光波导练习题
波动光学试题及答案
波动光学试题及答案1. 光波的波长为600nm，其频率是多少？答案：根据光速公式c = λν，其中c为光速（约为3×10^8m/s），λ为波长（600×10^-9 m），可得ν = c/λ = (3×10^8m/s) / (600×10^-9 m) = 5×10^14 Hz。
2. 一束光在折射率为1.5的介质中传播，其在真空中的速度是多少？答案：在折射率为1.5的介质中，光的速度v = c/n，其中c为真空中的光速（3×10^8 m/s），n为折射率。
因此，v = (3×10^8 m/s) / 1.5 = 2×10^8 m/s。
3. 光的偏振现象说明了什么？答案：光的偏振现象说明光是一种横波，即光波的振动方向与传播方向垂直。
4. 何为布儒斯特角？答案：布儒斯特角是指当光从一种介质（如空气）入射到另一种介质（如玻璃）时，反射光完全偏振时的入射角。
5. 干涉现象产生的条件是什么？答案：干涉现象产生的条件是两束光波的频率相同、相位差恒定且具有相同的振动方向。
6. 描述杨氏双缝干涉实验的基本原理。
答案：杨氏双缝干涉实验的基本原理是利用两个相干光源（如激光）通过两个相邻的狭缝产生两束相干光波，这两束光波在屏幕上相互叠加，形成明暗相间的干涉条纹。
7. 光的衍射现象说明了什么？答案：光的衍射现象说明光在遇到障碍物或通过狭缝时，其传播方向会发生改变，形成明暗相间的衍射图样。
8. 单缝衍射的中央亮条纹宽度与哪些因素有关？答案：单缝衍射的中央亮条纹宽度与光的波长、缝宽以及观察距离有关。
9. 光的色散现象是如何产生的？答案：光的色散现象是由于不同波长的光在介质中传播速度不同，导致折射率不同，从而在介质界面处发生不同程度的折射。
10. 描述光的全反射现象。
答案：光的全反射现象是指当光从光密介质（折射率较大）向光疏介质（折射率较小）传播时，如果入射角大于临界角，则光线不会折射，而是全部反射回光密介质中。
大学物理波动光学的试题及解答
r1 r2
O
问:要使 O 点的光强由最亮变为最暗,劈尖 b 至少应向上移动
多大的距离 d(只遮住 S2) 解:双缝发射至屏上中央 O 点处两光线的光程差满足关系为
k 级亮纹: δo= (r2ek+nek)r1=( n 1)ek=kλ k 级暗纹: δo=(n 1)ek+1=kλ+(λ/2)
［C］
说明:由马吕斯定理 I1 I0 2; I 2 I1 cos2 30 3 I0 8; I 32 I 2 cos2 60 3 I0 32
1
GL.普通物理综合练习六(波动光学)解答)
二.填空题
1.如图,波长为 λ 的单色平行光斜入射到真空中的距离为 d 的双缝上, θ 为入射角.在屏中央 O 处
［D］
说明: 光栅光谱满足 (a b)sin k k 1 ; (a b)sin k k 2 , 屏上两套谱线重叠,即 sin k sin k k1 k 2 k k 1 2 (3 5)k (k、k 皆为正整数,故答案(D)满足要求)
4.三个偏振片 p1、p2 与 p3 堆叠在一起, p1 与 p3 的偏振化方向相互垂直, p2 与 p1 的偏振化方向 之间的夹角为 30° . 强度为 I0 的自然光垂直入射偏振片 p1 并依次透过偏振片 p1、p2 与 p3， 则通过三个偏振片后的光强为:
(A) I= I0/4; (B) I=3I0/8; (C) I=3I0/32; (D) I= I0/16 .
