条纹疏，边缘条纹密。
两种条纹的区别在于：1）牛顿环条纹的中心总是暗斑①，而等倾圆条纹的中心是亮或是暗，要由它对应的干涉级数来决定；2）牛顿环条纹的干涉级数由中心向外增大，等倾圆条纹的干涉级数由中心外减小，圆心的干涉级数最高。
14.解： 因为视场中条纹的数目减少，亦即是条纹间距增大，根据等倾圆条纹的性质，可以断定虚平板'21M M 的厚度是在减小。
