光的干涉 光的衍射和偏振 激光---习题
光学练习题光的干涉和衍射计算
光学练习题光的干涉和衍射计算光学练习题：光的干涉和衍射计算在光学领域中，干涉和衍射是两个重要的现象。
干涉是指光波的叠加，而衍射是指光波通过一个小孔或者由一些障碍物组成的小孔时所发生的弯曲现象。
本文将通过一些光学练习题来帮助读者更好地理解光的干涉和衍射。
练习题一：单缝衍射假设一束波长为λ的单色光以近似平行的光线通过一个宽度为b的狭缝，距离屏幕的距离为D。
计算在屏幕上距离中央亮纹的距离为y 的位置，光的强度与y的关系。
解答：单缝衍射的衍射角θ可以通过衍射公式求得：sinθ = mλ / b其中，m为整数，表示衍射的级次。
由衍射角可以推导出亮纹间距d：d = y / D = λ / b根据亮纹间距d与y的关系可得：y = mλD / b光的强度与y的关系可以通过振幅叠加原理得到，即所有衍射波的振幅的平方和。
练习题二：双缝干涉考虑一束波长为λ的单色光以近似平行的光线通过一个双缝系统，两个缝的间距为d。
计算在屏幕上距离中央亮纹的距离为y的位置，光的强度与y的关系。
解答：双缝干涉的干涉角θ可以通过干涉公式求得：sinθ = mλ / d其中，m为整数，表示干涉条纹的级次。
由干涉角可以推导出亮纹间距D：D = y / d = λ / d根据亮纹间距D与y的关系可得：y = mλD / d光的强度与y的关系同样可以通过振幅叠加原理得到。
练习题三：杨氏实验杨氏实验是一种通过干涉现象测量光波波长的方法。
实验装置如下图所示：（图略）其中，S为光源，P为偏振器，L为透镜，SS'为狭缝，NN'为接收屏。
在一定条件下，可以观察到一系列等距的干涉条纹。
题目：假设在经过透镜前的光束为平行光，透镜到接收屏的距离为L，狭缝到接收屏的距离为D。
计算干涉条纹间距d与波长λ的关系。
解答：在杨氏实验中，根据几何关系可以推导出干涉条纹间距d与波长λ的关系：d = λL / D这个关系式可以用于测量光波的波长。
练习题四：薄膜干涉当一束光波从一个介质到达另一个介质时，由于介质的折射率不同，导致光波发生反射和透射。
光的干涉、衍射(习题课)
x
(二)、起偏和检偏
起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。 检偏：检查入射光的偏振性。
(三)、 马吕斯定律 如果入射线偏振光的光强为I1，透过检偏器后， 透射光的光强 I 为 I I cos 2
2 1
消光——透射光强 I 为零的情况
(四)、布儒斯特定律
入射角等于某一特定值i0且满足：
解（1）
xk D k级 明 纹 位 置 ： xk k , 又 tan d D D 相邻两 条 纹 的间距： Δx λ d
相 邻 两 条 纹 的 角 间 距 ： 同理：
x
D
d
x
D
d
而： (1 0.1)
( 1 0.1 ) 648.2 ( nm )
D
在恰能分辨时，两个点光源在透镜 前所张的角度，称为最小分辨角。
最小分辨角的倒数
（四）、光栅衍射
1
R
称为光学仪器的分辨率
1、光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应，即:它
是一种被单缝衍射调制的多缝干涉条纹。
2、屏幕上主极大位置由光栅公式决定
(a+b)sin =k
k=0,±1, ±2, ±3 · · ·
(2) 放入水中后, 钠黄光的波长变为
此 时 相 邻 两 条 纹 的 角 距 间变为： 1 0.20 o 0.15 nd d n n 1.33
n
1
o
2、 在空气中垂直入射的白光从肥皂膜 上反射（假定膜的厚度是均匀的） ，在可见光谱 中630nm处有一干涉极大，而在525nm处 有一干涉极小，在这极大与极小之间没有另 外的极大和极小。求这膜的厚度。 （肥皂水的折射率看作与水相同，为1.33。）
08 光的衍射和偏振习题
光的衍射和偏振习题班级 姓名 学号 成绩一、选择题1、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 的光强决定于波阵面上所有面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 ）相干叠加 （D ）振动振幅之和的平方 2、在单缝衍射实验中，缝宽2.0=a mm ，透镜焦距m 4.0=f ，入射光波长nm 500=λ，则在屏上中央亮纹中心位置上方2mm 处是亮纹还是暗纹？从这位置看去可以把波阵面分为几个半波带? 【 】（A ）暗纹，4个半波带 （B ）亮纹，3个半波带 （C ）暗纹，3个半波带 （D ）亮纹，4个半波带3、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽（还可以衍射），其他条件不变，则中央明条纹【 】(A) 宽度不变，且中心强度也不变 (B) 宽度变小 (C) 宽度变大 (D) 宽度不变，但中心强度增大4、某元素的特征光谱中含有波长分别为λ1＝450 nm 和λ2＝750 nm (1 nm ＝10-9 m)的光谱线．在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处λ2的谱线的级数将是【 】(A) 2，3，4，5 ．．． (B) 3，6，9，12．．．