题目
光强分别为I_0和4I_0的两束相干光相遇叠加而发生干涉,则叠加区域内的最大光强与最小光强的比值[]A. 4:1B. 5:3C. 9:1D. 3:1
光强分别为I_0和4I_0的两束相干光相遇叠加而发生干涉,则叠加区域内的最大光强与最小光强的比值[]
A. 4:1
B. 5:3
C. 9:1
D. 3:1
题目解答
答案
C. 9:1
解析
本题考查光的干涉中最大光强与最小光强的计算,解题思路是先根据光强与振幅的关系得出两束光的振幅关系,再结合干涉时最大和最小振幅的计算方法,进而求出最大光强与最小光强,最后得出它们的比值。
步骤一:明确光强与振幅的关系
光强 $I$ 与振幅 $A$ 的平方成正比,即 $I = kA^{2}$($k$ 为比例常数)。
设两束光的振幅分别为 $A_1$ 和 $A_2$,已知两束光的光强分别为 $I_0$ 和 $4I_0$,则有:
$I_0 = kA_1^{2}$,$4I_0 = kA_2^{2}$。
两式相除可得:$\frac{4I_0}{I_0}=\frac{kA_2^{2}}{kA_1^{2}}$,即 $\frac{A_2^{2}}{A_1^{2}} = 4$,所以 $\frac{A_2}{A_1} = 2$,不妨设 $A_1 = A$,则 $A_2 = 2A$。
步骤二:计算干涉时的最大和最小振幅
当两束相干光干涉时,最大振幅 $A_{max}$ 是两束光振幅之和,最小振幅 $A_{min}$ 是两束光振幅之差。
所以 $A_{max}=A_1 + A_2 = A + 2A = 3A$,$A_{min}=A_2 - A_1 = 2A - A = A$。
步骤三:计算最大光强与最小光强
根据光强与振幅的关系 $I = kA^{2}$,可得最大光强 $I_{max}=kA_{max}^{2}=k(3A)^{2}=9kA^{2}$,最小光强 $I_{min}=kA_{min}^{2}=kA^{2}$。
步骤四:计算最大光强与最小光强的比值
$\frac{I_{max}}{I_{min}}=\frac{9kA^{2}}{kA^{2}} = 9:1$。