新习题册波动光学分册

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一.光的干涉

一. 选择题:

1.如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1和r 2.路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,

折射率为n 2的另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于

(A) )()(111222t n r t n r +-+

(B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - [ B ]

光程δ:光束在折射率为n 的介质中传播l 路程,相当于其在真空中传播了n*l 的路程。

122222211111,,r L L t n t r L t n t L -=+-=+-=δ

2. 如图所示,波长为

的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e ,而且n 1>n 2>n 3,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4

n 2 e / . (B) 2n 2 e / . (C) (4

n 2 e /

. (D) (2

n 2 e / .

[ A ]

P

S 1

S 2 r 1

n 1

n 2

t 2

r 2

t 1

n 1

n 2

n 3

e

λ

:光程差:相位差,π,δ?λ

δ??=

?2 先算光程差,只考虑2n 介质中的路程,即2n *e 2=δ; 再算相位差,带入上式得:λ

λ

?e

n 42*e 222

ππ=

=

?n

3.把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中,两缝间距离为d ,双缝到屏的距离为D (D >>d ),所用单色光在真空中的波长为,则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是 (A) D / (nd ) (B) n D /d .

(C) d / (nD ). (D) D / (2nd ). [ A ] 光在介质中的波长为

n

λ

而各级明条纹中心到

O

点的距离

x

满足

为介质中的波长,’

’λλd

k

x k D ±=±,

而无论明条纹之间的间距还是暗条纹之间的间距都是相等的,可以用01x -x 计算得,带入得到nd

x λD =

4. 在双缝干涉实验中,为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采取的办法是

(A) 使屏靠近双缝.

(B ) 使两缝的间距变小. (C) 把两个缝的宽度稍微调窄. (D) 改用波长较小的单色光源. [ B ] 各级明条纹中心到O 点的距离x ,λd

k

x k D

±=±,A 是减小D ,B 是减小d ,C 是增大d ,D 是减小λ,所以选B 5.在双缝干涉实验中,入射光的波长为

,用玻璃纸遮住双缝中

的一个缝,若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大 ,则屏

上原来的明纹处

(A) 仍为明条纹; (B) 变为暗条纹; (C) 既非明纹也非暗纹; (D) 无法确定是明纹,还是暗纹

[ B ]

当由题意得光程差的变化量为,是奇数倍的半波长,故由明条纹变为暗条纹

6. 在牛顿环实验装置中,曲率半径为R 的平凸透镜与平玻璃扳在中心恰好接触,它们之间充满折射率为n 的透明介质,垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为,则反射光形成的干涉条纹中暗环半径r k 的表达式为

(A) r k =R k λ. (B) r k =n R k /λ.

(C) r k =R kn λ. (D) r k =()nR k /λ.

[ B ]

为光在介质中的波长’,暗环),,(’明环),,(’)(λλλ??

???=== 3...10k k ...321k 21

-k r R R 把

n

λ

带入得到暗环半径公式,选B

二.填空题:

1.在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n 1和n 2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e .波长为的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中

央处,两束相干光的相位差

=___2(n 1 – n 2) e / ___.

光程差e n -n -e 1-n e 1-n 21122211)(,)(,)(====

δδδδδ,而相位差与光程差之间的关系π2λ

δ

?=? 带入即得

2. 在双缝干涉实验中,双缝间距为d ,双缝到屏的距离为D (D >>d ),测得中央零级明纹与第五级明之间的距离为x ,则入射光的波长为__ xd / (5D )___.

各级明条纹中心到

O

点的距离

x

为)

,,,,(...3210k d

k

x k =±=±λD

,则

x 0-5d x -x x 0550===?λ)(D

,则D 5xd =λ 3.在双缝干涉实验中,若使两缝之间的距离增大,则屏幕上干涉条纹间距___变小___;若使单色光波长减小,则干涉条纹间距______变小_____.

两缝之间的距离λd

x D

=?,距离增大d 变大则x ?变小;λ减小则x ?变小。

4. 在双缝干涉实验中,所用光波波长=×10–4 mm ,双缝与屏间的距离D =300 mm ,双缝间距为d = mm ,则中央明条纹两侧的两个第三级明条纹之间的距离为 mm _______.

各级明条纹中心到O 点的距离x ,λd

k

x k D

±=±,则d

6x -x x 3-3λ

D =

=?,带入可得

5. 图a 为一块光学平板玻璃与一个加工过的平面一端接触,构成的空气劈尖,用波长为

的单色光垂直

照射.看到反射光干涉条纹(实线为

暗条纹)如图b 所示.则干涉条纹上A 点处所对应的空气薄膜厚度为e =__

λ2

3

_. 该题是利用等厚条纹可以检验精密加工工件表面的质量。根据纹路弯曲方向,判断工件表面上纹路是凹还是凸,当条纹向左偏时凹,

向右偏时凸。?

?

???=+==+=暗纹),,()(明纹),,(...210k 21k 2...321k k 2e 2λλλ

δ,由

题意得k=3,代入得e=λ2

3

6. 用波长为的单色光垂直照射到

空气劈形膜上,从反射光中观察干涉条纹,距顶点为L 处是暗条纹.使劈尖角

连续变大,直到该点处再次出现暗条纹为止.劈尖角的改变量是_______ / (2L )___________________. 当劈尖角变大时

L

处右端端点处厚度增加,

L

L L 22sin sin 2λ

θθλθθθθ

λ

=?=

≈=

,所以,即很小时,,当

7. 波长为的平行单色光垂直照射到劈形膜上,若劈尖角为

以弧

度计),劈形膜的折射率为n ,则反射光形成的干涉条纹中,相邻明条纹的间距为__

/(2n )___.

为介质中的波长’,’

λθ

λsin 2=

L ,当θ足够小时,θθ≈sin ,所图b

图a

A

L

θ

以由题意得θ

λn 2=L 8. 波长为

的平行单色光垂直地照射到劈形膜上,劈形膜的折射率为

n ,第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是___3 / (2n )_____.

明纹,,,’’

...321k k 2

e 2==+

=λλδ当第二条明纹时,k=2,得

n 43e 2λ=

,同理n 49e 5λ=,所以n

23n 46e -e e 25λ

λ===?

9. 已知在迈克耳孙干涉仪中使用波长为的单色光.在干涉仪的可动反射镜移动距离d 的过程中,干涉条纹将移动____2d /_____条.

每当有一条条纹移过时,可动反射镜移动了

2

λ

距离;由题意得,当1M 移动d 时,x d

12=λ

,可得λ

d 2x =条

10. 在迈克耳孙干涉仪的一条光路中,插入一块折射率为n ,厚度为d 的透明薄片.插入这块薄片使这条光路的光程改变了___2( n – 1) d __. 若只考虑插入薄片,则光程差为(n-1)d ,迈克尔干涉仪是来回两次,须乘以2

11. 以一束待测伦琴射线射到晶面间距为 nm (1 nm = 10-9 m)的晶面族上,测得与第一级主极大的反射光相应的掠射角为17°30′,则待测伦琴射线的波长为 nm ____. 带入布拉格方程λθk dsin 2=得

三.计算题:

1.在双缝干涉实验中,单色光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为l 1和l 2,并且l 1-l 2=3

,为入射光的波长,双缝之

间的距离为d ,双缝到屏幕的距离为D (D >>d ),如图.求: (1) 零级明纹到屏幕中央O 点的距离.