(C) 2，5，8，11．．． (D) 2，4，6，8 ．．．5、一束单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数)(b a +为下列哪种情况时（a 为缝宽），9,6,3=k 等主极大缺级？【 】（A ）a b a 4=+ （B ）a b a 6=+ （C ）a b a 2=+ （D ）a b a 3=+6、自然光从空气连续射入介质A 和B ，光入射角 600=i 时得到的反射光A R 和B R 都是完全偏振光（振动方向垂直入射面），由此可知，介质A 和介质B 的折射率之比为【 】（A ）21 （B ）31（C ）12 （D ）37、一束光强为0I 的自然光，相继通过三个偏振片1P 、2P 、3P 后出射光强为80I 。
高中物理(新人教版)选择性必修一课后习题：光的衍射、光的偏振 激光(课后习题)【含答案及解析】
光的衍射光的偏振激光课后篇巩固提升必备知识基础练1.(多选)对于光的衍射现象的定性分析,下列说法正确的是()A.只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光波长还要小的时候,才能产生明显的衍射现象B.光的衍射现象是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象否定了光沿直线传播的结论D.光的衍射现象说明了光具有波动性,而小孔成像说明光沿直线传播,而要出现小孔成像,孔不能太小,光的直线传播规律只是近似的,只有在光的波长比障碍物小很多的情况下,光才可以看成直线传播的,所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的,它们是在不同条件下出现的两种现象,故上述选项中正确的是A、B、D。
2.(多选)关于衍射光栅,下列说法正确的是()A.衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B.衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C.透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D.透射光栅中未刻的部分相当于透光的狭缝,当光照到刻痕上时,由于光发生漫反射而不能透过,故选项C错误。
3.关于自然光和偏振光,下列观点正确的是()A.自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光却不能B.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光C.自然光只能是白色光,而偏振光不能是白色光D.自然光和偏振光都能使感光底片感光,而振动沿着特定方向的光是偏振光,但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射,所以选项A错误。
光的偏振现象并不罕见,除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光,都是偏振光,所以选项B错误。
光的颜色由光的频率决定,与光的振动方向无关,所以选项C错误。
自然光和偏振光都具有能量,都能使感光底片感光,选项D正确。
4.(多选)关于衍射,下列说法正确的是()A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B.双缝干涉中也存在衍射现象C.一切波都很容易发生明显的衍射现象D.影子的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实,双缝干涉中光通过两个狭缝时均发生衍射现象,一般现象中既有干涉又有衍射。
一切波都能发生衍射,但要发生明显的衍射,需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件。
物理一轮复习考点47光的干涉衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介练习含解析
考点47 光的干涉、衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介题组一基础小题1．让太阳光垂直照射一块遮光板,板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现(）A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑,明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案D解析当孔足够大时,由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔继续缩小，出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失,故D正确。
