Question

8．凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径．把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹．如图所示，这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的．从凸透镜中心向外，依次叫第1，2，3…级条纹．同一级亮（或暗）条纹对成的空气膜厚度相同，并且两个相邻的亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度差相同．理论和实验均表明：光从折射率小的介质射向折射率大的介质时，反射光与 入射光相比，有一个相位为π突变（相当于反射光比入射光多走了半个波长）．因而，某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足：2d=$\frac{（2k+l）λ}{2}$，其中k=0，1，2…．．根报据以上信息，结合光的干涉规律，判断下列说法中，正确的是（　　）

• A． 凸透镜中心点应该是亮点
• B． 从凸透镜中心向外，圆环半径均匀增大
• C． 如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的同-级条紋半径变大
• D． 如果改用波长更短的单色光照射，观察到的同一级条紋半径变大

Answer 1

分析 从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹．使牛顿环的曲率半径越大，相同的水平距离使空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大．

解答 解：A、从反射光看干涉，因为有反射，所以有一个半波损失，中心也就是暗斑．从透射光没有半波损失，所以中间也就是亮斑，故A错误；
B、牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉．亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关．而条纹宽窄的差异，则是空气膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而是条纹看起来更窄．这里应该结合劈尖的知识去理解：越陡，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄，故B错误；
C、若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，故C正确；
D、由于紫光的波长小于红光的波长，故若改用紫光照射，则观察到的圆环状条纹间距变小，故D错误．
故选：C．

点评 理解了牛顿环的产生机理就可顺利解决此类题目，故对物理现象要知其然更要知其所以然．