(2) 相邻明条纹间的距离.

解:(1) 如图,设P 0为零级明纹中心 则 D O P d r r /012≈- 3分

(l 2 +r 2)

(l 1 +r 1) = 0

∴ r 2 – r 1 = l 1 – l 2 = 3

∴ ()d D d r r D O P /3/120λ=-= 3分

(2) 在屏上距O 点为x 处, 光程差

λδ3)/(-≈D dx 2分 明纹条件

λδk ±= (k =1,2,....)

()d D k x k /3λλ+±=

在此处令k =0,即为(1)的结果.相邻明条纹间距

d D x x x

k k /1λ=-=+? 2分

2.在杨氏双缝实验中,设两缝之间的距离为 mm .在距双缝1 m

屏 d S 2

S 1

l 1 S 0 l 2

O

D

l 1 s 2

O

0 r 1 r 2

D

l 2

s 1 d 0

x

远的屏上观察干涉条纹,若入射光是波长为400 nm 至760 nm 的白光,问屏上离零级明纹20 mm 处,哪些波长的光最大限度地加强(1 nm =10-9 m)

解:已知:d = mm ,D =1 m ,l =20 mm 依公式: λδk l D

d

==

∴ D

dl

k =

λ=4×10-3 mm =4000 nm 2分 故当 k =10 1= 400 nm k =9 2= nm

k =8 3=

500 nm

k =7 4= nm k =6

5=

nm

这五种波长的光在所给观察点最大限度地加强. 3分

3.图示一牛顿环装置,设平凸透镜中心恰好

和平玻璃接触,透镜凸表面的曲率半径是R =400 cm .用某单色平行光垂直入射,观察反射光形成的牛顿环,测得第5个明环的半径是 cm . (1) 求入射光的波长.

(2) 设图中OA = cm ,求在半径为OA 的范围内可观察到的明环数目.

解:(1) 明环半径 ()2/12λ?-=

R k r 2分

()R

k r 1222

-=λ=5×10-5 cm (或500 nm) 2分

(2) (2k -1)=2 r 2 / (R )

O

A

对于r = cm , k =r 2 / (R )+= 3分

故在OA 范围内可观察到的明环数目为50个. 1分

4.在Si 的平表面上氧化了一层厚度均匀的

SiO 2薄膜.为了测量薄膜厚度,将它的一部分磨成劈形(示意图中的AB 段).现用波长

为600 nm 的平行光垂直照射,观察反射光形成的等厚干涉条纹.在图中AB 段共有8条暗纹,且B 处恰好是一条暗纹,求薄膜的厚度.(Si 折射率为,SiO 2折射率为

解:类似劈尖干涉,但上下表面反射都有相位突变,计算光程差时不必考虑附加的半波长. 设膜厚为e , B 处为暗纹,

2e =

2

1( 2k +1 )n λ

, (k =0,1,2,…) 2分

A 处为明纹,

B 处第8个暗纹对应上式k =7 1分

()n

k e 412λ+=

=×10-3 mm 2分

5.在折射率为的玻璃表面镀一层MgF 2(n = )透明薄膜作为增透

膜.欲使它对波长为

= nm 的单色光在正入射时尽量少反射,则

薄膜的厚度最小应是多少

解:尽量少反射的条件为

n

21k 22λ

)(+=

e ( k = 0, 1, 2, …) 令 k = 0 得 d min =

/ 4n 4分

= nm 1分

Si

A

B SiO ,膜

二.光的衍射

一.选择题:

1.在夫琅禾费单缝衍射实验中,对于给定的入射单色光,当缝宽度变小时,除中央亮纹的中心位置不变外,各级衍射条纹

(A) 对应的衍射角变小. (B) 对应的衍射角变大.

(C) 对应的衍射角也不变. (D) 光强也不变. [ ] 根据单缝衍射特点,相邻两条暗纹之间的距离即明条纹的宽度,暗条纹公式λθk asin ±=,中央明纹两侧为k 取值1时对应的暗条纹,即λθ=asin ,故当缝宽度a 变小时,则θ变大

2.一单色平行光束垂直照射在宽度为 mm 的单缝上,在缝后放一焦距为 m 的会聚透镜.已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为 mm ,则入射光波长约为 (1nm=10?9m) (A) 100 nm

(B) 400 nm (C) 500 nm

(D) 600 nm

[ ]

公式λ?=asin ,a

f fsin ftan x 1λ

??=≈=,中央明条纹宽1x 2x =?,a=,mm 0.2x =?,可求出波长

500nm

3.在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为的单色光垂直入射到单缝上.对应于衍射角为30°的方向上,若单缝处波面可分成 3个半波带,则缝宽度a 等于

(A) . (B)

. (C) 2

(D)

3

. [ ]

由公式2

k

asin λ

θ=,30,3k θ==o

代入可求出a=3

4.在夫琅禾费单缝衍射实验中,对于给定的入射单色光,当缝宽度变小时,除中央亮纹的中心位置不变外,各级衍射条纹

(A) 对应的衍射角变小. (B) 对应的衍射角变大. (C) 对应的衍射角也不变. (D) 光强也不变. [ ] 由公式λθk asin ±=得,当缝宽度a 变小时,则θ变大 5.测量单色光的波长时,下列方法中哪一种方法最为准确

(A) 双缝干涉. (B) 牛顿环 . (C) 单缝衍射. (D) 光栅衍射. [

光栅衍射,光谱仪和干涉仪大都是用光栅的。

6.在光栅光谱中,假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上,因而实际上不出现,那么此光栅每个透光缝宽度a 和相邻两缝间不透光部分宽度b 的关系为 (A) a=

2

1

b . (B) a=b . (C) a=2b . (D) a=3 b . [ ] 说明偶数级缺级,那么缝宽a 和光栅常数d 之间就是2倍关系,也就是d=2a ,此时不透光部分b=d -a ,所以b=a 。

二.填空题:

1.将波长为

的平行单色光垂直投射于一狭缝上,若对应于衍射图样

的第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为,则缝的宽度等于____ /

sin ____.

由暗条纹公式λθ=asin 得a

2.在单缝夫琅禾费衍射实验中,如果缝宽等于单色入射光波长的2倍,则中央明条纹边缘对应的衍射角 =_____±30° (答30° 也可

以)______.

由公式λθ=asin 和λ2a =得

3.波长为的单色光垂直投射于缝宽为a ,总缝数为N ,光栅常数为d 的光栅上,光栅方程(表示出现主极大的衍射角应满足的条件)为___ d sin =k ( k =0,±1,±2,···)____. 由公式λθk sin b a =+)(得,而d=a+b

4.若波长为625 nm(1nm=10?9m)的单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上时,则第一级谱线的衍射角为_______30 °_______

b

a sin nm 625mm 800

1

b a 1k k sin b a +=

==+==+λ

?λλ?,,,,)(

5.衍射光栅主极大公式(a +b ) sin =±k ,k =0,1,2…….在k =2的方向上第一条缝与第六条缝对应点发出的两条衍射光的光程差=

_____10_________

λθ2asin =,所以λλθ102*5asin 1-6==)(,

a 的意义是相邻的两个缝的距离,而θasin 的意义是相邻的两个缝的衍射光的光程差,因此λδ10=

6.设天空中两颗星对于一望远镜的张角为×10

rad ,它们都发出波

长为550 nm 的光,为了分辨出这两颗星,望远镜物镜的口径至少要等于 cm .(1 nm = 10-9 m) 最小分辨角R

R D D θλ

λθ22.122.1=≈

,则 ,带入得

三.计算题:

1.在用钠光(= nm)做光源进行的单缝夫琅禾费衍射实验中,单缝宽度a= mm ,透镜焦距f =700 mm .求透镜焦平面上中央明条纹的宽度.(1nm=109m)

解: a sin =

2分

a f f f x /sin tg 1λφφ=≈== mm 2分

x =2x 1= mm 1分

2.某种单色平行光垂直入射在单缝上,单缝宽a = mm .缝后放一个焦距f = 400 mm 的凸透镜,在透镜的焦平面上,测得中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为 mm ,求入射光的波长.

