光源的線度對干涉條紋的影響,光源下移對干涉條紋影響

本文目錄一覽：

• 1、光源的線度對干涉條紋有什么影響?
• 2、在邁克爾遜干涉實驗中,鈉燈的雙黃線對干涉條紋的對比度有何影響
• 3、誰有物理競賽題？
• 4、牛頓環(huán)實驗中,光源的大小對干涉條紋的可見度有何影響

光源的線度對干涉條紋有什么影響?

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在邁克爾遜干涉實驗中,鈉燈的雙黃線對干涉條紋的對比度有何影響

在邁克爾遜干涉實驗中，鈉燈的雙黃線對干涉條紋的對比度的影響如下：

1、干涉條紋的清晰度降低。雙黃線的兩條波長接近，其波長分別為589.0納米和租旦洞589.6納米。由于這兩條波長接近，在干涉儀中會產(chǎn)生弊枯相關(guān)干涉，形成的干涉條紋會變得模糊或者消失。

2、干涉條紋的亮度減弱。由于雙黃線的波長接近，兩者之間的相位差很小，難以產(chǎn)生明顯的干涉條紋。這會導(dǎo)致干涉條紋的亮度減弱，對比度下降。

3、干涉條紋的間距發(fā)生變化。雙黃線的兩條波長接近，其波長分別為589.0納米和589.6納米。由于這兩條波長的差異很小，會影響干涉條紋的間距，導(dǎo)致干涉條紋的間距發(fā)遲裂生變化。

誰有物理競賽題？

第24屆全國中學(xué)生物理競賽復(fù)賽試卷

（本題共七大題，滿分160分）

一、（20分）如圖所示，一塊長為 的光滑平板PQ固定在輕質(zhì)彈簧上端，彈簧的下端與地面固定連接。平板被限制在兩條豎直光滑的平行導(dǎo)軌之間（圖中未畫出豎直導(dǎo)軌），從而只能地豎直方向運動。平板與彈簧構(gòu)成的振動系統(tǒng)的振動周期 。一小球B放在光滑的水平臺面上，臺面的右側(cè)邊緣正好在平板P端的正上方，到P端的距離為 。平板靜止在其平衡位置。水球B與平板PQ的質(zhì)量相等?，F(xiàn)給小球一水平向右的速度 ，使它從水平臺面拋出。已知小球B與平板發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短，且碰撞過程中重力可以忽略不計。要使小球與平板PQ發(fā)生一次碰撞而且只發(fā)生一次碰撞， 的值應(yīng)在什么范圍內(nèi)？取

二、（25分）圖中所示為用三角形剛性細(xì)桿AB、BC、CD連成的平面連桿結(jié)構(gòu)圖。AB　和CD桿可分別繞過A、D的垂直于紙面的固定軸轉(zhuǎn)動，A、D兩點位于同一水平線上。BC桿的兩端分別與AB桿和CD桿相連，可繞連接處轉(zhuǎn)動（類似鉸鏈）。當(dāng)AB桿繞A軸以恒定的角速度 轉(zhuǎn)到圖中所示的位置時，AB桿處于豎直位置。BC桿與CD桿都與水平方向成45°角，已知AB桿的長度為 ，BC桿和CD桿的長度由圖給定。求此時C點加速度 的大小和方向（用與CD桿之間的夾角表示）

三、（20分）如圖所示，一容器左側(cè)裝有活門 ，右側(cè)裝有活塞B，一厚度可以忽略的隔板M將容器隔成a、b兩室，M上裝有活門 。容器、隔板、活塞及活門都是絕熱的。隔板和活塞可用銷釘固定，拔掉銷釘即可在汪手容器內(nèi)左右平移，移動時不受摩擦作用且不漏氣。整個容器置于壓強(qiáng)為P0、溫度為T0的大氣中。初始時將活塞B用銷釘固定在圖示的位置，隔板M固定在容器PQ處，使a、b兩室體積都等于V0； 、 關(guān)閉。此時，b室真空，a室裝有一定量的空氣（容器內(nèi)外氣體種類相同，且均可視為理想氣體），其壓強(qiáng)為4P0/5，溫度為T0。已知1mol空氣溫度升高1K時內(nèi)能的增量為CV，普適氣體常量為R。

