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《大学物理学》光的干涉衍射偏振练习题.doc

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《大学物理学》光的干涉衍射偏振练习题.doc

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-1?大学物理学?光的干预学****材料一、选择题:11-,假设单色光源到两缝、距离相等,那么观察屏上中央明纹中心位于图中O处,现将光源向下移动到示意图中的位置,那么〔D〕〔A〕中央明条纹向下移动,且条纹间距不变;〔B〕中央明条纹向上移动,且条纹间距增大;〔C〕中央明条纹向下移动,且条纹间距增大;〔D〕中央明条纹向上移动,且条纹间距不变。【提示:画出光路,找出到光屏的光路相等位置】11-,折射率为,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和,且,,假设波长为的平行单色光垂直入射在薄膜上,那么上下两个外表反射的两束光的光程差为〔B〕〔A〕;〔B〕;〔C〕;〔D〕。【提示:上外表反射有半波损失,下外表反射没有半波损失】11-,如下列图,单色光垂直照射,可看到等厚干预条纹,如果将两个圆柱之间的距离拉大,那么范围内的干预条纹〔C〕〔A〕数目增加,间距不变;〔B〕数目增加,间距变小;〔C〕数目不变,间距变大;〔D〕数目减小,间距变大。【提示:两个圆柱之间的距离拉大,空气劈尖夹角减小,条纹变疏,但同时距离也变大,考虑到两圆柱的高度差不变,所以条纹数目不变】,如果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,那么:〔D〕〔A〕干预条纹的宽度将发生改变;〔B〕产生红光和蓝光两套彩色干预条纹;〔C〕干预条纹的亮度将发生改变;〔D〕不产生干预条纹。【提示:不满足干预条件,红光和蓝光不相干】,用波长nm的单色光做杨氏双缝实验,在光屏P处产生第五级明纹极大,现将折射率n=,此时P处变成中央明纹极大的位置,那么此玻璃片厚度为〔B〕〔A〕×10-4cm;〔B〕×10-4cm;〔C〕×10-4cm;〔D〕×10-4cm。【提示:光在玻璃内多走的光程应为5λ,即〔n-1〕d=5λ,可得d】11-,用波长nm的单色光做杨氏双缝实验,其中一条缝用折射率n=,另一条缝用折射率n=,那么覆盖玻璃片前的中央明纹极大位置现变成了第五级明纹极大,那么此玻璃片厚度为〔C〕合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-3〔A〕;〔B〕;〔C〕;〔D〕12μm。【提示:两光在玻璃内的光程差应为5λ,即〔n2-1〕d-〔n1-1〕d=5λ,可得d】,为使屏上的干预条纹间距变大,可以采取的方法是〔B〕〔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。【提示:根据公式判断】,和空气中的实验相比,相邻明纹间距将〔B〕〔A〕不变;〔B〕减小;〔C〕增大;〔D〕干预条纹消失。【提示:由,知在水中光波长变短】,假设双缝所在的平板稍微向上平移,其他条件不变,那么屏上的干预条纹〔B〕〔A〕向下移动,且间距不变;〔B〕向上移动,且间距不变;〔C〕不移动,但间距改变;〔D〕向上移动,且间距改变。【见第1题提示】有半波损失11--。用白光垂直照射油膜,观察到透射光中绿光〔λ=500nm〕加强,那么油膜的最小厚度为〔D〕〔A〕;〔B〕;〔C〕;〔D〕。【提示:如图透射光的干预考虑半波损失,由知。∵求油膜最小厚度,取k=1】11-。假设此膜仅适用于波长λ=550nm的光,那么增透膜的最小厚度为〔C〕〔A〕;〔B〕;〔C〕;〔D〕。【同上题提示】,设其平凸透镜可以在垂直的方向上移动,在透镜离开平玻璃的过程中,可以观察到这些环状干预条纹〔B〕〔A〕向右平移;〔B〕向中心收缩;〔C〕向外扩张;〔D〕向左平移。