解:设第三级暗纹在3方向上,则有

a sin

3 = 3

此暗纹到中心的距离为x 3 = f tg

3

2分 因为

3很小,可认为

tg 3≈sin 3,所以

x 3≈3f / a .

两侧第三级暗纹的距离是 2 x 3 = 6f / a = ∴

= (2x 3) a / 6f 2分

= 500 nm 1分 3.用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱.已知红谱线波长R

在 ─m 范围内,蓝谱线波长

B

在─

m 范围内.当光垂直入射到光栅时,发现在衍射角为°处,红

蓝两谱线同时出现.

(1) 在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现

(2) 在什么角度下只有红谱线出现 解: ∵ a +b = (1 / 300) mm = m 1分

(1) (a + b ) sin

=k

∴ k = (a + b ) °= m

R =─

m ;B =─

m

对于红光,取k =2 , 则

R =

m 2分

对于蓝光,取k =3,则 B =

m 1分

红光最大级次

k max = (a + b ) / R =,

1分

取k max =4则红光的第4级与蓝光的第6级还会重合.设重合处的衍射角为

, 则

()828.0/4sin =+='b a R λψ

=° 2分

(2) 红光的第二、四级与蓝光重合,且最多只能看到四级,所以纯红光谱的第一、三级将出现.

()207.0/sin 1=+=b a R λψ

1 = ° 2分

()621.0/3sin 3=+=b a R λψ

3 = °

1分

4.一平面衍射光栅宽2 cm ,共有8000条缝,用钠黄光 nm)垂直入射,试求出可能出现的各个主极大对应的衍射角.(1nm=10-

9m) 解:由光栅公式 (a +b )sin = k 1分 sin = k

a +

b ) = 2分 k =0

=0 1分 k =±1

1 =±=±° 1分 k =±

2 2 =±=±° 1分 k =±3

3 =±=±°

1分

k =±4 4 =±=±°

1分

5.某种单色光垂直入射到每厘米有8000条刻线的光栅上,如果第一级谱线的衍射角为30°那么入射光的波长是多少能不能观察到第二级谱线 解:由光栅公式

(a +b )sin =k

k =1,

=30°,sin =1 / 2

=(a +b )sin

/ k =625 nm 3分 若k =2, 则 sin

=2 / (a + b ) = 1,

2=90°

实际观察不到第二级谱线 2分

6.用钠光(= nm)垂直照射到某光栅上,测得第三级光谱的衍射角为60°. (1) 若换用另一光源测得其第二级光谱的衍射角为30°,求后一光源发光的波长.

(2) 若以白光(400 nm -760 nm) 照射在该光栅上,求其第二级光谱的张角. (1 nm= 10-9 m)

解:(1) (a + b ) sin = 3

a +

b =3 / sin , =60° 2分

a +

b =2

'/sin

?' ?'=30° 1分

3 / sin =2'/sin

?' 1分

'= nm

1分 (2) (a + b ) =3

/ sin = nm 2分

2

?'=sin -1(2×400 / (=400nm) 1分 2

?''=sin -1(2×760 / (=760nm) 1分 白光第二级光谱的张角

=

22

??'-''= 25° 1分

三.光的偏振

一.空题:

1.马吕斯定律的数学表达式为I = I 0 cos 2

.式中I 为通过检偏器的透

射光的强度;I 0为入射__线偏振光_的强度;为入射光_光(矢量)振动_方向和检偏器_偏振化_方向之间的夹角.

2.两个偏振片叠放在一起,强度为I 0的自然光垂直入射其上,若通过两个偏振片后的光强为8/0I ,则此两偏振片的偏振化方向间的夹角(取锐角)是__60°(或 / 3)__,若在两片之间再插入一片偏振片,其偏振化方向与前后两片的偏振化方向的夹角(取锐角)相等.则通过三个偏振片后的透射光强度为___9I 0 / 32___.

αα,可求出020181

cos 21I I I ==

, ο30cos cos 2

1

2122121201====αααα,,I I I I

3.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°,至少需要让这束光通过___2____块理想偏振片.在此情况下,透射光强最大是原来光强的______1/4____________倍 .

假设线偏振光与第一个偏振片的夹角为α,因为线偏振光的偏振化方向要转过90°,所以第一个偏振片与第二个偏振片的夹角为(π/2-α)。线偏振光通过第一块偏振片后的光强为α201cos I I = 线偏振光通过第二块偏振片后的光强为

)

2(sin 4

1sin cos -2cos cos -2cos 20220220212ααααααI I I I I ====)π()π(

要使透射光强达到最强,则sin2α=1,解得α=π/4,则透射光强的最大值为I/4,即透射光强的最大值是原光强的1/4倍。 两偏振片偏振化方向夹角为(π/2-α)= π/4

4.自然光以入射角57°由空气投射于一块平板玻璃面上,反射光为完全线偏振光,则折射角为____33°___.

布儒斯特现象的其中一个结论:反射光线与折射光线垂直,反射角加上折射角为90度,所以反射角(入射角)为33度

5.一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃片上,就偏振状态来说则

反射光为___完全(线)偏振光__,反射光E

矢量的振动方向__垂直于

入射面______,透射光为_____部分偏振光_____.

6.在双折射晶体内部,有某种特定方向称为晶体的光轴.光在晶体内沿光轴传播时,____寻常____光和______非常________光的传播速度相等.

二.计算题:

1.将两个偏振片叠放在一起,此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为

o 60,一束光强为I 0的线偏振光垂直入射到偏振片上,该光束的光矢量

振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30°角. (1) 求透过每个偏振片后的光束强度;

(2) 若将原入射光束换为强度相同的自然光,求透过每个偏振片后的光束强度.

解:(1) 透过第一个偏振片的光强I 1

I 1=I 0 cos 230° 2分

=3 I 0 / 4 1分

透过第二个偏振片后的光强I 2, I 2=I 1cos 260°

=3I 0 / 16 2分 (2) 原入射光束换为自然光,则 I 1=I 0 / 2

1分

I 2=I 1cos 260°=I 0 / 8 2分

2.两个偏振片叠在一起,在它们的偏振化方向成1=30°时,观

测一束单色自然光.又在

2=45°时,

观测另一束单色自然光.若两次所测得的透射光强度相等,求两次入射自然光的强度之比.

解:令I 1和I 2分别为两入射光束的光强.透过起偏器后,光的强度分别为I 1 / 2和I 2 / 2马吕斯定律,透过检偏器的光强分别为 1分

1211

cos 21αI I =', 2222

cos 2

1

αI I =' 2分 按题意,21

I I '=',于是 222121cos 2

1cos 21ααI I = 1 分 得 3/2cos /cos /22

1221==ααI I 1分

3.将三个偏振片叠放在一起,第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成45和90角.