主极大明纹的级次？ 解(1):由题意及光栅方程,有 (a+b) sinφk=kλ1;
(a+b) sinφk+1=(k+1)λ2 两种波长上述的主明纹重合,即 sinφk= sinφk+1, 则有 kλ1=(k+1)λ2
《光的波动性》测试题
有的小题有多个2. 下列应用激光的实例中，正确的是A 利用激光进行通信 C 利用激光进行室内照明3. 下列现象中是由光的干涉产生的是（A 天空出现彩虹C 阳光通过三棱镜形成彩色光带° CHHH 。
S *卩 B自感光瀑 箭扳片彼测捍品常撮片S 是自然光《光的波动性》测试题、选择题部分共10小题。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,1 •按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是 （） A 红外线、无线电波、紫外线、可见光、 射线、X 射线B 无线电波、红外线、可见光、X 射线、 射线C 射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波D 无线电波、紫外线、可见光、红外线、 X 射线、 射线（）B 利用激光加工坚硬的材料 D 利用激光进行长距离精确测量）B 肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹D 光线通过一个很窄的缝呈现明暗相间的条纹 4. 关于双缝干涉条纹的以下说法中不正确的是（）A 用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的单色条纹B 用同一单色光经双缝干涉后的明条纹与两缝的距离之差等于该单色光波长的整数倍C 用同一单色光经双缝干涉后的明条纹与两缝的距离之差一定等于该单色光波长的奇数倍D 用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹与两缝的距离之差等于该单色光半波长的奇数倍 5. 在某些特定环境下照相时，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的反射光的强度C 减弱透射光的强度D 增强所拍摄景物周围的反射光的强度 6. 2004年的“阜阳假奶粉”事件被吵得沸沸扬扬•奶粉中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指示，可以用“旋光”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量，偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方 向向左或向右旋转一个角度 ：•，这一角度称为“旋光度”。
〉的值只与糖溶液的浓度有关，将:的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量，如图所示,选项正确，全部选对得 4分，选不全的得 2分，有选 错或不答的得0分。
波动光学案例习题(含答案)
x (2k 1) d
d2
11/5 条纹间距
x
xk 1
xk
d
d
4
2.薄膜干涉 （分振幅法）
光程差
2d
n22
n12
s in 2
i
2
i
①
② n1 n2 d
n1 n2 n3 n1 n2 n3 n1 n2 n3
n1 n2 n3
11/5
n3
光程差不附加
2
光程差附加
2
5
光程差
2d
答： （C）
11/5
21
例： 在牛顿环实验装置中，曲率半径为R的平 凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触，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λ， 则反射光形成的干涉条纹中暗环半径的表达式 为：
( A)r kR (C)r knR
(B)r kR / n (D)r k /(nR)
解： 条纹间距 x d D
dd
中央明纹两侧的第10级明纹中心间距
210x 210 D 0.11m
d
11/5
32
（2）将此装置用一厚度为 e 6.6106 m ，折射率
解： 据明环半径公式 rk
( k 1 )R
2
充液前： r120 19R / 2 充液后： r102 19R /( 2n )
n r120 1.36
11/5
r102
20
例，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
第15章光的波动性和粒子性配套练习及答案
第十五章光的波动性和粒子性第一课时光的干与和衍射实战45分钟1.用单色光做双缝干与实验时，以下说法正确的选项是()A.入射光波长越长，干与条纹间距越大B.入射光频率越高，干与条纹间距越大C.把入射光中绿光变成紫光，干与条纹间距变小D.把入射光中绿光变成红光，干与条纹间距变小解析：由公式Δx＝ldλ可知，在d、l不变的情形下．Δx与λ成正比，因此A对．由于频率越高，依据c＝λf可知，λ越小，Δx也越小，故B错．因为λ绿＞λ紫，λ绿＜λ红，因此C对D错．答案：AC2．双缝干与实验装置如下图，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上能够见到清楚的条纹，关于干与条纹的情形，以下表达正确的选项是()A.假设将像屏向左平移一小段距离，屏上的干与条纹将变得不清楚B.假设将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清楚的干与条纹d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大解析：屏上明暗条纹之间的距离老是相等的，其距离大小Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离l及光的波长λ有关，即Δx＝ldλ，判定可得答案．答案：BD3．