Question

8．凸透鏡的彎曲表面是個球面，球面的半徑叫做這個曲面的曲率半徑．把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋．如圖所示，這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這些環(huán)狀條紋叫做牛頓環(huán)，它是兩個玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的．從凸透鏡中心向外，依次叫第1，2，3…級條紋．同一級亮（或暗）條紋對成的空氣膜厚度相同，并且兩個相鄰的亮（或暗）條紋對應的空氣膜厚度差相同．理論和實驗均表明：光從折射率小的介質(zhì)射向折射率大的介質(zhì)時，反射光與 入射光相比，有一個相位為π突變（相當于反射光比入射光多走了半個波長）．因而，某一級亮條紋對應的空氣膜厚度應該滿足：2d=$\frac{（2k+l）λ}{2}$，其中k=0，1，2…．．根報據(jù)以上信息，結(jié)合光的干涉規(guī)律，判斷下列說法中，正確的是（　�。�

• A． 凸透鏡中心點應該是亮點
• B． 從凸透鏡中心向外，圓環(huán)半徑均勻增大
• C． 如果換一個表面曲率半徑更大的凸透鏡，觀察到的同-級條紋半徑變大
• D． 如果改用波長更短的單色光照射，觀察到的同一級條紋半徑變大

Answer 1

分析 從空氣層的上下表面反射的兩列光為相干光，當光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋．使牛頓環(huán)的曲率半徑越大，相同的水平距離使空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大．

解答 解：A、從反射光看干涉，因為有反射，所以有一個半波損失，中心也就是暗斑．從透射光沒有半波損失，所以中間也就是亮斑，故A錯誤；
B、牛頓環(huán)實驗反映的是光的干涉現(xiàn)象，呈現(xiàn)條紋是由于空氣膜上下表面所反射的光發(fā)生了干涉．亮暗條紋相間則與光程差是半波長的奇偶數(shù)倍有關(guān)．而條紋寬窄的差異，則是空氣膜變化率的不同所導致的：變化率越大，光程差半波長的奇偶數(shù)倍更替得就越頻繁，使得條紋更加密集，從而是條紋看起來更窄．這里應該結(jié)合劈尖的知識去理解：越陡，空氣膜厚度變化率越大，條紋也隨之變密變窄，故B錯誤；
C、若換一個曲率半徑更大的凸透鏡，仍然相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，故C正確；
D、由于紫光的波長小于紅光的波長，故若改用紫光照射，則觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變小，故D錯誤．
故選：C．

點評 理解了牛頓環(huán)的產(chǎn)生機理就可順利解決此類題目，故對物理現(xiàn)象要知其然更要知其所以然．