(1) 强度为I 0的自然光垂直入射到这一堆偏振片上,试求经每一偏振片后的光强和偏振状态.

(2) 如果将第二个偏振片抽走,情况又如何

解:(1) 自然光通过第一偏振片后,其强度 I 1 = I 0 / 2 1分

通过第2偏振片后,I 2=I 1cos 245

=I 1/ 4 2分

通过第3偏振片后,I 3=I 2cos 245

=I 0/ 8 1分

通过每一偏振片后的光皆为线偏振光,其光振动方向与刚通过的偏

振片的偏振化方向平行. 2分 (2) 若抽去第2片,因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直,

所以此时

I 3 =0. 1分

I 1仍不变. 1分

4.有一平面玻璃板放在水中,板面与水面夹角为

(见图).设水和玻璃的

折射率分别为和.已知图中水面的反射光是完全偏振光,欲使玻璃板面的反射光也是完全偏振光,

角应是多大

解:由题可知i 1和i 2应为相应的布儒斯特角,由布儒斯特定律知 tg i 1= n 1=; 1分 tg i 2=n 2 / n 1= / , 2分

由此得 i 1=°, 1分

i 2=°. 1分 由△ABC 可得

+( / 2+r )+( / 2-i 2)= 2分 整理得

=i 2-r

由布儒斯特定律可知, r = / 2-i 1 2分

将r 代入上式得

=i 1+i 2- / 2=°+°-90°=° 1分

A

B

i 2

i 1

r i

(完整word版)波动光学复习题及答案

第九章波动光学 9.1 在双缝干实验中,波长λ =500nm 的单色光入射在缝间距 d=2×10-4 m的双缝上,屏到双缝的距离为2m,求: (1)每条明纹宽度;(2)中央明纹两侧的两条第10 级明纹中心的间距;(3)若用一厚度为e=6.6 × 10 m的云母片覆盖其中一缝后,零级明纹移到原来的第7 级明纹处;则云母片的折射率是多少? 9 解:(1)Δχ=D = 2 500 140 m=5×10-3m d 2 10 4 (2)中央明纹两侧的两条第10 级明纹间距为 20Δχ =0.1m (3)由于e(n-1)=7 λ , 所以有 n=1+7 =1.53 e 9.2 某单色光照在缝间距为d=2.2 ×10-4的杨氏双缝上,屏到双缝的距离为D=1.8m,测出屏上20 条明纹之间的距离为9.84 × 10-2m,则该单色光的波长是多少? 解:因为x Dy d 2 x 20 x 9.84 10 m 2.2 10 4 9.84 10 2 20 1.8 所以601.3nm 9.3 白光垂直照射到空气中一厚度e=380nm的肥皂膜(n=1.33)上,在可见光的范围内400~760nm),哪些波长的光在反射中增强?

r 2 r 1 k 干涉加强。所以 λ = 4ne 2k 1 在可见光范围内, k=2 时,λ =673.9nm k=3 时 , λ =404.3nm 9.4 如题图 9.4 所示,在双缝实验中入射光的波长为 550nm , 用一厚度为 e=2.85 ×10-4cm 的透明薄片盖住 S 1缝,发现中央明纹 解:当用透明薄片盖住 S 1 缝,以单色光照射时,经 S 1缝的光程, 在相同的几何路程下增加了,于是原光程差的中央明纹位置从 O 点向上移动,其他条纹随之平动,但条纹宽度不变。依题意,图 中 O ' 为中央明纹的位置,加透明薄片后,①光路的光程为 r 1 e ne r 1 (n 1)e ;②光路的光程为 r 2 。因为点是中央明条纹的 位置,其光程差为零,所以有 r 2 [r 1 (n 1)e] 0 ,即 r 2 r 1 (n 1)e ⑴ 在不加透明薄片时,出现中央明条纹的条件为 解:由于光垂直入射,光程上有半波损失,即 2ne+ 2=k λ时, 。试求:透明薄片的折射率。

5大学物理习题_波动光学

波动光学 一、选择题 1.如图,折射率为2n ,厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为1n 和3n ,且3221,n n n n ><,1λ为入射光在1n 中的波长,当单色平行光1λ垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束的光程差是: (A )e n 22; (B )11222n e n λ- ; (C )112212λn e n -; (D )122212λn e n - 2.单色平行光垂直照射在薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,如图所示,若薄膜厚度为e ,且321n n n ><,1λ为入射光在1n 中的波长,则两束反射光在相遇点的位相差为 (A )1 122λπn e n ; (B )πλπ+1214n e n ; (C )πλπ+1124n e n ; (D )1124λπn e n 。 3.在双缝干涉实验中,入射光的波长为λ,用玻璃纸遮住双缝中的一个缝,若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大λ5.2,则屏上原来的明纹处 (A )仍为明条纹。 (B )变为暗条纹。 (C )既非明纹也非暗纹。 (D )无法确定是明纹,还是暗纹。 4.如图所示,用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置,若将一折射率为n 、劈角为α的透明劈尖b 插入光线2中,则当劈尖b 缓慢地向上移动时(只遮住2S ),屏C 上的干涉条纹 (A )间隔变大,向下移动。 (B )间隔变小,向上移动。 (C )间隔不变,向下移动。 (D )间隔不变,向上移动。 λS 1S 2S O C 1 2 b 图 3 3

5.在杨氏双缝干涉实验中,如果在上方的缝后面贴一片薄的透明云母片,中央明纹会 (A )向上移动; (B )向下移动; (C )不移动; (D )向从中间向上、下两边移动。 6.白光垂直照射到空气中一厚度为nm 450的肥皂膜上。设肥皂的折射率为1.32,试问该膜的正面呈什么颜色: (A )紫光(nm 401)(B )红光(nm 668)(C )蓝光(nm 475)(D )黄光(nm 570) 7.如图示两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L ,夹在两块平晶的中间,形成空气劈尖,当单色光垂直入射时,产生等厚干涉条纹,如果滚柱之间的距离变小,则在L 范围内干涉条纹的 (A )数目减少,间距变大;(B )数目不变,间距变小; (C )数目增加,间距变小; (D )数目减少,间距不变。 8纹 (A )向劈尖平移,条纹间隔变小; (B )向劈尖平移, 条纹间隔不变; (C )反劈尖方向平移,条纹间隔变小;(D )反劈尖方向平移,条纹间隔不变。 9.波长为λ的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上,劈尖薄膜的折射率为n ,则第2级明纹与第5级明纹所对应的薄膜厚度之差为: (A )n 2λ ; (B )23λ; (C )n 23λ; (D )n 4λ。 10.根据惠更斯—菲涅耳原理,若已知光在某时刻的波阵面为S ,则S 的前方某点P 的光强度决定于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的 (A )振动振幅之和; (B )光强之和; (C )振动振幅之和的平方; (D )振动的相干叠加。 11.在单缝夫琅和费衍射实验中,若减小缝宽,其他条件不变,则中央明条纹 (A )宽度变小; (B )宽度变大; (C )宽度不变,且中心强度也不变; (D )宽度不变,但中心强度变小。 12.用平行单色光垂直照射在单缝上时,可观察夫琅禾费衍射。若屏上点P 处为第二级明纹,则相应的单缝波阵面可分成的半波带数目为: (A )3个; (B )4个; (C )5个; (D )6个。

