Question

凸透鏡的彎曲表面是個球面，把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入，如圖所示，從上往下看凸透鏡，結果觀察到同心的內疏外密的圓環狀干涉條紋，稱為牛頓環．關于牛頓環，以下說法正確的是（　　）

A．干涉條紋是凸透鏡下表面和平板玻璃上表面的兩列反射光疊加而成的

B．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的

C．若僅增大入射光的波長，則圓環狀干涉條紋的半徑變大

D．若僅增大凸透鏡的半徑，則圓環狀干涉條紋變的密集

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倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數倍時是暗條紋．使牛頓環的曲率半徑越大，相同的水平距離使空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環狀條紋間距變大．

解答：解：A、凸透鏡下表面與玻璃上表面形成空氣薄膜，干涉現象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉疊加而成．故A正確；
B、凸透鏡下表面與玻璃上表面形成空氣薄膜，干涉現象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉疊加而成．不是凸透鏡上表面，故B錯誤；
C、由圖可見，如設透鏡的曲率半徑為R，與接觸點O相距為r處空氣層的厚度為d，其幾何關系式為：R²=（R-d）²+r²=R²-2Rd+d²+r²，
由于R＞＞d，可以略去d²得：d=

r2

2R

；
產生暗環的條件是：
△=（2k+1）

λ

2

，
其中k=0，1，2，3，…為干涉暗條紋的級數；可得第k級暗環的半徑為：r_k²=kRλ；
若僅增大入射光的波長，則圓環狀干涉條紋的半徑變大．故C正確；
D、由上可知，若僅增大凸透鏡的半徑，則圓環狀干涉條紋變的稀疏．故D錯誤；
故選：ABC

點評：理解了該實驗的原理即可順利解決此題，故在學習過程中要深入理解各個物理現象產生的機理是什么．