1.現(xiàn)在打開 ，待容器內(nèi)外壓強(qiáng)相等時迅速關(guān)閉 （假定此過程中處在容器內(nèi)的氣體與處在容器外的氣體之間無熱量交換），求達(dá)到平衡時，a室中氣體的溫度。

2.接著打開 ，待a、b兩室中氣體達(dá)到平衡后，關(guān)閉 。拔掉所有銷釘，緩慢推動活塞B直至到過容器的PQ位置。求在推動活塞過程中，隔板對a室氣體所作的功。已知在推動活塞過程中，氣體的壓強(qiáng)P與體積V之間的關(guān)系為 ＝恒量。

四、（25分）圖中oxy是位于水平光滑桌面上的直角坐標(biāo)系，在 的一側(cè)，存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于oxy平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。在 的一側(cè)，一邊長分別為 和 的剛性矩形超導(dǎo)線框位于桌面上，框內(nèi)無電流，框的一對邊與x軸平行。線框的質(zhì)量為m，自感為L。現(xiàn)讓超導(dǎo)線框沿x軸方向以初速度 進(jìn)入磁場區(qū)域，試定量地討論線框以后可能發(fā)生的運動情況及與初速度 大小的關(guān)系。（假定線框在運動過程中始終保持超導(dǎo)狀態(tài)）

五、（25分）地球赤道表面附近處的重力加速度為 ，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 ，方向沿經(jīng)線向北。赤道上空的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與 成反比（r為考察點到地心的距離），方向與赤道附近的磁場方向平行。假設(shè)在赤道上空離地心的距離 （ 為地球半徑）處，存在厚度為10km的由等數(shù)量的質(zhì)子和電子的等離子層（層內(nèi)磁場可視為勻強(qiáng)磁場），每種粒子的數(shù)密度非常低，帶電粒子的相互作用可以忽略不計。已知電子的質(zhì)量 ，質(zhì)子的質(zhì)量 ，電子電荷量為 ，地球的半徑 。

1.所考察的等離子層困饑嫌中的電子和質(zhì)子一方面作無規(guī)則運動，另一方面因受地球引力和磁場的共同作用會形成位于赤道平面內(nèi)的繞地心的環(huán)行電流，試求此環(huán)行電流的電流密度。

2.現(xiàn)設(shè)想等離子層中所有電子和質(zhì)子，它們初速度的方向肢缺都指向地心，電子初速度的大小 ，質(zhì)子初速度的大小 。試通過計算說明這些電子和質(zhì)子都不可能到到達(dá)地球表面。

六、（25分）圖1所示為楊氏雙縫干涉實驗的示意圖，取紙面為yz平面。y、z軸的方向如圖所示。線光源S通過z軸，雙縫S1、S2對稱分布在z軸兩側(cè)，它們以及屏P都垂直于紙面。雙縫間的距離為d，光源S到雙縫的距離為l，雙縫到屏的距離為D， ， 。

1.從z軸上的線光源S出發(fā)經(jīng)S1、S2不同路徑到P0點的光程差為零，相干的結(jié)果產(chǎn)生一亮紋，稱為零級亮紋。為了研究有一定寬度的擴(kuò)展光源對于干涉條紋清晰度的影響，我們先研究位于軸外的線光源S′形成的另一套干涉條紋，S′位于垂直于z軸的方向上且與S平行，兩者相距 ，則由線光源S′出發(fā)分別經(jīng)S1、S2產(chǎn)生的零級亮紋 ， 與P0的距離

