牛顿环装置的平板玻璃表面是标准平面,而平凸透镜的凸面加工后发现径向某处有擦伤(凹痕),用这一装置观察反射的牛顿环时,对应擦伤的干涉条纹向()弯曲;牛顿环的中心通常看到的是一个很大且不太规则的(),其主要原因是透镜凸面与平板玻璃由点接触变成了面接触。
牛顿环装置的平板玻璃表面是标准平面,而平凸透镜的凸面加工后发现径向某处有擦伤(凹痕),用这一装置观察反射的牛顿环时,对应擦伤的干涉条纹向()弯曲;牛顿环的中心通常看到的是一个很大且不太规则的(),其主要原因是透镜凸面与平板玻璃由点接触变成了面接触。
题目解答
答案
首先,牛顿环是由平凸透镜和平板玻璃之间形成的空气薄膜产生的干涉现象。当光线照射到这一空气薄膜上时,会在上下表面分别发生反射,形成两束相干光。这两束光在空间中某些位置相遇时,会发生干涉现象,形成明暗相间的干涉条纹。
对于本题中的情况,平凸透镜的凸面在某处存在擦伤(凹痕)。这个凹痕会导致该处的空气薄膜厚度相对于周围区域有所减小。由于干涉条纹的间距与空气薄膜的厚度成正比,因此,在擦伤处对应的干涉条纹会向中心弯曲,即向薄膜厚度减小的方向弯曲。
另外,牛顿环的中心通常是一个很大且不太规则的亮斑或暗斑。这主要是因为在实际操作中,透镜凸面与平板玻璃之间很难做到完全的点接触,而是会有一部分区域发生面接触。这种面接触会破坏空气薄膜的连续性,导致中心区域的干涉现象变得复杂且不规则。因此,在观察牛顿环时,中心区域通常会出现一个较大且不规则的亮斑或暗斑。
综上所述,对应擦伤的干涉条纹会向中心弯曲;牛顿环的中心通常是一个很大且不太规则的亮斑或暗斑,其主要原因是透镜凸面与平板玻璃由点接触变成了面接触。
故答案为:中心;亮斑或暗斑。
解析
考查要点:本题主要考查光的干涉现象中牛顿环的形成原理,以及薄膜厚度变化对干涉条纹的影响,同时涉及实际实验中接触方式对干涉图样的影响。
解题核心思路:
- 干涉条纹弯曲方向:擦伤导致局部空气薄膜厚度变化,根据光程差的变化规律,判断条纹弯曲方向。
- 中心不规则斑点成因:理解点接触与面接触对空气薄膜连续性的影响,进而分析中心区域的干涉现象。
破题关键点:
- 薄膜厚度与条纹弯曲关系:薄膜厚度减小的区域,条纹会向厚度减小的方向弯曲。
- 接触方式的影响:面接触破坏了空气薄膜的单层结构,导致中心区域干涉条纹混乱。
第一空:对应擦伤的干涉条纹弯曲方向
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擦伤对薄膜厚度的影响
平凸透镜的擦伤(凹痕)会使该处空气薄膜的厚度减小,导致此处的光程差发生变化。 -
干涉条纹的形成规律
牛顿环的明暗条纹对应光程差的极值点。当薄膜厚度减小,相邻条纹的间距会缩小,条纹整体向厚度减小的方向(即中心方向)弯曲。
第二空:牛顿环中心的不规则斑点成因
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理想情况与实际差异
理想情况下,透镜与玻璃仅点接触,空气薄膜厚度均匀变化,形成规则的同心圆条纹。但实际操作中,透镜与玻璃易发生面接触,导致局部区域空气薄膜被压缩或破坏。 -
中心区域的干涉现象
面接触使中心区域的薄膜厚度突变,无法形成稳定的干涉条件,导致中心出现不规则的亮斑或暗斑。