【提示:空气厚度相同的地方对应同一条纹。因此,凸透镜垂直上移后中心的空气厚度与原先边缘处的空气厚度相同,原边缘处的条纹就跑到现中心处了,可见干预条纹向中心收缩】11--,用单色光垂直照射,在反射光中看到干预条纹,那么在接触点形成的圆斑为:〔D〕〔A〕全明;〔B〕左半暗,右半明;〔C〕全暗;〔D〕左半明,右半暗。【提示:由图可见,左边半波损失抵消,右边有半波损失。】,波长为的平行单色光垂直入射在折射率为的薄膜上,经上下两个外表反射的两束光发生干预。假设薄膜厚度为合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-3e,而且,那么两束反射光在相遇点的相位差为〔A〕〔A〕;〔B〕;〔C〕;〔D〕。【提示:上下两个外表的反射都有半波损失。另外,相位差和光程差换算有因子】二、填空题11-,用单色光照射间距为的两缝,在离缝屏上测得两侧第五级暗纹中心间距离为,那么所用的单色光波长为。【提示:由杨氏干预暗纹公式,而,那么波长为】11-,用波长的单色光照射,在离缝屏上测得两侧第五级明纹中心间距离为,那么两缝的间距为。【提示:由杨氏干预明纹公式,而,那么两缝的间距为】,①假设双缝间距由变为,使屏上原第十级明纹中心变为第五级明纹中心,那么:;②假设在其中一缝后加一透明媒质薄片,使原光线光程增加,那么此时屏中心处为第级纹。【提示:①由杨氏干预明纹公式知;可得②由杨氏干预暗纹公式,,所以k取2,又因为暗纹公式k的取值从0开始,所以k=2对应的是第3极暗纹】,折射率为的空气中的薄膜外表时,反射光中被加强的可见光波长为。【提示:首先要考虑半波损失。由公式,有,所以在可见光范围内k取2,求得】,第4级暗纹对应的空气膜厚度为mm。【提示:首先要考虑半波损失,由于只考虑第4级暗纹对应的空气膜厚度,所以此装置是否是牛顿环并不重要,直接利用,k取4〔注意k不是从0开始取值的〕,有】合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-411-,当用的单色光照射时,测得第1个暗纹与第4个暗纹距离为;当用波长未知的单色光照射时,测得第1个暗纹与第4个暗纹距离为;那么所用单色光的波长为nm。【提示:利用牛顿环暗纹公式,有,同理,那么】,其劈尖角,在波长nm的单色光垂直照射下,测得干预相邻明条纹间距l=,此透明材料的折射率n=。【由劈尖任意相邻明条纹(或暗条纹)之间距离为:,考虑到,有】,劈尖的折射率为,劈尖角为,那么第级明纹和第级明纹的间距。【提示:由】,观察到2300条条纹的移动,那么所用光波的波长为。【提示:条纹移动一条时,对应光程差的变化为一个波长,即,当观察到2300条移过时,光程差的改变量满足:,可得】11-,,所用光波的波长为,那么薄膜的厚度为。【提示:条纹移动一条时,对应光程差的变化为一个波长,即,再由有:,得】三、〔n=〕覆盖在双缝实验中的一条缝上,这时屏幕上的零级明条纹移到原来的第七级明条纹的位置上。如果入射光波长为580nm,试问此云母片的厚度为多少?11-,一个微波发射器置于岸上,离水面高为d,对岸在离水面高度h处放置一接收器,水面宽度为D,且D>>d,D>>h。发射器向对面发射波长为l的微波,且l>d,求测到极大值时,接收器离地的最小高度。,合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-5距湖面的高度为h,对岸地平线上方有一恒星刚在升起,恒星发出波长为的电磁波。试求,当天线测得第一级干预极大时恒星所在的角位置〔提示:作为洛埃镜干预分析〕。11-。今在长为的劈尖玻璃板上,垂直地射入波长为600nm的单色光,玻璃板上31条条纹的总宽度为5mm,那么细丝直径d为多少?11-,当透镜与玻璃间充满某种液体时,第10个亮环的直径由变为,这种液体的折射率是多少?,当推进可动反射镜时,观察到干预条纹在视场中移动。