2.當(dāng)光源寬度為 的擴(kuò)展光源時，可將擴(kuò)展光源看作由一系列連續(xù)的、彼此獨立的、非相干的線光源組成。這樣，各線光源對應(yīng)的干涉條紋將彼此錯開，在屏上看到的將是這些干涉條紋的光強(qiáng)相加的結(jié)果，干涉條紋圖像將趨于模糊，條紋的清晰度下降。假設(shè)擴(kuò)展光源各處發(fā)出的光強(qiáng)相同、波長皆為 。當(dāng) 增大導(dǎo)致零級亮紋的亮暗將完全不可分辨，則此時光源的寬度

3.在天文觀測中，可用上述干涉原理來測量星體的微小角直徑。遙遠(yuǎn)星體上每一點發(fā)出的光到達(dá)地球處都可視為平行光，從星體相對的兩邊緣點發(fā)來的兩組平行光之間的夾角 就是星體的角直徑。遙遠(yuǎn)星體的角直徑很小，為測量如些微小的角直徑，邁克爾遜設(shè)計了測量干涉儀，其裝置簡化為圖2所示。M1、M2、M3、M4是四個平面反射鏡，它們兩兩平行，對稱放置，與入射光（a、 a′）方向成45°角。S1和S2是一對小孔，它們之間的距離是d。M1和M2可以同步對稱調(diào)節(jié)來改變其中心間的距離h。雙孔屏到觀察屏之間的距離是D。a、 a′和b、 b′分別是從星體上相對著的兩邊緣點發(fā)來的平行光束。設(shè)光線a、 a′垂直雙孔屏和像屏，星光的波長是 ，試導(dǎo)出星體上角直徑 的計算式。

注：將星體作圓形擴(kuò)展光源處理時，研究擴(kuò)展光源的線度對于干涉條紋圖像清晰度的影響會遇到數(shù)學(xué)困難，為簡化討論，本題擬將擴(kuò)展光源作寬度為 的矩形光源處理。

圖1

圖2

七、（20分）今年是我國著名物理學(xué)家、曾任浙江大學(xué)物理系主任的王淦昌先生誕生一百周年。王先生早在1941年就發(fā)表論文，提出了一種探測中微子的方案： 原子核可以俘獲原子的K層電子而成為 的激發(fā)態(tài) ，并放出中微子（當(dāng)時寫作η）

而 又可以放出光子 而回到基態(tài)

由于中微子本身很難直接觀測，能過對上述過程相關(guān)物理量的測量，就可以確定中微子的存在，1942年起，美國物理學(xué)家艾倫（R.Davis）等人根據(jù)王淦昌方案先后進(jìn)行了實驗，初步證實了中微子的存在。1953年美國人萊因斯（F.Reines）在實驗中首次發(fā)現(xiàn)了中微子，萊因斯與發(fā)現(xiàn)輕子的美國物理學(xué)家佩爾（M.L.Perl）分享了1995年諾貝爾物理學(xué)獎。

現(xiàn)用王淦昌的方案來估算中微子的質(zhì)量和動量。若實驗中測得鋰核（ ）反沖能量（即 的動能）的最大值 ， 光子的能量 。已知有關(guān)原子核和電子靜止能量的數(shù)據(jù)為 ； ； 。設(shè)在第一個過程中， 核是靜止的，K層電子的動能也可忽略不計。試由以上數(shù)據(jù)，算出的中微子的動能 和靜止質(zhì)量 各為多少？

牛頓環(huán)實驗中,光源的大小對干涉條紋的可見度有何影響

邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的是等傾干涉條紋，條紋的明暗變化，和入射角度有關(guān)，相明仿同入射角的位置干涉條紋明暗情況一致，條紋間距，條紋粗細(xì)都不等，影響條紋干涉變化的主要原因是光源入射角度的問題。

牛頓環(huán)是等厚干涉條紋，條紋的明暗變化，和上下表面中間加的空氣厚度有關(guān)，相同厚度的位置巖握，干涉條紋明暗一致（邁克耳遜干涉儀等傾干涉形成的空氣劈尖是上下表面平行的），條紋間距和粗細(xì)也都不等，但是兩者條紋粗細(xì)，條紋間隔計算公式完全不一樣！另外牛頓環(huán)中心是零級干涉，邁克粗槐慶耳遜干涉儀中心是最大級干涉！