第十二章 波动光学(一)答案

一. 选择题 [ C ]基础训练2. 如图16-19所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且 n 1<n 2>n 3,λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A ) 2πn 2e /(n 1 λ1) (B )[4πn 1e /(n 2 λ1)] + π (C ) [4πn 2e /(n 1 λ1)]+ π (D ) 4πn 2e /(n 1 λ1) 参考解答:真空中波长= n 1λ1。考虑半波损失后的总光程差=2 n 2e + n 1λ1/2,故相位差=(2 n 2e + n 1λ1/2)*2π/( n 1λ1)=[4πn 2e /(n 1 λ1)]+ π 。 [ B ]基础训练6. 一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使反射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为 (A ) λ / 4 (B ) λ / (4n ) (C ) λ / 2 (D ) λ / (2n ) 参考解答:反射光要干涉加强,其光程差应为半波长的偶数倍,故薄膜的最小厚度h 应满足如下关系式:212 nh λ λ+=?(要考虑半波损失),由此解得/(4)h n λ=。 [ B ]基础训练8. 用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上。当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹 (A ) 向右平移 (B ) 向中心收缩 (C ) 向外扩张 (D ) 静止不动 (E ) 向左平移 参考解答:根据牛顿环公式,此时固定位置的k 变大。 [ A ]基础训练9. 两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射。若上面的平玻璃以棱边为轴,沿逆时针方向作微小转动,则干涉条纹的 (A ) 间隔变小,并向棱边方向平移 (B ) 间隔变大,并向远离棱边方向平移 (C ) 间隔不变,向棱边方向平移 (D ) 间隔变小,并向远离棱边方向平移 参考解答:条纹间距=λ/2/ sin θ,逆时针转动,导致变大,进而条纹间距变小,条纹向棱边方向移动。 [ D ]自测提高5. 在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中,用单色光垂直照射,在反射光中看到干涉条纹,则在接触点P 处形成的圆斑为 (A) 全明. (B) 全暗. (C) 右半部明,左半部暗. (D) 右半部暗,左半部明. 参考解答:接触点P 的左边两反射光的光程差为2left nh δ=,接触点P 的右边两反射光的 图中数字为各处的折射 图16-19 n 3

大学物理下册波动光学习题解答杨体强

波动光学习题解答 1-1 在氏实验装置中,两孔间的距离等于通过光孔的光波长的100倍,接收屏与 双孔屏相距50cm 。求第1 级和第3级亮纹在屏上的位置以及它们之间的距离。 解: 设两孔间距为d ,小孔至屏幕的距离为D ,光波波长为λ,则有=100d λ. (1)第1级和第3级亮条纹在屏上的位置分别为 -5150==510m 100D x d λ=?? -42503==1.510m 100 D x d λ=?? (2)两干涉条纹的间距为 -42=1.010m D x d λ?=?? 1-2 在氏双缝干涉实验中,用0 6328A =λ的氦氖激光束垂直照射两小孔,两小孔的间距为1.14mm ,小孔至屏幕的垂直距离为1.5m 。求在下列两种情况下屏幕上干涉条纹的间距。 (1)整个装置放在空气中; (2)整个装置放在n=1.33的水中。 解: 设两孔间距为d ,小孔至屏幕的距离为D ,装置所处介质的折射率为n ,则两小孔出射的光到屏幕的光程差为 21()x n r r nd D δ=-= 所以相邻干涉条纹的间距为 D x d n λ?=? (1)在空气中时,n =1。于是条纹间距为 943 1.5 632.8108.3210(m)1.1410 D x d λ---?==??=?? (2)在水中时,n =1.33。条纹间距为 9 43 1.563 2.810 6.2610(m)1.1410 1.33 D x d n λ---???=?==??? 1-3 如图所示,1S 、2S 是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为1r 和2r 。路径1S P 垂直穿过一块厚度

为1t 、折射率为1n 的介质板,路径2S P 垂直穿过厚度为2t ,折射率为2n 的另一块介质板,其余部分可看做真空。这两条路径的光程差是多少? 解:光程差为 222111[r (n 1)t ][r (n 1)t ]+--+- 1-4 如图所示为一种利用干涉现象测定气体折射率的原理性结构,在1S 孔后面放 置一长度为l 的透明容器,当待测气体注入容器而将空气排出的过程中幕上的干涉条纹就会移动。由移过条纹的根数即可推知气体的折射率。 (1)设待测气体的折射率大于空气折射率,干涉条纹如何移动? (2)设 2.0l cm =,条纹移过20根,光波长为 589.3nm ,空气折射率为1.000276,求待测气体(氯气)的折射率。 1-5 用波长为500 nm 的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中,距劈尖棱边1=1.56 cm 的A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。 (1)求此空气劈尖的劈尖角θ; (2)改用600 nm 的单色光垂直照射到此劈尖上,仍观察反射光的干涉条纹,A 处是明条纹还是暗条纹? (3)在第(2)问的情形从棱边到A 处的围共有几条明纹,几条暗纹?

大学物理波动光学题库及标准答案

大学物理波动光学题库及答案

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一、选择题:(每题3分) 1、在真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ,若A 、B 两点相位差为3π,则此路径AB 的光程为 (A) 1.5 λ. (B) 1.5 λ/ n . (C) 1.5 n λ. (D) 3 λ. [ ] 2、在相同的时间内,一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等,走过的光程相等. (B) 传播的路程相等,走过的光程不相等. (C) 传播的路程不相等,走过的光程相等. (D) 传播的路程不相等,走过的光程不相等. [ ] 3、如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1和r 2.路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,折射率为n 2的另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - [ ] 4、真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的均匀透明媒质中,从A 点沿某一路径传播到B 点,路径的长度为l .A 、B 两点光振动相位差记为?φ,则 (A) l =3 λ / 2,?φ=3π. (B) l =3 λ / (2n ),?φ=3n π. (C) l =3 λ / (2n ),?φ=3π. (D) l =3n λ / 2,?φ=3n π. [ ] 5、如图所示,波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e ,而且n 1>n 2>n 3,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4πn 2 e / λ. (B) 2πn 2 e / λ. (C) (4πn 2 e / λ) +π. (D) (2πn 2 e / λ) -π. [ ] 6、如图所示,折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1<n 2<n 3.若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e . (B) 2n 2 e -λ / 2 . (C) 2n 2 e -λ. (D) 2n 2 e -λ / (2n 2). [ ] 7、如图所示,折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1< n 2> n 3.若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是 (A) 2n 2 e . (B) 2n 2 e -λ / 2. (C) 2n 2 e -λ . (D) 2n 2 e -λ / (2n 2). P S 1 S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 n 1 n 2 n 3 e λ n 2n 1n 3 e ①② n 2n 1n 3 e ①②

