光学教程干涉习题涉及到的是光学中的重要概念——干涉现象,主要涵盖了双缝干涉、透明介质对干涉的影响以及干涉条纹的变化规律。以下是这些知识点的详细解释:
1. **双缝干涉**:双缝干涉是光学的基本实验,由杨氏首次进行,展示了波动性的本质。当两个相干光源(如双缝)的光波在空间中叠加时,会产生明暗交替的干涉条纹。在题目中,如果只遮住一个缝(S2),并在另一个缝(S1)与S2连线的垂直平分面放置反射镜M,光路会改变,P点处原来的明纹会变成暗纹,因为反射镜使得原本相干的两个光束路径差发生改变,无法满足干涉条件。
2. **缝宽变化对干涉的影响**:当双缝中一个缝的宽度变窄时,其相位差与另一个缝相比会发生变化,干涉条纹的间距会变窄,因为两束光的相干性受到影响,干涉条件不那么严格了。如果宽度变化很大,可能会导致某些位置的干涉完全消失。
3. **白光和不同颜色滤光片的干涉**:白光包含所有颜色的光,当分别用红蓝滤光片遮住双缝时,两种颜色的光无法相干,因此不会产生干涉条纹。每种颜色的光都会独立地形成自己的条纹,但由于它们的波长不同,所以不会形成单一颜色的干涉图案。
4. **透明介质中的干涉**:当整个双缝干涉装置被置于折射率n的透明液体中时,光在介质中的传播速度减慢,波长变为原来的1/n。因此,干涉条纹的间距会变窄,因为干涉条件中的路径差必须是光波长的整数倍。
5. **空气劈尖的干涉**:空气劈尖是由一块平板玻璃和待测工件之间的空气薄层形成的。观察到的干涉条纹可以用来分析工件表面的不平整度。如果干涉条纹弯曲部分的顶点与右边条纹的直线部分相切,说明工件上表面有缺陷,且最大高度为半个波长,即250nm,表明是凹槽,因为这导致了额外的光程差。
6. **牛顿环的干涉**:在牛顿环装置中,由于反射光的相位差,会在接触点P形成明暗交替的圆环。当透明材料的折射率不同,环的明暗分布也会相应改变。根据题目,右半部明左半部暗,表明存在半波损失,即反射发生在界面的不平整处。
7. **迈克尔逊干涉仪和薄膜干涉**:迈克尔逊干涉仪用于测量微小的距离变化,当在其中一支光路中放入透明介质薄膜,光程差的改变量对应于一个波长,根据薄膜干涉的原理,薄膜的宽度是光程差除以2(n-1),其中n是薄膜的折射率。所以正确答案是D,薄膜的宽度是λ/2(n-1)。
8. **空气劈尖随位移或旋转的变化**:当上面的平玻璃缓慢向上平移时,空气劈尖的厚度增加,干涉条纹向棱边方向平移,条纹间隔变小。如果玻璃板以棱边为轴缓慢转动,条纹会向远离棱边的方向平移,因为相对光程差发生了变化。
9. **透明薄膜的反射**:当光线从折射率较低的介质(n1)进入较高折射率的介质(n2),再从n2进入n3,薄膜上表面反射会有半波损失,而下表面没有。因此,从薄膜两表面反射的光束的光程差是2n2e - λ/2。
以上就是光学教程干涉习题中的关键知识点,它们涵盖了干涉现象的基础理论和应用,对于理解光的波动性质和干涉原理至关重要。