如下图，在暗室中从单色点光源S直接射到屏PP′上的一束光在Sb和Sd之间，从S射到平面镜MN再反射到屏PP′上的另一束光在Ma和Nc之间(S′是S在平面镜MN的像)．关于这时屏PP′上是不是可能显现明暗相间的条纹，以下说法正确的选项是()B.可能，出此刻a、b之间C.可能，出此刻b、c之间D.可能，出此刻c、d之间解析：由于S′是S的像，可当做两个相干光源，从S发出的光射到bd区域，(似乎)从S′射出的光(实际上是反射光)射到ac区域，故bc区为一起传播的区域，即干与区，必显现明暗相间的条纹，应选C.答案：C4．有关光的双缝干与和衍射的现象中，以下说法正确的选项是()A.不管用什么色光做双缝干与实验，中央必然是亮纹B.用白光做双缝干与实验时，取得的彩色亮纹中最靠近中央的是红光C.用白光做单缝衍射实验，取得的彩色条纹中偏离中央最远的是红光D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是由于增透膜增强了对紫光的透射解析：因为中央到双缝的光程差恒为零，因其中央位置始终是亮纹，那么A正确；因为双缝实验中屏上干与条纹的间距与入射光波长成正比，白光中的紫光波长最短，因此取得的彩色条纹中最靠近中央的是紫色，那么B错；白光中红光的波长最长，对一样的单缝，红光的衍射现象最明显，取得的中央亮纹最宽，因此彩条中偏离中央最远的是红光，那么C 对；照相机镜头涂的增透膜，一般是针对人眼最灵敏的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干与相消，而对太阳光中红光和紫光并无显著减弱，因此看上去呈淡紫色，并非是增强了对紫光的透射．答案：AC5．如下图，用单色光做双缝干与实验，P处为第二亮纹，改用频率较高的单色光重做实验(其他条件不变)时，那么第二亮纹的位置()P处P点上方P点下方解析：光的频率变高，波长变小，条纹间距变小，在P点下方会显现二级亮纹．答案：C6．在单色光的双缝干与实验中()C.从两个狭缝到屏上的路程差是光的波长的奇数倍处，显现暗条纹D.从两个狭缝到屏上的路程差是光的波长的整数倍处，显现亮条纹解析：波峰和波峰重叠处和波谷和波谷处的点均为振动增强点，显现亮纹，路程差是光的波长的整数倍处，显现亮条纹，路程差是光的半波长的奇数倍处，显现暗条纹．答案：AD7．用波长为λ的平行单色光照射双缝，在光屏上偏离中心的P点处恰好显现亮条纹，那么()λ的单色光照射，P点处必然显现亮条纹λ的单色光照射，P点处必然显现暗条纹λ2的单色光照射，P点处—定显现亮条纹λ2的单色光照射，P点处必然显现暗条纹解析：显现亮纹条件是Δs＝nλ，当波长变成2λ时，Δs不必然是2λ的整数倍，因此P 点可能是亮纹或暗纹．当波长变成λ/2时，Δs必然是λ/2的整数倍，故P点必然是亮纹．因此选C.答案：C8．劈尖干与是一种薄膜干与，装置如下图，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成—个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干与条纹如下图．干与条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或明条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现假设在图装置中抽去一张纸片，那么当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观看到的干与条纹()A.变疏B．变密C.不变D．消失解析：撤去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势(即倾斜程度)减缓，相同水平距离上，劈势厚度转变减小，以致于干与时路程差转变减小，条纹变宽，条纹数量变少(变疏)，故A正确．答案：A9．一个半径较大的透明玻璃球体，截去上面的一大部份，然后将这—部份放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如下图，在反射光中看到的是()解析：因为以玻璃球体与水平面的接触点为圆心的同一个圆周上，光通过空气楔形膜的路程差是相同的．因此干与条纹是环形的，应选B.答案：B点拨：此题是对薄膜干与的创新应用的考查．分析时要抓住在相同水平距离上，空气膜厚度转变变小这一前提，从而得出条纹变疏的结论．10．以下哪些属于干与现象()D.上表面附有油膜的厚玻璃板，受阳光照射，在油膜表面上会有彩色光斑解析：BD点拨：A是色散，C是全反射，B、D才是干与．答案：BD11．取两块平玻璃板，合在一路用手捏紧，从玻璃板上方会看到彩色条纹，这是光的干与现象，关于这一干与的以下说法正确的选项是()A.这是上、下两块玻璃板的上表面反射光干与结果B.这是上面那块玻璃的上、下两个表面的反射光干与的结果C.这是两玻璃板间的空气膜上、下两表面的反射光干与的结果D.这是下面玻璃的上、下两个表面反射光干与的结果解析：玻璃间形成的空气膜的上、下两表面的反射光产生的干与现象．答案：C12．用太阳光照射竖直放置的香皂膜，观看香皂膜的反射光，将会看到彩色条纹．关于这些彩色条纹的说法中正确的有()C.每一组完整的彩色亮线中，都是紫光在最上方D.每一组完整的彩色亮线中，都是红光在最上方解析：这是光的干与现象，不是由色散引发的；竖直放置的香皂膜从上到下厚度慢慢增大，在同一水平高度，膜的厚度是相同的，因此每一条亮线都是水平的；薄膜干与显现亮纹的条件是同一束入射光在薄膜前后两个表面别离反射后的光程差δ等于波长λ的整数倍．在入射光接近垂直于薄膜表面入射的情形下，光程差是由薄膜的厚度决定的，竖直放置的香皂膜从上到下厚度慢慢增大，光程差也慢慢增大．由于紫光波长最短，因此每一组亮线中老是紫光的光程差先达到波长整数倍，也确实是紫光的亮线在最上方．此题选C.答案：C13．关于光的衍射的以下说法中正确的选项是()B.