波动光学选择题C答案

波动光学选择题 (参考答案) 1.在相同的时间内,一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中( ) (A) 传播的路程相等,走过的光程相等 (B) 传播的路程相等,走过的光程不相等 (C) 传播的路程不相等,走过的光程相等 (D) 传播的路程不相等,走过的光程不相等 答: (C ) 2.如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1 和r 2。路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1的介质板, 路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,折射率为n 2的另一介质板,其余部 分可看作真空,这两条路径的光程差等于( ) (A) 222111()()r n t r n t +-+ (B) 222111[(1)][(1)]r n t r n t +--+- (C) 222111()()r n t r n t --- (D) 2211n t n t - 答:(B ) 3.如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反 射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且n 1<n 2>n 3,λ1 为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇 点的相位差为( ) (A) 2112/()n e n πλ (B) 121[4/()]n e n πλπ+ (C) 121[4/()]n e n πλπ+ (D) 1214/()n e n πλ 答:(C ) 4.用白光光源进行双缝实验,若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝,则( ): (A) 干涉条纹的宽度将发生改变 (B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹 (C) 干涉条纹的亮度将发生改变 (D) 不产生干涉条纹 答:(D ) 5.在双缝干涉实验中,两条缝的宽度原来是相等的。若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变),则( ) (A) 干涉条纹的间距变宽 (B) 干涉条纹的间距变窄 (C) 干涉条纹的间距不变,但原极小处的强度不再为零

《大学物理学》波动光学习题及答案

一、选择题(每题4分,共20分) 1.如图所示,波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为2n 的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉。若薄膜厚度为e ,而且321n n n >>,则两束反射光在相遇点的位相差为(B (A ) 22πn e λ ; (B ) 24πn e λ ; (C ) 24πn e πλ -; (D ) 24πn e πλ +。 2.如图示,用波长600λ=nm 的单色光做双缝实验,在屏P 处产生第五级明纹,现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上,此时P (A )5.0×10-4cm ;(B )6.0×10-4cm ; (C )7.0×10-4cm ;(D )8.0×10-4cm 。 3.在单缝衍射实验中,缝宽a =0.2mm ,透镜焦距f =0.4m ,入射光波长λ=500nm 位置2mm 处是亮纹还是暗纹?从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带?( D ) (A) 亮纹,3个半波带; (B) 亮纹,4个半波带;(C) 暗纹,3个半波带; (D) 暗纹,4个半波带。 4.波长为600nm 的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm 的光栅上,光栅的刻痕与缝宽相等,则光谱上呈现的全部级数为(B ) (A) 0、1±、2±、3±、4±; (B) 0、1±、3±;(C) 1±、3±; (D) 0、2±、4±。 5. 自然光以60°的入射角照射到某一透明介质表面时,反射光为线偏振光,则( B ) (A) 折射光为线偏振光,折射角为30°; (B) 折射光为部分偏振光,折射角为30°; (C) 折射光为线偏振光,折射角不能确定; (D) 折射光为部分偏振光,折射角不能确定。 二、填空题(每小题4分,共20分) 6.波长为λ的单色光垂直照射在空气劈尖上,劈尖的折射率为n ,劈尖角为θ,则第k 级明纹和第3k +级明纹的间距l = 32s i n λn θ 。 7.用550λ=nm 的单色光垂直照射牛顿环装置时,第4级暗纹对应的空气膜厚度为 1.1 μm 。 8.在单缝夫琅和费衍射实验中,设第一级暗纹的衍射角很小。若1600nm λ=为入射光,中央明纹宽度为 3m m ;若以2400nm λ=为入射光,则中央明纹宽度为 2 mm 。 9.设白天人的眼瞳直径为3mm ,入射光波长为550nm ,窗纱上两根细丝之间的距离为3mm ,人眼睛可以距离 13.4 m 时,恰能分辨。 10.费马原理指出,光总是沿着光程为 极值 的路径传播的。 三、计算题(共60分) 11.(10分)在杨氏双缝实验中,双缝间距d =0.20mm ,缝屏间距D =1.0m ,试求:(1)若第二级明条纹离屏中心的距离为6.0mm ,计算此单色光的波长;(2)相邻两明条纹间的距离. 解:(1)由λk d D x = 明知,23 0.26002110 x nm λ= =??, 3 n e

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题及答案(6)

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题及答案(6) 一、选择题 1.如果把光导纤维聚成束,使纤维在两端排列的相对位置一样,图像就可以从一端传到另一端,如图所示.在医学上,光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部.内窥镜有两组光导纤维,一组用来把光输送到人体内部,另一组用来进行观察.光在光导纤维中的传输利用了( ) A.光的全反射B.光的衍射 C.光的干涉D.光的折射 2.一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内,人射角为45o下面光路图中正确的是A. B. C. D. 3.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是(). A.B. C.D. 4.一细光束由a、b两种单色光混合而成,当它由真空射入水中时,经水面折射后的光路

如图所示,则以下看法正确的是 A.a光在水中传播速度比b光小 B.b光的光子能量较大 C.当该两种单色光由水中射向空气时,a光发生全反射的临界角较大 D.用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距5.一束单色光由玻璃斜射向空气,下列说法正确的是 A.波长一定变长 B.频率一定变小 C.传播速度一定变小 D.一定发生全反射现象 6.如图所示,黄光和紫光以不同的角度,沿半径方向射向半圆形透明的圆心O,它们的出射光线沿OP方向,则下列说法中正确的是() A.AO是黄光,穿过玻璃砖所需时间短 B.AO是紫光,穿过玻璃砖所需时间短 C.AO是黄光,穿过玻璃砖所需时间长 D.AO是紫光,穿过玻璃砖所需时间长 7.如图所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图,下列说法正确的是() A.在该玻璃体中,A光比B光的运动时间长 B.光电效应实验时,用A光比B光更容易发生 C.A光的频率比B光的频率高 D.用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大 8.图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样.下列关于

(答案1)波动光学习题

波动光学习题 光程、光程差 1.在真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ,若A 、B 两点相位差为3π,则此路径AB 的光程为 (A) 1.5 λ. (B) 1.5 λ/ n . (C) 1.5 n λ. (D) 3 λ. [ A ] 2.在相同的时间内,一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等,走过的光程相等. (B) 传播的路程相等,走过的光程不相等. (C) 传播的路程不相等,走过的光程相等. (D) 传播的路程不相等,走过的光程不相等. [ C ] 3.如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1和r 2.路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,折射率为n 2的另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - [ B ] 4.如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且 n 1<n 2>n 3,λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长,则两束反 射光在相遇点的相位差为 (A) 2πn 2e / ( n 1 λ1). (B)[4πn 1e / ( n 2 λ1)] + π. (C) [4πn 2e / ( n 1 λ1) ]+ π. (D) 4πn 2e / ( n 1 λ1). [ C ] 5.真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的均匀透明媒质中,从A 点沿某一路径传播到B 点,路径的长度为l .A 、B 两点光振动相位差记为?φ,则 (A) l =3 λ / 2,?φ=3π. (B) l =3 λ / (2n ),?φ=3n π. (C) l =3 λ / (2n ),?φ=3π. (D) l =3n λ / 2,?φ=3n π. [ ] 6.如图所示,波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e ,而 且n 1>n 2>n 3,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4πn 2 e / λ. (B) 2πn 2 e / λ. (C) (4πn 2 e / λ) +π. (D) (2πn 2 e / λ) -π. [ A ] P S 1S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 n 1 3λ1 n 1 3λ