2．下列说法中正确的是()A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象答案A解析光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象，A正确;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，B错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象,C错误；照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的干涉现象，D错误。
3．(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是（）A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场周围一定有磁场C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存,形成不可分离的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后答案BCD解析振荡电场和振荡磁场交替产生，形成电磁波，A错误，C正确；变化的电场一定产生磁场，B正确；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹进行了实验验证，D正确。
4．下列说法正确的是（)A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小答案C解析全息照相利用了激光的频率单一,具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关，故A错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与是否发生共振无关,故B错误；根据时间延缓效应可知，在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知,鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。
光的衍射和偏振练习解答
4、解：
x ① 暗纹满足： a sin a tan a k , f f x暗 2k , a 2 第一级暗纹距中心的距离为： f x1 1.47( mm ) a x ② 明纹满足： a sin a tan a ( 2k 1) f 2 f x明 （2k 1 , ） a 2 第二级明纹距中心的距离为： 5 f x2 3.68( mm) 2a
l m 1.22 D L
照相机镜头的口径至少为： 知：
1.22 L D 0.134 m l
第18次课（下）
1、解： 入射光为振动方向在入射面内的线 偏振光，以起偏角入射，如图。
i0
第18次课（下）
2、解： 设两次入射的自然光的光强分别为 I 10 和 I 20 由马吕斯定律有：
3.85, km 3
由缺级的条件：
d sin k a sin k'
d k k' 2k' , a
(k' 1,2)
即：偶数级的主极大明纹缺级 ， 故可见：0,±1，±3。共5条光栅衍射光谱线。
第16次课（下）
2.解：
（2） 斜入射时光栅方程为：
550 10 m 1.22 1.22 D 3 103 2.2 104 ( rad )
9
恰好能分辨相距1cm的平行线时，距离黑板为：
1 10 Lm 45.5(m ) 4 m 2.2 10 l
2
第17次课（下）
3、解：
由最小分辨角： min
第15次课（下）
4、解：
③ 斜入射时，衍射角为的一组平行衍射光的 0 最大光程差为： a(sin sin30 )
光的波动性练习题解析光的干涉和衍射现象
光的波动性练习题解析光的干涉和衍射现象光的波动性练习题解析：光的干涉和衍射现象光的波动性是光学领域一个重要的概念，它解释了光传播和相互作用的现象。
其中，干涉和衍射是光波动性的两个重要表现。
本文将通过解析几个光的波动性练习题，深入讨论光的干涉和衍射现象。
练习题一：双缝干涉题目描述：在实验室中，一束单色光垂直地照射到一组间距为d的双缝上，光屏离双缝的距离为D。
如果光的波长为λ，求在光屏上出现的干涉条纹间距。
解析：双缝干涉是光的波动性的重要证明之一。
根据双缝干涉的干涉条纹公式d*sinθ=m*λ，其中d为双缝间距，θ为条纹的角度，m为干涉级数。
在本题中，我们可以推导出干涉条纹间距为Δy=mλD/d。
其中Δy即为所求干涉条纹间距。
练习题二：单缝衍射题目描述：一束单色光垂直地照射到一个宽度为a的单缝上，屏幕距离单缝的距离为L。
如果光的波长为λ，求在屏幕上出现的衍射条纹的角度。
解析：单缝衍射是光波动性的重要实验现象。
根据单缝衍射的衍射角公式sinθ=λ/a，其中θ为衍射的角度，a为单缝的宽度。
在本题中，我们可以得到衍射角为θ=λ/L。
这个角度决定了衍射条纹的分布情况。
练习题三：杨氏双缝干涉题目描述：在一实验装置中，一束单色光经过一个间距为d的双缝后，照射到屏幕上。
此时，将一块玻璃片放置在其中一个缝的前方，并使玻璃片的厚度为光的波长的1/4。
