第二章
? 习题
2-1. 如图所示，两相干平行光夹角为?，在垂直于角平分线的方位上放置一观察屏，试证明屏上的干涉亮条纹间的宽度为： l??2sin?2。
2-1题用图
2-2题用图
2-2. 如图所示，两相干平面光波的传播方向与干涉场法线的 夹角分别为?0和?R，试求干涉场上的干涉条纹间距。
2-3. 在杨氏实验装置中，两小孔的间距为0.5mm，光屏离小孔的距离为50cm。当以折射率为1.60的透明薄片贴住小孔S2时，发现屏上的条纹移动了1cm，试确定该薄片的厚度。
2-4. 在双缝实验中，缝间距为0.45mm，观察屏离缝115cm，现用读数显微镜测得10个条纹（准确地说是11个亮纹或暗纹）之间的距离为15mm，试求所用波长。用白光实验时，干涉条纹有什么变化？
2-5. 一波长为0.55?m的绿光入射到间距为0.2mm的双缝上，求离双缝2m远处的观察屏上干涉条纹的间距。若双缝距离增加到2mm，条纹间距又是多少？
2-6. 波长为0.40?m～0.76?m的可见光正入射在一块厚度为1.2×10-6 m、折射率为1.5的薄玻璃片上，试问从玻璃片反射的光中哪些波长的光最
2-7. 题图绘出了测量铝箔厚度D的干涉装置结构。两
块薄玻璃板尺寸为75mm×25mm。在钠黄光（?=
0.5893?m）照明下，从劈尖开始数出60个条纹（准确地说 强？
是从劈尖开始数出61个明条纹或暗条纹），相应的距离是30
2-7题用图
mm，试求铝箔的厚度D = ？若改用绿光照明，从劈尖开始数出100个条纹，其间距离为46.6 mm，试求这绿光的波长。
2-8. 如图所示的尖劈形薄膜，右端厚度h为0.005cm，
折射率n = 1.5，波长为0.707?m的光以30°角入射到上表
2-8题用图
面，求在这个面上产生的条纹数。若以两块玻璃片形成的
2-9. 利用牛顿环干涉条纹可以测定凹曲面的曲率半 径，结构如图所示。试证明第m个暗环的半径rm与凹面半
径R2、凸面半径R1、光波长?0之间的关系为：
RR
rm2?m?012。
R2?R1
2-10. 在观察牛顿环时，用?1= 0.5?m的第6个亮环与
用?2的第7个亮环重合，求波长?2= ？ 空气尖劈代替，产生多少条条纹？
2-11. 如图所示当迈克尔逊干涉仪中的M2反射镜移动距离为0.233mm时，数得移动条纹数为792条，求光波长。 2-12.在迈克尔逊干涉仪的一个臂中引入100.0mm长、 充一个大气压空气的玻璃管，用?= 0.5850?m的光照射。 如果将玻璃管内逐渐抽成真空，发现有100条干涉条纹移 动，求空气的折射率。
2-13. 已知一组F-P标准具的间距为1mm、10mm、
60mm和120mm，对于?= 0.55?m的入射光来说，其相应的标准具常数为多少？为测量?= 0.6328?m、波长宽度为0.01×10-4?m的激光，应选用多大间距的F-P标准具？
2-14. 某光源发出波长很接近的二单色光，平均波长为600 nm。通过间隔d = 10 mm的F-P干涉仪观察时，看到波长为用?1的光所产生的干涉条纹正好在波长为?2的光所产生的干涉条纹的中间，问二光波长相差多少？
2-15. 已知F-P标准具反射面的反射系数r = 0.8944，求： （1）条纹半宽度。 （2）条纹精细度。
2-16. 红外波段的光通过锗片（Ge，n = 4）窗口时，其光能至少损失多少？若在锗片两表面镀上硫化锌（n = 2.35）膜层，其光学厚度为1.25 ?m,则波长为5 ?m的红外光垂直入射该窗口时，光能损失多少？
2-9题用图 2-11题用图
2-17. 在光学玻璃基片（nG = 1.52）镀上硫化锌膜层（n = 2.35），入射光波长?= 0.5?m，求正入射时给出最大反射率和最小反射率的膜厚度及相应的反射率。
2-18. 在某种玻璃基片（nG = 1.6）上镀制单层增透膜，膜材料为氟化镁（n = 1.38），控制膜厚，对波长?0= 0.5?m的光在正入射时给出最小反射率。试求这个单层膜在下列条件下的反射率：
（1）波长?0= 0.5?m，入射角?0?0?； （2）波长?= 0.6?m，入射角?0?0?； （3）波长?0= 0.5?m，入射角?0?30?； （4）波长?= 0.6?m，入射角?0?30?。
2-19. 计算比较下述两个7层?/4膜系的等效折射率和反 射率：
（1）nG = 1.50，nH = 2.40，nL = 1.38； （2）nG = 1.50，nH = 2.20，nL = 1.38。 由此说明膜层折射率对膜系反射率的影响。
2-20. 对实用波导，n＋nG ≈ 2n，试证明厚度为h的对称波导，传输m阶膜的必要条件为：
m2?2 Δn = n－nG ≥ 28nh式中，?是光波在真空中的波长。
2-21. 太阳直径对地球表面的张角2?约为0?32?， 如图所示。在暗室中若直接用太阳光作光源进行 双缝干涉实验（不限制光源尺寸的单缝），则双 缝间距不能超过多大？（设太阳光的平均波长为 ） ?= 0.55?m，日盘上各点的亮度差可以忽略。
2-22. 在杨氏干涉实验中，照明两小孔的光源是一个直径为2 mm的圆形光源。光源发射光的波长为?= 0.5?m，它到小孔的距离为1.5 m。问两小孔能够发生干涉的最大距离是多少？
2-23. 若光波的波长宽度为??，频率宽度为??，试证明??/????/?。式中?和?分别为该光波的频率和波长。对于波长为632.8 nm的He-Ne激光，波长宽度??= 2×10-8 nm，试计算它的频率宽度和相干长度。
? 部分习题解答
2-2. 解：在图示的坐标系中，两束平行光的振幅可以写成：
物理光学与应用光学习题解第二章