若是障碍物的尺寸比光的波长大得太多，就不能发生光的衍射“听其声而不见其人”，是因为声波发生了明显衍射，而光波的衍射超级微弱解析：各类障碍物都能使光发生衍射，只是有明显和不明显的区别．小孔成像的原理是光的直线传播，而不是光的衍射．高墙的高度一样是几米，那个尺寸跟声波的波长能够相较，但比光的波长大得多，因此显现“听其声而不见其人”的现象．此题选C.答案：C14．某同窗以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两测脚间形成的狭缝观看光的衍射现象后，总结出以下几点，你以为正确的选项是()A.假设狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行B.假设狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直解析：若是狭缝与线状白织灯平行，衍射条纹与狭缝平行且现象明显，而衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，狭缝越小，条纹越疏；条纹间距与光的波长有关，波长越长，间距越大．答案：ACD点拨：对单缝衍射狭缝越小衍射更明显，扩展范围更大，因此条纹更疏；而条纹间距跟光的波长成正比(其它条件不变情形下)．15．关于光的衍射现象，下面说法正确的选项是()C.阳光照射到窗口玻璃上在室内显现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射D.光照射到不透明的小圆板上显现泊松亮斑，这说明光发生了衍射答案：AD16．关于光的衍射的以下说法中正确的选项是()解析：一切波都可发生衍射，因为衍射是波的特点，A对．双缝干与中光通过每一个狭缝时均伴随有光的衍射．影是光沿直线传播形成的，光的直线传播和衍射是光在不同情形下的行为，不是矛盾对立的．答案：ABC17．登山运动员在登雪山时要注意避免紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时刻被紫外线照射，不然将会严峻地损坏视力．有人想利用薄膜干与的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的损害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n，光速为c.所要排除的紫外线的频率f，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是()解析：λ＝c/f，紫外线在膜中波长是Cnf ，因此厚度为C2nf.答案：D18．某高层建筑物外墙大量利用的幕墙玻璃，在白天时外面的人看不清室内的物体．而室内的人却能较清楚地看到外面的景物，其要紧缘故是()B.在玻璃外表面涂有高反膜(即对光的反射率远大于透射率的物质)解析：高反膜的原理与增透膜原理相反，它使从膜前后表面反射出来的光叠加增强，如此由能量守恒可知透射光必减弱，在白天室内光线本身就弱，因此透射出来的就更少，外面就看不清室内的物体，而室外光线很强，因此能透射一部份光线，室内的人能较清楚地看见外面的景物．答案：B19．如下图，A、B两幅图是由单色光别离入射到圆孔而形成的图案．其中图A是光的________(填“干与”或“衍射”)图象，由此可判定出图A所对应的圆孔的孔径________ (填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．解析：据题意知A图为小孔衍射图，而B图说明未发生衍射，故A对应孔小于B对应孔直径．答案：衍射小于点拨：由题意知是一个圆孔，而且条纹是不等间距的，因此A是衍射而不是干与．20．如下图，在双缝干与实验中，S1和S2为两狭缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为×10－6m，今别离用A、B两种单色光在空气中做双缝干与实验．(1)已知A光在折射率为n＝的介质中波长为4×10－7m，问P点是亮条纹仍是暗条纹；(2)已知B光在某种介质中波长为×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，问P点是亮条纹仍是暗条纹．解析：(1)依照显现亮条纹或暗条纹的条件来判定．设A单色光在空气和介质中的波长别离为λ0和λ，由c ＝λ0f ，v ＝λf 和n ＝c v 得：λ0＝nλ＝6×10－7Δs ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0、一、二、3....)，因此P 点应是暗条纹．(2)由sin C ＝1n 可知：n ＝53，因此λ0＝nλ＝×10－7Δs ＝4λ0，故P 点应是亮条纹． 点拨：这种综合题的求解方式除用到判定明条纹和暗条纹的条件，还要用到几何光学中的诸多知识，分析时要注意前后联系．第二课时光电效应光的偏振激光光谱实战45分钟1．如下图，与锌板相连的验电器的铝箔原先是张开的，此刻让弧光灯发出的光经一狭缝后照射到锌板，发此刻锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，以上实验事实说明：D.假设改用激光器发出的红光照射锌板，观看到验电器的铝箔张角那么必然会变得更大解析：当弧光灯发出的紫外线通过狭缝照在锌板上，锌板上形成明暗相间的条纹，发生衍射现象，中心条纹宽度最宽，说明光有波动性；同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，发生了光电效应，电子飞出，锌板原带正电，说明光有粒子性．因此A正确，B、C错误．红光的频率小于锌板的极限频率，不发生光电效应，D错误．答案：A点评：这道题要求学生把握光的衍射图象的特点与光电效应的实质．2．在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能E K与入射光的频率ν的关系如下图，由实验图象可求出()解析：依照爱因斯坦光电效应方程E K＝hν－W，任何一种金属的逸出功W必然，说明E K随ν的转变而转变，且是线性关系(与y＝ax＋b类似)，直线的斜率等于普朗克恒量，直线与横轴的截距OA 表示E K ＝0时的频率ν0，即为金属的极限频率，由波速公式c ＝ν0λ0.