预测此时干涉条纹的变化情况。
解析：杨氏双缝干涉是光波动性的重要现象之一。
将玻璃片放在其中一个缝的前方，相当于在一个缝的光程上添加了额外的相位差。
根据相位差的计算公式Δφ=(2π/λ)*d*n，其中d为玻璃片的厚度，λ为光的波长，n为光通过玻璃片时的折射率。
在本题中，由于玻璃片的厚度为光的波长的1/4，即d=λ/4，可以推导出相位差为Δφ=(π/2)*n。
因此，干涉条纹的强度将发生变化，具体变化情况需要根据折射率的数值进行定量分析。
练习题四：多缝衍射题目描述：在一多缝装置中，一束单色光垂直地照射到一个有N个等距缝的光栅上，屏幕距离光栅的距离为L。
光的偏振和偏振方向练习题
光的偏振和偏振方向练习题一、选择题（单选）1. 偏振光的特点是（）。
a）振动方向与传播方向垂直b）振动方向与传播方向平行c）振动方向与传播方向夹角为45度d）振动方向与传播方向相反2. 光的偏振是指（）。
a）光的振动方向恒定不变b）光的传播速度不同c）光的波长不同d）光的频率不同3. 偏振片是利用（）进行光的偏振。
a）反射b）折射c）干涉d）吸收4. 偏振片的主要作用是（）。
a）将非偏振光转化为偏振光b）将偏振光转化为非偏振光c）改变光的波长d）改变光的强度5. 两个互相垂直的偏振片的透过光强度（）。
a）最大b）最小c）为零d）不受偏振片方向影响二、判断题（对错）1. 当光的振动方向与偏振片方向垂直时，光完全透过偏振片。
2. 两个互相平行的偏振片的透过光强度为零。
3. 光在经过偏振片后，无论振动方向如何改变，传播速度始终保持不变。
4. 光的偏振方向与电场振动方向垂直。
5. 偏振片的透过光强度与偏振片的厚度无关。
三、简答题1. 定义偏振现象，并解释为什么会发生偏振。
2. 请简述偏振片的工作原理，并举例说明偏振片在实际中的应用。
3. 光的偏振方向可以改变吗？如果可以，请说明原因。
四、应用题1. 一个 unpolarized 光源 S 发出的光通过一个偏振片 P1，然后垂直于 P1 的方向放置了另一个垂直偏振片 P2。
求通过 P2 透射光的强度与光源 S 发出的光强度的比值。
2. 一个 unpolarized 光源 S 发出的光通过一个偏振片 P1，然后将 P1 逆时针旋转 30 度，再通过另一个逆时针旋转 45 度的偏振片 P2。
求通过 P2 透射光的强度与光源 S 发出的光强度的比值。
参考答案：一、选择题（单选）1. a）振动方向与传播方向垂直2. a）光的振动方向恒定不变3. a）反射4. a）将非偏振光转化为偏振光5. c）为零二、判断题（对错）1. 对2. 错3. 对4. 对5. 对三、简答题1. 偏振现象是指光中的电场振动方向在某一平面上的变化。
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光的干涉光的衍射和偏振激光
一．选择题：
1．下列哪些现象属于波的特有现象（）
A．波的折射
B．波的干涉
C．波的衍射
D．多普勒效应
2．下列哪些波能发生偏振现象（）
A．声波
B．电磁波
C．光波
D．弹簧波波
3．能产生干涉现象的两束光是（）
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯光发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光
4．下列衍射现象的结果哪些是正确的（）
A．用白光做衍射实验时，得到的亮纹是彩色的
B．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清
C．用圆屏作障碍物，影的中心全是暗斑
D．窄缝衍射图样的中心条纹最亮最宽
5．某些特定环境下照像时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使景象清晰，关于其原理，下列说法中正确的是（）
A．增强透射光的强度
B．减弱所拍摄景物周围反射光的强度
C．减弱透射光的强度
D．增强所拍摄景物周围反射光的强度
6．关于激光的应用问题，以下说法正确的是（）
A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息
B．计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光的相干性特点来进行的
C．医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
7．用黄光照射一不透明的圆板时，在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑，若用红色光、绿色光和紫色光照射圆板，能够观察到光斑的是（）
A．只有红色光
B．只有紫色光
C．只有红色光和紫色光
D．三种色光都能
8．如图1所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说
法中正确的是（）
A．人从右侧向左看，可看到彩色条纹
B．人从左侧向右看，可看到彩色条纹
图1
C．彩色条纹水平排列
D．彩色条纹竖直排列