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一、选择题:(每题3分) 1、在真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ,若 A 、 B 两点相位差为3π,则此路径AB 的光程为 (A) 1.5 λ. (B) 1.5 λ/ n . (C) 1.5 n λ. (D) 3 λ. [ ] 2、在相同的时间内,一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等,走过的光程相等. (B) 传播的路程相等,走过的光程不相等. (C) 传播的路程不相等,走过的光程相等. (D) 传播的路程不相等,走过的光程不相等. [ ] 3、如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分 别为r 1和r 2.路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1 的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,折射率为n 2的另一 介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - [ ] 4、真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的均匀透明媒质中,从A 点沿某一路径 传播到B 点,路径的长度为l .A 、B 两点光振动相位差记为?φ,则 (A) l =3 λ / 2,?φ=3π. (B) l =3 λ / (2n ),?φ=3n π. (C) l =3 λ / (2n ),?φ=3π. (D) l =3n λ / 2,?φ=3n π. [ ] 5、如图所示,波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e ,而且n 1>n 2>n 3,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4πn 2 e / λ. (B) 2πn 2 e / λ. (C) (4πn 2 e / λ) +π. (D) (2πn 2 e / λ) -π. [ ] 6、如图所示,折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1 <n 2<n 3.若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e . (B) 2n 2 e -λ / 2 . (C) 2n 2 e -λ. (D) 2n 2 e -λ / (2n 2). [ ] 7、如图所示,折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1< n 2> n 3.若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是 (A) 2n 2 e . (B) 2n 2 e -λ / 2. (C) 2n 2 e -λ . (D) 2n 2 e -λ / (2n 2). P S 1S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 n 1 3λ n 3 n 3

波动光学(一)答案

第十二章 波动光学(一) 一. 选择题 [ B ]1. 在双缝干涉实验中,为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采取的办法是 (A) 使屏靠近双缝. (B) 使两缝的间距变小. (C) 把两个缝的宽度稍微调窄. (D) 改用波长较小的单色光源. 参考解答:根据条纹间距公式D x nd λ?= ,即可判断。 [ B ]2. 在双缝干涉实验中,入射光的波长为 ,用玻璃纸遮住双缝中的一个缝, 若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 ,则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹; (B) 变为暗条纹; (C) 既非明纹也非暗纹; (D) 无法确定是明纹,还是暗纹 参考解答:光程差变化了2.5,原光程差为半波长的偶数倍形成明纹,先光程差 为半波长的奇数倍,故变为暗条纹。 [ A ]3. 如图所示,波长为 的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e ,而且n 1>n 2>n 3,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4n 2 e / . (B) 2n 2 e / . (C) (4n 2 e / . (D) (2n 2 e / . 参考解答:此题中无半波损失,故相位差为: 22222e 4/n n e π π ?πλλ λ ?=? ? =光程差=。 [ B ]4. 一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使反射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为 (A) . (B) / (4n ). (C) . (D) / (2n ). 参考解答:反射光要干涉加强,其光程差应为半波长的偶数倍,故薄膜的最小厚度h 应 满足如下关系式:212 nh λ λ+ =?(要考虑半波损失),由此解得 /(4)h n λ=。 n 1 n 2 n 3 e λ

波动光学单元练习题

9波动光学单元练习题 姓名___ 专业_____ 学号_____ 成绩___ 一、选择题(共30分,每题3分) 9—1、在真空中波长为的单色光,在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ,若A 、B 两点相位差为3,则此路径AB 的光程为 (A) . (B) n . (C) n . (D)3 . [ ] 9—2、在双缝干涉实验中,为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采取的办法是 (A) 使屏靠近双缝. (B) 使两缝的间距变小. (C) 把两个缝的宽度稍微调窄. (D) 改用波长较小的单色光源. [ ] 9—3、如图所示,折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1<n 2<n 3.若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e . (B) 2n 2 e - / 2 . (C) 2n 2 e -. (D) 2n 2 e - / (2n 2). [ ] 9—4、一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使反射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为 (A) . (B) / (4n ). (C) . (D) / (2n ). [ ] 9—5、如图,用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上.当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹 (A) 向右平移. (B) 向中心收缩. (C) 向外扩张. (D) 静止不动. (E) 向左平移. [ ] 9—6、波长为的单色平行光垂直入射到一狭缝上,若第一级暗纹的位置对应的衍射角 n 2n 1n 3 e ①② 空气 单色光

大学物理光学练习题及答案

大学物理光学练习题及 答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

光学练习题 一、 选择题 11. 如图所示,用厚度为d 、折射率分别为n 1和n 2 (n 1<n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3 (B) 1 23n n -λ (C) λ2 (D) 1 22n n -λ 17. 如图所示,在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1 的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一 片厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片 的折射率均为n , d 1>d 2, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距减小 (B) 条纹间距 增大 (C) 整个条纹向上移动 (D) 整个条纹向下移动 18. 如图所示,在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的 云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变 化情况是 [ ] (A) 条纹间距增大 (B) 整个干涉条纹将 向上移动 (C) 条纹间距减小 (D) 整个干涉条纹将向下移动 26. 如图(a)所示,一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖,用波长λ=500nm(1nm = 10-9m)(b)所示.有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切.则工件的上表面缺 陷是 [ ] (A) 不平处为凸起纹,最大高度为500 nm (B) 不平处为凸起纹,最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽,最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽,最大深度为250 nm 43. 光波的衍射现象没有声波显著, 这是由于 [ ] (A) 光波是电磁波, 声波是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光是有颜色的 (D) 光的波长比声波小得多 53. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,将单缝K 沿垂直光的入射光(x )方向稍微平移,则 x a E

大学物理波动光学练习题(二)

1在双缝干涉实验中,若单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明纹位于O处,现将光源S向下移动到S′位置,则[ ]?A、中央明纹向上移动,且条纹间距增大 ?B、中央明纹向上移动,且条纹间距不变 ?C、中央明纹向下移动,且条纹间距增大 ?D、中央明纹向下移动,且条纹间距不变 正确答案:B 2在杨氏双缝干涉实验中,设双缝之间的距离为d = 0.2 mm,屏与双缝间的距离D=1.00 m。(1)当波长λ = 589.0 nm的单色光垂直入射时,求10 条干涉条纹之间的距离;(2)若以白光入射,将出现彩色条纹,求第二级光谱的宽度。 正确答案: 解(1)在杨氏双缝干涉的图样中,其干涉条纹为等距分布的明暗相间的直条纹。相邻条纹之间的距离为 10 条干涉条纹之间有9 个间距,所以10 条干涉条纹之间的距离为 (2)第二级彩色条纹光谱宽度是指第二级紫光明纹中心位置到第二级红光明纹中心位置之间的距离。杨氏双缝干涉明纹的位置为

所以第二级光谱的宽度为 在双缝干涉实验中,用波长λ=546.1nm的单色光照射,双缝与屏的距离300mm。测得中央明纹两侧的两个第五级明条纹的间距为12.2mm,求双缝间的距离。 正确答案: 解:条纹间距,考虑到中央明纹,两个第五级明条纹间有11条条纹,共有10个条纹间距,因此12.2/10 = 1.22mm,利用公式,代入数据,得双缝间的距离。 4 在双缝干涉实验中,两缝间距为0.3mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1.20m的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm。问所用光的波长为多少,是什么颜色的光?正确答案: 解:双缝干涉暗纹位置,第5条暗纹,k = 4,中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为 22.78mm,即2x = 22.78mm,得x = 11.39 mm,因此λ=632.8nm,是红光。