求该金属发生光电效应照射光的极限波长．E K ＝hν－W ，E K ＝0时有hν－W ＝0，ν0＝W h， 又由波速公式，得c ＝ν0λ0，λ＝hc W应选A 、B 、D 与横纵轴截距的物理意义．注意将有关的物理知识和数学的图线联系起来，培育用数学知识．答案：ABD3．对爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W ，下面的明白得正确的有 ( )A.只若是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有一样的初动能E KW 表示每一个光电子从金属中飞出进程中克服金属中正电荷引力所做的功W 和极限频率ν0之间应知足关系式W ＝hν0解析：爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 中的W 表示从金属表面直接中逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值．对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的．其它光电子的初动能都小于那个值．假设入射光的频率恰好是极限频率，即恰好能有光电子逸出，可明白得为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W ＝hν0.由E k ＝h v －W 可知E k 和v 之间是一次函数关系，但不是成正比关系．此题应选C.答案：C4．如图，当电键K 断开时，用光子能量为 eV 的一束光照射阴极P ，发觉电流表读数不为零．合上电键，调剂滑线变阻器，发觉当电压表读数小于 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )B ．D ．解析：E K＝hν－W可知W＝eV.选A.答案：A5．下面关于X射线的表达，正确的选项是()解析：X射线是中性射线，不带电，因此在电场和磁场中不偏转．答案：BC6．下述表达伦琴射线的说法中正确的选项是()γ射线容易显现干与、衍射现象解析：伦琴射线是高速电子流射到任何固体上而产生的，而不是电子流．答案：BD7．以下说法符合实际情形的是()X射线对病房和手术室消毒解析：医院里经常使用来消毒的是紫外线，用来检查病变、透视的才是X射线．由于红外线波长较长，易发生衍射现象，因此较易穿透云雾烟尘．答案：C8．关于电磁波谱的说法中，正确的选项是()A.红外线的显高作用是热作用，紫外线有显著的化学作用B.在各类电磁波中，最容易表现出干与和衍射现象的是γ射线射线的穿透本领比γ射线更强D.在电磁波中，X射线与γ射线有专门大一部份重叠区域，因此二者产生机理应该是一样的解析：A选项与客观事实一致，而C选项与客观事实相矛盾．干与和衍射是波的特点，依据发生干与和衍射的条件，显然波长越长越易知足，而γ射线频率专门大，波长很短，因此B错．关于D选项中，射线产生机理与电磁波谱中区城重叠是两码事，对电磁波谱按波长(或频率)的大小来排列是人为的，而产生这种重叠的全然缘故是：原子内层电子受激发产生的X射线，不都是同频率的，一样，原于核受激发而产生γ射线也不都是同频率的，于是较高频率的X射线和较低频率的γ射线在波谱中产生了重叠．答案：A点拨：此题最易选错的是D选项，两种射线部份区域的重叠只是一种表面现象，分析时要弄清其全然缘故．9．风云二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的具有接收云层辐射的红外线感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的()A.穿透性B．热效应C.不可见性D．化学效应解析：红外线是不可见光，人眼无法觉察到，因此C错．它的波长大频率低，穿透能力较弱，A错．它的要紧作用是热效应，由于物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一作用取得大气层的遥感图，故B对D错．答案：B10．地球的大气层中，大体不变的成份为氧、氮、氩等，占大气总量的%.可变气体成份要紧有二氧化碳(CO2)、水气和臭氧等，这些气体的含量很少，但对大气物理状况阻碍却专门大．据研究：人类大量燃烧矿物燃料放出CO2，使大气中的CO2浓度不断增大，是致使“温室效应”的要紧缘故．即：使大气的平均温度上升，从而致使一系列生态环境问题．由此可判定：CO2比大气中的氧、氮、氩等大体不变的气体成份()解析：红外线的要紧作用是热效应，紫外线的要紧作用是化学作用，因此CO2对红外线的吸收作用强是致使温室效应的全然缘故．答案：D11．如下图是伦琴射线管的示用意．以下有关伦琴射线管和伦琴射线的说法中正确的选项是()A发出的解析：灯丝电源作用是使灯丝达到灼热状态而发射电子，因此用交流低压电源也可达到目的．伦琴射线频率比光波大，因此波长小于可见光．综上所述，应选ABC.答案：ABC12．为了观看到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．以下说法中正确的选项是()A.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光短，因此不容易发生明显衍射B.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光长，因此不容易发生明显衍射C.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光短，因此更易发生明显衍射D.电子显微镜所利用电子物质波的波长能够比可见光长，因此更易发生明显衍射解析：为了观看纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的．