题目
用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷,当波长为入的单色平行光垂直入射时,若观察到的干涉条纹如下图所示,每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切,则工件表面与条纹弯曲处对应的部分( )平玻璃-|||-空气劈尖 工作 A.凸起,且高度为λ4 B.凸起,且高度为λ2 C.凹陷,且深度为λ2 D.凹陷,且深度为λ4
用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷,当波长为入的单色平行光垂直入射时,若观察到的干涉条纹如下图所示,每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切,则工件表面与条纹弯曲处对应的部分( )

- A.凸起,且高度为λ4
- B.凸起,且高度为λ2
- C.凹陷,且深度为λ2
- D.凹陷,且深度为λ4
题目解答
答案
C
解析
考查要点:本题主要考查劈尖干涉法检测工件表面缺陷的原理,涉及光程差与干涉条纹变化的关系,以及如何通过条纹形态判断工件表面的微观形貌。
解题核心思路:
- 明确劈尖干涉条纹形成的本质:条纹的明暗由上下表面反射光的光程差决定,暗条纹对应光程差为波长整数倍。
- 分析条纹弯曲的物理意义:条纹弯曲处的顶点与相邻直线条纹相切,说明该处的空气隙厚度变化导致光程差突变。
- 判断形貌与尺寸:根据条纹弯曲方向及顶点位置,结合光程差变化量($\lambda/2$),确定工件表面是凸起还是凹陷,并计算具体尺寸。
破题关键点:
- 凹陷导致空气隙厚度增加,光程差增大,形成条纹弯曲。
- 条纹相切条件对应光程差突变$\lambda/2$,直接关联凹陷深度。
干涉条纹的形成与形貌分析
- 正常劈尖条纹特征:等厚线方向为直线,相邻暗条纹对应空气隙厚度差$\Delta d = \lambda/2$。
- 条纹弯曲的物理机制:
- 若工件表面凹陷,空气隙厚度$d$局部增大,导致光程差$\Delta = 2d$超过相邻区域,形成条纹弯曲。
- 当凹陷深度为$\lambda/2$时,光程差突变$\lambda$,使条纹顶点与相邻直线条纹相切。
条纹相切条件的数学推导
设凹陷处厚度为$d_0 + \lambda/2$,相邻区域厚度为$d_0$,则:
- 凹陷处光程差:$\Delta_{\text{凹}} = 2(d_0 + \lambda/2) = 2d_0 + \lambda$
- 相邻区域光程差:$\Delta_{\text{邻}} = 2d_0$
- 光程差差值:$\Delta_{\text{凹}} - \Delta_{\text{邻}} = \lambda$,对应条纹移动一个间距,形成相切。