2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——光學(xué)干涉現(xiàn)象及其應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪一選項不是獲得相干光的方法？(A)分波前法（如楊氏雙縫）(B)分振幅法（如薄膜干涉）(C)利用激光器(D)利用普通白光通過單縫2.在楊氏雙縫干涉實驗中，用白光照射雙縫，下列說法正確的是？(A)中央明紋是白色的(B)除中央明紋外，其他各級明紋都是彩色的，且級次越高，彩色越明顯(C)各級明紋的位置和間距與縫距d無關(guān)(D)用紫色光代替白光，中央明紋位置向屏幕靠近3.在空氣中（n≈1）觀察肥皂泡的薄膜干涉現(xiàn)象，當(dāng)薄膜的厚度增大時，下列說法正確的是？(A)所有條紋都向薄膜中心移動(B)所有條紋都遠離薄膜中心移動(C)中心點（θ=0）附近若原本是暗紋，則變?yōu)槊骷y；若原本是明紋，則變?yōu)榘导y(D)條紋的疏密程度不變4.牛頓環(huán)實驗中，若在空氣層上方或下方置入折射率為n的透明液體，則干涉條紋將？(A)變疏，向遠離中心的方向移動(B)變疏，向中心移動(C)變密，向遠離中心的方向移動(D)變密，向中心移動5.在邁克爾遜干涉儀實驗中，若反射鏡M?向M?移動距離Δd，則視場中觀察到干涉條紋？(A)移動Δd/2的距離，且數(shù)目增加Δd/λ(B)移動Δd的距離，且數(shù)目增加Δd/λ(C)移動Δd/2的距離，且數(shù)目減少Δd/λ(D)不發(fā)生移動，條紋數(shù)不變6.等傾干涉條紋的形成是由于？(A)通過同一狹縫的兩束光疊加(B)從同一光源發(fā)出的光經(jīng)不同路徑反射或折射后疊加(C)從兩個不同光源發(fā)出的光疊加(D)通過同一光源不同部分發(fā)出的光疊加7.一束單色光垂直入射到厚度均勻的肥皂水薄膜上，觀察到反射光呈現(xiàn)綠色，則肥皂水薄膜的折射率？(A)一定大于空氣折射率(B)一定小于空氣折射率(C)一定等于空氣折射率(D)無法判斷8.透射光的干涉與反射光的干涉相比，下列說法正確的是？(A)兩者光程差總是相同(B)兩者光程差可能相差一個波長(C)透射光干涉通常比反射光干涉的可見度低(D)透射光干涉不會產(chǎn)生半波損失9.若楊氏雙縫實驗中，雙縫間距d減為原來的一半，屏幕到雙縫距離L不變，則中央明紋兩側(cè)同級明紋的間距將？(A)不變(B)變?yōu)樵瓉淼囊话?C)變?yōu)樵瓉淼?倍(D)變?yōu)樵瓉淼?倍10.下列哪個儀器主要利用了光的等傾干涉原理？(A)牛頓環(huán)儀(B)邁克爾遜干涉儀(C)薄膜測厚儀(D)楔形空氣薄膜干涉裝置二、填空題（每小題3分，共30分。請將答案填在題后的橫線上。）1.在楊氏雙縫干涉實驗中，用波長為λ的單色光垂直照射，雙縫間距為d，縫到屏距離為L，則屏上相鄰兩明紋（同級）的間距Δx=_______。2.產(chǎn)生薄膜干涉的條件是光源必須滿足_______條件，且薄膜前后表面反射光的光程差Δ=_______。3.在空氣中的牛頓環(huán)實驗中，第k級暗環(huán)對應(yīng)的空氣層厚度h_k=_______（設(shè)入射光波長為λ）。4.當(dāng)薄膜厚度均勻變化時，形成的干涉條紋稱為_______干涉條紋；當(dāng)入射光以一定角度入射到厚度均勻的薄膜上時，形成的干涉條紋稱為_______干涉條紋。5.邁克爾遜干涉儀中，若一個反射鏡移動了Δd的距離，觀察到N條干涉條紋移動，則所用單色光的波長λ=_______。6.光程是光在介質(zhì)中傳播的_______的等效值，其單位與真空中光程的單位相同。7.半波損失現(xiàn)象發(fā)生在光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)并在界面發(fā)生反射時，此時反射光相對于入射光相位發(fā)生了_______的變化。8.若用鈉光燈（含兩種波長λ?=589.0nm,λ?=589.6nm）做楊氏雙縫實驗，當(dāng)雙縫間距d=0.5mm，縫到屏距離L=1m時，屏上這兩條黃光譜線的第10級明紋之間的距離約為_______mm。