,在视场中某定点共通过了635条暗纹。试由此求所用入射光的波长。?大学物理学?光的干预解答一、选择题:〔D〕〔B〕〔C〕〔D〕〔B〕〔C〕〔B〕〔B〕〔B〕〔D〕〔C〕〔B〕〔D〕〔A〕三、:设云母的厚度为l。有云母时,x=0处的光程差为:,x=0处为第k=7级明纹时:11-:将发射器看成是狭缝光源,类似劳埃镜实验。那么狭缝宽度为2d,考虑劳埃镜有半波损失,干预的明纹条件为:,考虑到取,得第一级明纹,有::,合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-6光程差为:,那么:,,。11-:由31条条纹的总宽度为5mm知条纹宽度为:,∵是空气劈尖,取,那么∴。11-:空气中明环半径为:,介质中中明环半径为:,那么,有:。:,。?大学物理学?光的衍射自主学****材料一、选择题:11-,波长为的单色光垂直入射在宽度为的单缝上,对应于衍射角30°方向,单缝处波阵面可分成的半波带数目为〔B〕(A)2个;(B)3个;(C)4个;(D)6个。【提示:根据公式,可判断k=3】,缝宽b=,透镜焦距f=,入射光波长=500nm,那么在距离中央亮纹中心位置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。【提示:根据公式,可判断k=4,偶数,暗纹】,对于给定的入射单色光,当缝宽度变宽,同时使单缝沿垂直于透镜光轴稍微向上平移时,那么屏上中央亮纹将:〔C〕(A)变窄,同时向上移动;(B)变宽,不移动;(C)变窄,不移动;(D)变宽,同时向上移动。【缝宽度变宽,衍射效果减弱;单缝位置上下偏移,衍射图样不变化】合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-,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〔B〕(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。【见上题提示】,S为单缝,L为凸透镜,C为放在的焦平面处的屏。当把单缝垂直于凸透镜光轴稍微向上平移时,屏幕上的衍射图样〔C〕(A)向上平移;(B)向下平移;(C)不动;(D)条纹间距变大。【单缝位置上下偏移,衍射图样不变化】,单缝后面放置一凸透镜,凸透镜的焦平面上放置一光屏,用以观测衍射条纹,今测得中央明条纹一侧第三个暗条纹与另一侧第三个暗条纹之间的距离为12mm,那么凸透镜的焦距f为:〔B〕(A)2m;(B)1m;(C);(D)。【提示:根据衍射暗纹公式,由题意可判断Dx=2mm】11-=×10-4cm的光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为〔D〕(A)4;(B)3;(C)2;(D)1。【提示:根据衍射光栅公式,取q=900,可判断】×10-3mm的光栅上,光栅的刻痕与缝宽相等,那么光谱上呈现的全部级数为〔B〕(A)、、、、;(B)、、;(C)、;(D)、、。【提示:根据衍射光栅公式,取q=900,可判断。又由缺级公式,有,缺2和4级】=450nm和=750nm的光谱线,在光栅光谱中,这两种波长的谱线有重叠现象,重叠处的谱线主极大的级数将是〔D〕(A)2、3、4、5…;(B)2、5、8、11…;(C)2、4、6、8…;(D)3、6、9、12…。【提示:根据衍射光栅公式,,可判断】,当光栅常数〔b+b’〕为以下那种情况时〔b代表每条缝的宽度〕,k=3、6、9…级次的主极大均不出现?〔B〕(A)b+b’=2b;(B)b+b’=3b;(C)b+b’=4b;(D)b+b’=6b。【提示:由缺级公式,取】合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-,欲使屏幕上出现更高级次的主极大,应该〔A〕(A)换一个光栅常数较大的光栅;(B)换一个光栅常数较小的光栅;(C)将光栅向靠近屏幕的方向移动;(D)将光栅向远离屏幕的方向移动。