因为可见光的波长数量级是10－7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精准聚焦．若是用很高的电压使电子加速，使它具有专门大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的阻碍就小多了．因此此题应选A.答案：A13．以下哪些波能发生偏振现象()A．声波B．电磁波C．横波D．纵波解析：只有横波才能发生偏振现象．声波是纵波，电磁波是横波，因此正确选项是BC.答案：BC14．如下图，让自然光照射到P、Q两偏振片下，当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱()A．0°B．30°C．60°D．90°解析：因为光是横渡，自然先通过偏振片P后变成偏振光，因此当P与Q的透振方向相互垂直时，透过Q的光的强度最弱，几乎为零．答案：D15．用自然光照射偏振片，在偏振片后放置—光屏，下面说法正确的选项是()D.若是以光的传播方向为轴旋转偏振片，那么屏上光的亮度将变暗解析：自然光通过偏振片后便取得只有一个振动方向的偏振光．答案：B16．两个偏振片紧靠在一路，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．若是将其中的一片旋转180°，在旋转进程中，将会产生下述的哪—种现象()B.透过的光的强度先增强，再减弱，然后又增强C.透过的光的强度先增强，然后减少到非零的最小值D.透过的光的强度先增强，然后又减少到零解析：起偏器(先通过光的偏振片)和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光的强度达到最大．答案：D17．将激光束的宽度聚焦到纳米级(10－9m)范围内，可修复人体已损坏的器官，对DNA 分子进行超微型基因修复，把至今尚令人无奈的癌症、遗传病等完全肃除，这是利用了激光的()B．单色性好的特性D．粒子性好的特性解析：由于激光能在很小的空间、很短的时刻内集中专门大的能量，因此可修复器官、肃除病变，这是利用了激光亮度高、强度大的特性．答案：C点拨：判定这种问题要熟记激光的特点并了解激光在各个领域的利用．18．在做双缝干与实验时，经常使用激光做光源，这主若是应用了激光的()B．单色性好的特性D．方向性好的特性解析：要发生双缝干与必需知足相干条件，而激光由于频率相同．振动状态(方向等)完全相同，因此知足条件．答案：B19．为了转播火箭发射现场的实况，在发射场成立了发射台，用于发射广播电台和电视台两种信号．其中广播电台用的电磁波波长为550 m，电视台用的电磁波波长为m．为了不让发射场周围的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发________信号，这是因为该信号的波长太________，不易发生明显衍射．解析：电磁波的波长越长越容易发生明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性．这时就需要在山顶建转发站．因此此题的转发站必然是转发电视信号的，因为其波长太短．答案：电视、短20．一种红宝石激光器发射的激光是不持续的一道道闪光，每道闪光称为—个光脉冲．假设这种激光器光脉冲的持续时刻为×10－11s，波长为nm，发射功率为×1010W，问(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光器照射皮肤上色斑，每10 mm2色斑上吸收能量达到60 J以后，便慢慢消失．一颗色斑的面积为50 mm2，那么要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能慢慢消失？解析：光脉冲持续时刻即为发射一个光脉冲所需要的时刻，因此一个光脉冲的长度为ΔI ＝cΔt＝×108××10－11m＝×10－3m，一个光脉冲所具有的能量为：ΔE＝PΔt＝×1010××10－11J.排除面积为50 mm2的色斑需要的光脉冲数是：n＝ES1ΔES ＝60×50×10＝300(个)．答案：(1)×10－3m(2)300个点拨：此题中是利用了激光的平行度好和亮度高的特点．分析此题时要正确明白得光脉冲持续时刻的含义．第三课时用双缝干与测光的波长实战45分钟1.用单色光做双缝实验时，从中央O点开始计数．在光屏上某点P恰为第三条亮纹．现改用频率较高的单色光照射，装置其他条件不变，那么()A. P处仍为第三条亮纹B. P处可能是第四条暗纹C. P处可能是第二条亮纹D. 假设将光屏向双缝移近一些，在P处可能是看到第二条亮纹解析：依照波程差分析，从中央O点开始计数的亮纹级数对应的波程不同离为0、λ、2λ，当频率变高后．光波波长λ变小，因此P点可能知足：2λ＝3λ′，显现第四级亮纹，那么B选项正确．又有波程差公式δ＝xdl，光屏向双缝移近即变小，波程差变大，P的亮纹级数将提高．D选项错误．答案：B2．假设把杨氏双缝干与实验改在水中进行，其他条件不变，那么取得的干与条纹间距将如何转变()A. 变大B. 变小C. 不变D. 不能确信解析：光在水中的波长小于空气中波长，由条纹间距公式Δx＝ldλ知，Δx∝λ，B选项正确．答案：B3．用双缝干与测光的波长，实验中采纳双缝干与仪，它包括以下元件：A．白炽灯B．单缝片C．光屏D．双缝E．遮光筒F．滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A______________(A已写好)．(2)正确调剂后，在屏上观看到红光的干与条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其它条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，那么必然有a________b．(填“大于”、“小于”、或“等于”)(3)在双缝干与实验中，滤光片的作用是____________，单缝的作用是____________，双缝的作用是____________．答案：(1)FBDEC(2)大于(3)取得单色光；提供线状光源；提供相干光源．。