《大学物理》习题册题目及答案第18单元 波动光学 - 副本复习课程

《大学物理》习题册题目及答案第18单元波动光学-副 本

仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢2 第18单元 波动光学(一) 学号 姓名 专业、班级 课程班序号 一 选择题 [ A ]1. 如图所示,折射率为2n 、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质折射率分别为1n 和3n ,已知321n n n <<。若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 22n e (B) 2e n 2λ-21 (C) 22n e λ- (D) 22n e 2 2n λ - [ A ]2. 双缝干涉的实验中,两缝间距为d ,双缝与屏幕之间的距离为D (D >>d ),单色光波长为λ,屏幕上相邻的明条纹之间的距离为 (A) d D λ (B) D d λ (C) d D 2λ (D) D d 2λ [ B ]3. 如图,1S 、2S 是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为 1r 和2r 。路径1S P 垂直穿过一块厚度为1t 、折射率为1n 的介质板,路径P S 2垂直穿过厚度为2t 、折射率为2n 的另一块介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - [ C ]4. 如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且321n n n ><, 1λ 为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位 差为 (A) 1122λπn e n (B) πλπ+1212n e n (C) πλπ+1124n e n (D) 1124λπn e n 。 1 λe 1 n 2n 3 λe 1 n 2n 3n ① ② S 1 S 2 1 r 2 r 1 n 2n 1t 2 t P

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一、选择题:(每题3 分) 1、在真空中波长为的单色光,在折射率为n 的透明介质中从 A 沿某路径传播到B,若 A、 B 两点相位差为 3 ,则此路径 AB 的光程为 (A) 1.5 .(B) 1.5 n. (C) 1.5 n .(D) 3 .[] 2、在相同的时间内,一束波长为的单色光在空气中和在玻璃中 (A)传播的路程相等,走过的光程相等. (B)传播的路程相等,走过的光程不相等. (C)传播的路程不相等,走过的光程相等. (D)传播的路程不相等,走过的光程不相等. 3、如图, S1、S2是两个相干光源,它们到P 点的距离分 别为 r 1 2 1 1 1 和 r .路径 S P 垂直穿过一块厚度为t ,折射率为 n 的介质板,路径S2P 垂直穿过厚度为 t2,折射率为n2的另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) (r2 n2t 2 ) (r1 n1t1 ) S1 S2 [] t1 r 1 t2 P n1 r2 n2 (B) [ r2 ( n2 1)t2 ] [ r1 (n1 1)t2 ] (C) (r2 n2t 2 ) (r1 n1 t1 ) (D) n2 t2 n1t1 [] 4、真空中波长为的单色光,在折射率为n 的均匀透明媒质中,从 A 点沿某一路径传播到 B 点,路径的长度为l. A、 B 两点光振动相位差记为,则 (A) l = 3 / 2,=3.(B) l= 3 / (2n),=3n. (C) l = 3 / (2 n),=3.(D) l= 3n / 2,=3n. 5、如图所示,波长为的平行单色光垂直入射在折射率为n2 的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度 为 e,而且 n1> n2> n3,则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4 n e / .(B) 2 n e / . 2 2 (C) (4 n2 e / .(D) (2 n2 e / .[] 6、如图所示,折射率为n 、厚度为 e 的透明介质薄膜 2 的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和 n3,已知 n1 <n2< n3.若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则 从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2 n2 e.(B) 2 n2 e-/ 2 . (C) 2 n2 e-.(D) 2 n2 e-/ (2n2). 7、如图所示,折射率为n 、厚度为 e 的透明介质薄膜的 2 上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和 n3,已知 n1< n2> n .若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜 3 上、下两表面反射的光束(用①与②示意 )的光程差是 (A) 2 n e.(B) 2 n e- / 2. 2 2 [] n1 n2 e n3 ① ② n1 n2 e n3 [] ① ② n1 n2 e

大学物理光学练习题及答案

光学练习题 一、 选择题 11、 如图所示,用厚度为d 、折射率分别为n 1与n 2 (n 1<n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占 据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3 (B) 1 23n n -λ (C) λ2 (D) 1 22n n -λ 17、 如图所示,在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一片厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片的折射率均为n , d 1>d 2, 干涉条纹的变化情况就是 [ ] (A) 条纹间距减小 (B) 条纹间距增大 (C) 整个条纹向上移动 (D) 整个条纹向下移动 18、 如图所示,在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变化情况就是 [ ] (A) 条纹间距增大 (B) 整个干涉条纹将向上移动 (C) 条纹间距减小 (D) 整个干涉条纹将向 下移动 26、 如图(a)所示,一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖,用波长λ=500nm(1nm = 10-9m)的单色光垂直照射.部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切.则工件的上表面缺陷就是 [ ] (A) 不平处为凸起纹,最大高度为500 nm (B) 不平处为凸起纹,最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽,最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽,最大深度为250 nm 43、 光波的衍射现象没有声波显著, 这就是由于 [ ] (A) 光波就是电磁波, 声波就是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光就是有颜色的 (D) 光的波长比声波小得多 53、 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,将单缝K 沿垂直光的入射光(x 轴)方向稍微 平移,则 [ ] (A) 衍射条纹移动,条纹宽度不变 (B) 衍射条纹移动,条纹宽度变动 (C) 衍射条纹中心不动,条纹变宽 (D) 衍射条纹不动,条纹宽度不变 K S 1 L L x a E f

第11章 波动光学(习题与答案)

第11章 波动光学 一. 基本要求 1. 解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差与相位差的关系。 2. 能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及等厚、等倾干涉条纹的特点(干涉加强、干涉减弱的条件及明、暗条纹的分布规律;了解迈克耳逊干涉仪的原理。 3. 了解惠更斯——菲涅耳原理;掌握分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。 4. 理解光栅衍射公式,会确定光栅衍射谱线的位置,会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。 5. 理解自然光和偏振光及偏振光的获得方法和检验方法。 6. 理解马吕斯定律和布儒斯特定律。 二. 内容提要 1. 相干光及其获得方法 能产生干涉的光称为相干光。产生光干涉的必要条件是:频率相同;振动方向相同;有恒定的相位差。 获得相干光的基本方法有两种:一种是分波阵面法(如杨氏双缝干涉、洛埃镜干涉、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等);另一种是分振幅法(如平行波膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等)。 2. 光程、光程差与相位差的关系 光波在某一介质中所经历的几何路程l 与介质对该光波的折射率n 的乘积n l 称为光波的光学路程,简称光程。若光波先后通过几种介质,其总光程为各分段光程之和。若在界面反射时有半波损失,则反射光的光程应加上或减去2 λ。 来自同一点光源的两束相干光,经历不同的光程在某一点相遇,其相位差Δφ与光程差δ的关系为 δλ π?2=? 其中λ为光在真空中的波长。 3. 杨氏双缝干涉 经杨氏双缝的两束相干光在某点产生干涉时有两种极端情况:一种是相位差为零或2π的整数倍,合成振幅最大—干涉加强;另一种是相位差为π的奇数倍,合成振动最弱或振幅为零——称干涉减弱或相消。其对应的光程差为 ?? ???=-±=±= 21k 212 210 干涉减弱),,()(干涉加强),,(ΛΛλλδk k k 杨氏双缝干涉的光程差还可写成D x d =δ ,式中d 为两缝间距离,x 为观察屏上纵轴坐标,D 为缝屏间距。 杨氏双缝干涉明、暗条纹的中心位置

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