【提示:根据衍射光栅公式可判断】二、,假设单缝两边缘点A、,那么A、B间可分为个半波带,P点处为〔填明或暗〕条纹。假设光程差为2,那么A、B间可分为个半波带,P点处为〔填明或暗〕条纹。【提示:根据公式判断,,奇数半波带对应条纹,2是个,偶数半波带对应条纹】11-,第三条明纹位置恰好与波长为630nm的单色光入射时的第二级明纹位置一样,那么该单色光波长。【提示:由衍射明纹公式知,,,,代入,有】,设第一级暗纹的衍射角很小。假设钠黄光(=589nm)为入射光,;假设以蓝紫光(=442nm)为入射光,那么中央明纹宽度为mm。【提示:书中中央亮纹线宽度,可求得蓝紫光的中央明纹宽度为】,衍射光谱中共出现5条明纹。假设此光栅缝宽度与不透明局部宽度相等,那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第级和第级谱线。【提示:根据缺级公式,有,缺2和4级,那么是第级和第级】11-,该光束包含有两种波长的光,和。实验发现,两种波长的谱线〔不计中央明纹〕第二次重合于衍射角的方向上,那么此光栅的光栅常数。【提示:由根据缺级公式,知,那么,可见,时是第一次重合,只有,】时是第二次重合,那么,】,其光栅常数d=3mm,缝宽b=1mm,那么在单缝衍射的中央明纹区中共有条〔主极大〕谱线。【提示:根据缺级公式得,缺第三级,那么有共条谱线】合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-911--,。假设在教室的黑板写一个等号,,那么教室的长度不超过时,最后一排的人眼睛才能分辨这两横线。【提示:由爱里斑的半角宽度及得】三、计算题11-,缝宽b=,透镜焦距f=,单色光垂直照射狭缝,在屏上离中心处的点看到了衍射明纹,求〔1〕单色光的波长;〔2〕点条纹的级数;〔3〕从点看上去可以把波阵面分为几个半波带?11-,宽b=,在缝后放一焦距为1m的会聚透镜,用平行绿光〔=589nm〕垂直照射单缝,求:〔1〕第一级暗纹距中心的距离;〔2〕中央明纹宽度;〔3〕第二级明纹距中心的距离。11-,第二级明条纹分别出现在处,第四级缺级。试求:〔1〕光栅常数。〔2〕光栅上狭缝可能的最小宽度。〔3〕按上述选定的、值,在光屏上可能观察到的全部级数。,当用光垂直入射时,能在30°角的衍射方向上得到的第二级主极大,并且第二级主极大能分辨的两条光谱线,但不能得到的第三级主极大,求此光栅的透光局部的宽度b和不透光局部的宽度b’。11-,问其飞翔多高时可看清地面上身长为5cm的小鼠?。?大学物理学?光的衍射解答一、选择题:〔B〕〔D〕〔C〕〔B〕〔C〕〔B〕〔D〕〔B〕〔D〕〔B〕〔A〕三、计算题11-:〔1〕根据公式〔明纹公式〕,有:,将数据代入公式有,取所以,假设P点为第3极明纹,单色光的波长为,假设P点为第4极明纹,波长为;〔2〕点P条纹的级数随波长而定,当波长为时,P明纹为第3极;波长为时,P合肥学院?大学物理Ⅰ?自主学****材料光学-11明纹为第4极;〔3〕波长为时,从P点看上去可以把波阵面分为个半波带;波长为时,从P点看上去可以把波阵面分为个半波带。11-:〔1〕暗纹公式为,取1,考虑到,有:;〔2〕中央明纹宽度为两个一级暗纹间距离:;〔3〕明纹公式为,取2,有:,∴。11-:〔1〕,;〔2〕,,;〔3〕,;全部级数为:。:由,而由30°角的衍射方向上得到600nm的第二级主极大,所以;又∵不能得到400nm的第三级主极大:说明第三级条纹缺级。由缺级的定义可得到:,所以:b=800nm,=1600nm。11-:由分辨本领表式:,而,那么。?大学物理学?光的偏振自主学****材料一、选择题:。光的入射角为60°时,得到的反射光RA和RB都是完全偏振光〔振动方向垂直入射面〕,由此可知,介质A和B的折射率之比为〔B〕(A);(B);(C);(D)。【由布儒斯特定律知,那么在入射介质B的入射角为30°,再由布儒斯特定律