高中物理波动与光学练习题及答案
高中物理波动与光学练习题及答案1. 波的特性问题：简述波的特性。
回答：波是一种能量传播的方式，具有以下特性：1) 传播：波可以在媒介中传播，如机械波在媒介中的颤动和声波在空气中的传播。
2) 振动：波是由粒子或媒介的振动引起的，具有起始点和终止点。
3) 能量传递：波能将能量从一个地方传递到另一个地方，而不需要物质的传输。
例如，光波将能量从太阳传输到地球上。
4) 反射和折射：波在遇到边界时发生反射和折射。
反射是波从一个介质到另一个介质的反射，而折射是波传播到另一个介质时的偏折。
5) 干涉和衍射：当两个或多个波在同一地方相遇时，它们会相互干涉，形成干涉图样。
波通过小孔或绕过障碍物时，会产生衍射现象。
2. 光的折射问题：什么是光的折射？请描述光在折射过程中的行为。
回答：光的折射是指光波从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。
光在折射过程中遵循斯涅尔定律，即入射角和折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比。
具体行为如下：1) 入射角：光线射向介质边界时与法线的夹角称为入射角。
2) 折射角：光线从介质边界进入另一介质后与法线的夹角称为折射角。
3) 折射率：介质折射率是指光在介质中传播的速度与真空中传播的速度之比。
不同介质具有不同的折射率。
4) 斯涅尔定律：根据斯涅尔定律，入射角和折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比。
即sin(入射角)/sin(折射角) = n1/n2。
3. 光的色散问题：什么是光的色散？为什么光在经过三棱镜时产生色散？回答：光的色散是指不同波长的光在经过光学介质时发生偏折的现象。
光在经过三棱镜时产生色散是由于不同波长的光被介质折射时速度的差异导致的。
1) 折射率和波长：不同波长的光在介质中的折射率不同。
根据光的色散定律，折射率与波长呈反比关系。
即短波长的光折射率较大，长波长的光折射率较小。
2) 三棱镜的作用：当白光经过三棱镜时，由于不同波长的光被三棱镜折射的程度不同，导致光的分散现象。
结果是，白光被分解成七种不同颜色的光谱，即红橙黄绿青蓝紫。
物理中的光波与声波的传播练习题
物理中的光波与声波的传播练习题在我们的日常生活中，光波和声波无处不在。
从我们看到的美丽灯光，听到的动人音乐，到我们使用的各种通信设备，光波和声波都发挥着至关重要的作用。
为了更好地理解它们的传播特性，让我们一起来做一些相关的练习题。
一、选择题1、以下关于光波的说法，正确的是（）A 光波在真空中的传播速度是恒定的，约为 3×10^8 米/秒B 光波不能在介质中传播C 不同颜色的光波在真空中的传播速度不同D 光波的传播不需要介质答案：A解析：光波在真空中的传播速度恒定，约为 3×10^8 米/秒，A 选项正确；光波可以在介质中传播，B 选项错误；不同颜色的光波在真空中的传播速度相同，C 选项错误；光波的传播不需要介质，D 选项正确。
2、声波在下列哪种介质中传播速度最快（）A 空气C 钢铁D 真空答案：C解析：一般来说，声波在固体中的传播速度大于在液体中的传播速度，在液体中的传播速度大于在气体中的传播速度。
钢铁是固体，所以声波在钢铁中的传播速度最快，C 选项正确；声波不能在真空中传播，D 选项错误。
3、以下哪种现象能说明光波具有波动性（）A 光的直线传播B 光的反射C 光的折射D 光的干涉答案：D解析：光的干涉现象是光波具有波动性的有力证明，D 选项正确；光的直线传播、反射和折射现象可以用光的粒子性来解释。
4、当声源远离观察者时，观察者听到的声音频率会（）A 升高C 不变D 先升高后降低答案：B解析：当声源远离观察者时，观察者听到的声音频率会降低，这种现象被称为多普勒效应，B 选项正确。
二、填空题1、光的波长、频率和波速之间的关系为_____。
答案：波速＝波长×频率2、声波的频率范围通常在_____到_____之间。
答案：20Hz 20000Hz3、一束波长为 500nm 的绿光，其频率为_____Hz。
（已知光速 c ＝ 3×10^8 m/s）答案：6×10^14解析：根据公式 c ＝λf，f ＝c/λ ＝（3×10^8）／（500×10^－9）＝ 6×10^14 Hz4、人耳能够听到的声波称为_____声波。
波动光学试题-答案版3
波动光学一、概念选择题1. 如图所示，点光源S 置于空气中，S 到P 点的距离为r ，若在S 与P 点之间置一个折射率为n （n ＞1），长度为l 的介质，此时光由S 传到P 点的光程为（ D ）（A ）r （B ）l r - （C ）nl r - （D ）)1(-+n l r 2. 在相同的时间内，一束波长为λ（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. 来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于（ C ）（A ）白光是由不同波长的光构成的 （B ）两光源发出不同强度的光（C ）两个光源是独立的，不是相干光源 （D ）不同波长,光速不同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 , 则A 、B 两点光振动位相差记为∆ϕ, 则（ C ）（A ）当l = 3 λ / 2 ,有∆ϕ = 3 π（B ） 当 l = 3 λ/ (2n ) , 有∆ϕ = 3 n π.（C ） 当 l = 3 λ /(2 n ),有∆ϕ = 3 π（D ） 当 l = 3 n λ/ 2 , 有∆ϕ = 3 n π.5. 