（結(jié)果保留一位小數(shù)）9.在邁克爾遜干涉儀的一個臂中放入折射率為n的透明介質(zhì)薄膜，若觀察到視場中干涉條紋移動了N條，則薄膜的厚度t=_______。10.能使反射光完全消失（即發(fā)生全反射）的薄膜厚度為入射光在薄膜中波長的_______。三、計算題（每小題10分，共40分。請寫出必要的文字說明、方程式和計算步驟。）1.在楊氏雙縫干涉實驗中，使用波長λ=500nm的單色光，屏幕到雙縫的距離L=1.0m。若測得中央明紋兩側(cè)第五級明紋之間的距離為6.0mm。求雙縫間距d是多少微米？2.一束波長為λ的單色光垂直入射到折射率為n的平行薄膜上，薄膜厚度為h。求（1）兩束反射光的光程差；（2）為使反射光干涉相消，薄膜折射率n應(yīng)滿足什么條件（設(shè)空氣折射率近似為1）？3.用波長λ=632.8nm的氦氖激光垂直照射牛頓環(huán)裝置。測得某處第k級暗環(huán)的半徑為2.0mm，第(k+5)級暗環(huán)的半徑為2.6mm。求平凸透鏡的曲率半徑R。4.邁克爾遜干涉儀的一個反射鏡移動了0.1mm，在此過程中，視場中觀察到2000條干涉條紋移動。求所用單色光的波長λ。四、簡答題（每小題5分，共10分。請簡潔明了地回答問題。）1.簡述什么是光的相干條件？為什么用普通光源（如燈泡）直接照射楊氏雙縫得不到干涉條紋？2.解釋什么是半波損失？在什么情況下反射光會發(fā)生半波損失？---試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.C5.A6.B7.D8.B9.C10.B二、填空題1.λL/d2.相干，2nh(1+cosθ)或2nh(若θ≈0)3.kλ/(2n)4.等厚，等傾5.2Δd/N6.距離7.π(或180°)8.1.19.2nΔd/λN10.1/4三、計算題1.解：相鄰明紋間距Δx=λL/d。第五級到中央明紋的距離為5Δx。兩第五級明紋間距為10Δx。10Δx=6.0mm=6.0×10?3mΔx=0.6mm=6.0×10??md=λL/Δx=(500×10??m)×(1.0m)/(6.0×10??m)=8.33×10??m=0.833μm答：雙縫間距d=0.833μm。2.解：（1）光在薄膜內(nèi)傳播的路程為2h，光程為2nh。反射光有半波損失，相當(dāng)于光程增加λ/2。光程差Δ=2nh+(λ/2)=2nh-λ/2（2）要使反射光干涉相消，光程差應(yīng)為半波長的奇數(shù)倍，即Δ=(2k+1)λ/2，k為整數(shù)。2nh-λ/2=(2k+1)λ/22nh=(2k+1)λ/2+λ/2=(2k+2)λ/2=kλ+λ2nh=kλ+λ為使薄膜折射率n滿足此條件，即2nh=(k+1)λ，n=(k+1)λ/(2h)。其中k為整數(shù)。當(dāng)k=0時，n=λ/(2h)。3.解：牛頓環(huán)暗環(huán)半徑公式為r_k^2=kλR。對于第k級和第(k+5)級暗環(huán)：r_k^2=kλRr_(k+5)^2=(k+5)λR兩式相除得：(r_(k+5)/r_k)^2=(k+5)/kr_(k+5)/r_k=√[(k+5)/k]=√[1+5/k]當(dāng)k較大時，√[1+5/k]≈1+(5/2k)，所以r_(k+5)/r_k≈1+5/(2k)r_(k+5)≈r_k+5r_k/(2k)=r_k(1+5/(2k))代入r_(k+5)=2.6mm,r_k=2.0mm，得：2.6=2.0(1+5/(2k))2.6=2.0+5.0/k0.6=5.0/kk=5.0/0.6≈8.33代入r_k^2=kλR，取k≈8：(2.0×10?3m)^2=8×(632.8×10??m)×R4.0×10??m2=5.0624×10??m·m×RR=4.0×10??/5.0624×10??≈0.791m答：平凸透鏡的曲率半徑R≈0.791m。4.解：根據(jù)邁克爾遜干涉儀條紋移動公式Δd=Nλ/2。Δd=0.1mm=0.1×10?3mN=2000λ=2Δd/N=2×(0.1×10?3m)/2000=0.1×10?3m/1000=1.0×10??m=100nm答：所用單色光的波長λ=100nm。四、簡答題1.答：相干條件是指兩