9．关于薄膜干涉，下述说法中正确的是（）
A ．干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B ．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C ．干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧
10．关于光的干涉和衍射现象，下述说法正确的是（）
A、光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理
B、光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的
C、光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象说明光具有粒子性
D、光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
二．填空题：
11．通常光源发出的光包含一切方向振动的光，而且在各个方向上的都相等，
这种光叫。
通过偏振片以后的光变成具有特定振动方向的光，叫。
12．白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹，在同一级
彩色条纹中，比较红光与紫光到中央亮条纹中心的距离，可以看到红光的距离______紫光的距离。
（填“大于”或“小于”等）
13．根据热辐射理论，物体发出的光的最大波长λm与物体的热力学温度的关系满足：T·λ=2．90×10-3（K·m），若猫头鹰的猎物——蛇在夜间的体温为27 ℃，则它发出光的最大m
波长为___________m，在电磁波谱中属于___________波段。
14．激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光。
红宝石激光器发射的激光是不连续的
一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲。
现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010W，
所发射的每个光脉冲持续的时间为1.0×10—11s，波长为793.4nm，则每列光脉冲的长度
是。
15．在真空中频率为4×1014Hz的是红光，频率为6×1014Hz的是绿光，现在有一束单色光，
它在n=1.5的玻璃中，波长为5000Å，它在这种玻璃中的频率是H Z，是
颜色，在真空中的频率是H Z，是颜色。
16．如图2所示，用单色光照射透明标准板M来
检查零件N的表面情况，观察到如图所示的条纹，则P
条纹的弯曲情况表明零件N的表面上A处是_____的；
P处条纹的弯曲情况表明零件N的表面上B处是_____
的。
（填“凸”或“凹”）
图2
三．计算题：
17．在双缝干涉的实验中，入射光的频率为5×1014Hz，从双缝射出的两束光到达屏上某点
的路程差为15000Å，那么该点将出现什么样条纹？
18．用红光做乐的双缝干涉实验时，已知双缝间距为0.20×10—3m，测得双缝到屏间的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一条亮条纹中央时手轮读数为0.52×10—3m，第4条亮条纹中央所在位置为7.47×10—3m，求此红光的波长。
19．如图3所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双
缝S1、S2的距离相等。
当用波长为0.75μm的单色光照射
时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6
μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共
图3
有几条暗纹？
20．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。
有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。
他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度应满足的条件是什么？至少厚度是多少？
答案：
1．BCD 2．BC 3．B 4．ABD 5．B 6．AC 7．A 8．BC 9．AD 10．D 11．强度，自然光，偏振光
12．白，彩，大于
13．9.67×10-6m , 红外线
14．3×10-3m
15．2×108m/s；4×1014H z；红；红
16．凹，凸
17．暗
18．6.9×10-7m/s
19．暗,3条（含P处）
20．为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。
紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10-7m，在膜中的波长是λ/=λ/n=2.47×10-7m，因此膜的厚度至少是1.2×10-7m。