用单色光做双缝干涉实验，下述说法中正确的是（ A ）（A ）相邻干涉条纹之间的距离相等（B ）中央明条纹最宽，两边明条纹宽度变窄（C ）屏与缝之间的距离减小，则屏上条纹宽度变窄（D ）在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距6. 用单色光垂直照射杨氏双缝时，下列说法正确的是（ C ）（A ）减小缝屏距离，干涉条纹间距不变（B ）减小双缝间距，干涉条纹间距变小（C ）减小入射光强度, 则条纹间距不变（D ）减小入射波长, 则条纹间距不变7. 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，要使透射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为（ D ）（A ）λ / 4 （B ）λ / (4 n )（C ）λ / 2 （D ）λ / (2 n )8. 有两个几何形状完全相同的劈尖：一个由空气中的玻璃形成，一个由玻璃中的空气形成。
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光波导练习题
1. 光波导的光场纵向分量与横向分量具有如下关系，试用纵向场分量表示
横向场分量，并证明光波导中不存在TEM模。（P7和P13）
tttt0tttt0ttjˆjˆ j jEHzH
HEzE
EH
HE
z
z
z
z
z
z
2. 从Maxwell方程得出Helmholtz方程。P6
3. 在什么情况下，不宜使用高斯近似法？这时可选用的方法有哪些？P107
4. 用高斯近似法，从公式0dd1dd2222222yyyermrnkrerre
出发，导出平方律圆非均匀光波导基模模式场的模斑尺寸。
其折射率的分布为arnarrfnrnaa22221
其中 22202aannn，21arrf p109
5. 试说明正规光波导模式的含义及其特点。P8,9什么是模式？模式共分几
种？P12为什么正规光波导中才存在模式的概念？
6. 正规光波导中模式的传输常数实质指什么？P10
7. 试说明正规光波导辐射模的含义及其特点。P123
8. 简述矢量法求解模式场的思路。P35
9. 什么是简并度？P3（自己找的百度）
10. 什么是模式截止？模式截止的条件是什么？什么是单模传输？P26圆光纤
中TE01和TM01模式的截止频率是多少？P40
11. 请简述两层圆均匀阶跃光波导中单模传输条件是什么？P43单模传输时光
波导中有几个模式？
12. 若一个二层圆均匀光波导，它的芯半径为m5a，46.12n，如果单
模传输的截止波长为m29.1，求它的最大的相对折射率差。P43
13. 二层阶跃光纤的芯区折射率n1=1.45，芯层包层相对折射差Δ=0.004，当
波长为0.85μm的光在光纤中传输时，要保证单模工作，芯区半径应小于
多少？ P43
14. 何为非正规光波导？P119非正规光波导常用的分析方法是什么？P122试
写出正规光波导中场量的表达式并说明其物理意义。P121，p10
15. 在同一个光波导中，不同的模式是否可以有相同的传输常数？
16. 什么是圆均匀光波导？最简单的圆均匀光波导是什么？P27
17. 在M-Z空间干涉仪实验中，使用了一段截止波长为m29.1的普通单模
光纤，而该实验所使用的光源波长为m65.0，请问这时它是否还是单模
光纤？（不是）如果不是，请问有几个模式？（两个）
18. 如果光信号是光脉冲，光波导的传输特性有那些？反映到光信号上，它
们如何影响光信号？
19. 说明单模光纤的色散都有哪几种？p176p89请详细说明。试说明它们产生
的原因及对光纤中高斯脉冲信号传输的影响。并说明偏振模色散与距离
的关系。P183
20. “光纤的材料色散就是光纤材料的色散”有什么问题？P89
21. 光信号的啁啾是什么意思？P68
22. 什么是正常色散？什么是反常色散？P82
23. 详细说明引起光纤损耗的因素有哪些? P219试说明光纤损耗与波长的关
系；在施工的过程中如何避免光纤损耗增加?
24. 光纤的损耗有哪几种？P219
25. 光纤的连接质量用什么量来表示？P134试画图说明造成两根光纤连接时
连结损耗的主要因素有那些？ 假定有两根模斑半径不相等的两根光纤连
接在一起，光从模斑半径小的光纤向模斑半径大的光纤传输, 然后反过来
传输。二者相比，哪一个损耗更大？P136
26. 如何定义单模光纤的模斑半径？假定光纤的参数（芯半径a、相对折射率
差Δ、芯区折射率n1等）为已知，那么随着归一化频率V的增加，模斑
和弯曲损耗分别是变大还是变小？为什么？模斑尺寸大有什么好处或者
坏处？
27. 用剪断法测量光纤损耗的原理是：先将被测的一段光纤熔接在光源的输
出尾纤上，测量从光纤输出端的光功率，然后将光纤从熔断点的后部剪
断，测量注入光纤的功率。已知输入功率为1mW，输出端的输出功率为
170uW，光纤的长度为10km，求这段光线单位长度上的损耗。
28. 请说明光纤Bragg光栅的滤波原理，光纤布拉格光栅中布拉格波长与什
么因素有关。公式d(P1-P2)/dz=0说明了什么？其中P1和P2分别是前向模
式和反向模式的功率。
29. 试述光纤耦合器的主要性能参数。P207
30. 什么是横向耦合？什么是横向耦合中的弱耦合？P190
31. 光纤Mach-Zehnder（M-Z）干涉仪是一个基本的光学部件，试述它的原
理。P208并用公式说明两根光纤的偏振特性、相位特性对干涉结果的影
响。
32. 试述Sagnac光纤干涉仪的原理，用图进行描述。
33. 试比较光纤MZ干涉仪和Sagnac干涉仪的区别。
34. 试说明你对偏振主轴p140、偏振本征态p177、偏振主态p178这三个概
念的理解。
35. 通常认为偏振模色散是两个不同线偏振模的传输时延差，这种说法有什
么问题？P176
36. 试写出斯托克斯矢量的定义。P157
37. 如何在邦加球（Poincare Sphere）上体现由于偏振模色散引起的偏振态的
演化？
38. 圆正规光波导有偏振主轴吗？有几条？（无数）P162