光學(xué)課后練習(xí)題.doc

光學(xué)練習(xí)題1 根據(jù)費馬原理可以導(dǎo)出在近軸光線條件下，從物點發(fā)出并會聚到象點的所有光線的光程都相等。由此導(dǎo)出薄透鏡的物象公式。2 玻璃棱鏡的折射棱角A為300，對某一波長的光其折射率n為1.6，計算：（1）最小偏向角；（2）此時的入射角；（3）能使光線從A角兩側(cè)透過棱鏡的最小入射角。3 一個5cm高的物體放在球面鏡前10cm處造成1cm高的虛像，求：（1）此鏡的曲率半徑；（2）此鏡是凸面鏡還是凹面鏡？4 一個折射率為1.53，直徑為20cm的玻璃球內(nèi)有兩個小氣泡，看上去一個在球心，另一個從最近的方向看，好像在表面和球心連線的中點，求兩氣泡的實際位置。5 直徑為1m的球形魚缸的中心處有一條小魚，若玻璃缸壁的影響可忽略不計，求缸外觀察者所看到的小魚的表觀位置和橫向放大率。6 玻璃棒一端成半球形，其曲率半徑為2cm，將它水平地浸入折射率為1.33的水中，沿著棒的軸線離球面頂點8cm處的水中有一個物體，利用計算和作圖法求象的位置及橫向放大率，并作光路圖。7 以后透鏡的焦距為60mm，其兩焦點的距離為125mm，若（1）物點置于光軸上物方焦點左方20mm處；（2）物點置于光軸上物方焦點右方20mm處；（3）虛物落在光軸上象方主點右方20mm處問在這三種情況下，象的位置各在何處？象的性質(zhì)如何？并作光路圖。8 一焦距為20cm的薄凸透鏡與一焦距為20cm的薄凹透鏡相距6cm。求：（1）復(fù)合光具組的焦點和主平面的位置；（2）若物體放在凸透鏡前30cm處，求象的位置和放大率。9 雙凸透鏡兩個球面表面的曲率半徑各為100mm和200mm，沿軸厚度為10mm，玻璃的折射率為1.5，試求其主點、焦點和節(jié)點的位置，并繪圖表示之。10、一伽利略望遠鏡，物鏡與目鏡相距12cm，若視角放大率為4，問目鏡與物鏡的焦距各為多少？11、設(shè)計一架4倍的望遠鏡。已有一塊焦距為50cm的凸透鏡作為物鏡，問當制成開普勒型與伽利略型望遠鏡時目鏡焦距各為多少？同擦黑能夠各為多少？12、一開普勒望遠鏡，物鏡焦距 目鏡焦距 ，透鏡的折射率為1.5，將望遠鏡浸沒在水中 ，內(nèi)部也充滿水。如利用原鏡筒改換物鏡使它仍有望遠鏡的功能，應(yīng)改換焦距為多少的物鏡？如物鏡為對稱的雙凸透鏡，且用同樣材料，其曲率半徑應(yīng)為多少？這時視角放大率為多少？13、一玻璃棒，其折射率為1.5 ，兩端磨成球型，曲率半徑分別為40cm與30 cm。如他的作用相當于一架望遠鏡，試求玻璃棒兩端間距離d與視角放大率M。14、一高1m的物體離一臺天文望遠鏡的物鏡 200m，最后成象于離目鏡 25cm處。求望遠鏡中象的高度。15、顯微鏡的物鏡與目鏡焦距分別為1.6cm與2.5cm，兩鏡相距22.1cm，目鏡所成的象在無窮遠處。求（1）所觀察物體離物鏡多遠？（2）顯微鏡的額視角放大率為多少？2.7顯微鏡的物鏡與目鏡焦距分別為1cm與3cm，物鏡與目鏡相距16cm，最后成象于25cm處，求觀察物離物鏡距離及顯微鏡的視角放大率。16、一顯微投影儀用兩塊相距為160cm的凸透鏡 , 組成，透鏡焦距 , 物置于 前，成放大實象于 后的屏幕上。若放大率 ，求 到屏幕的距離。17、照相機物鏡焦距為12cm，暗箱最大伸長為20cm。要用他拍攝物距為15cm的物體，需要在物鏡上附加一個什么樣的透鏡，才能使暗箱的伸長為最大時，能清晰成象。18、 100cd的白熾燈從天花板吊下，正在一個圓桌中心上方3m處，圓桌直徑為1.2m。求這個電燈投射到桌上的光通量和桌面中心的照度。設(shè)電燈可視為各方向發(fā)光強度相同的點光源。19、用照度計測得離20,000W氙燈20m處垂直面上的照度為200lx,j求氙燈的發(fā)光強度。20、將楊氏雙孔干涉裝置分別作如下單項變化，屏幕上干涉條紋有何改變？（1）將雙孔間距d變??；（2）將屏幕遠離雙孔屏；（3）將鈉光燈改變?yōu)楹つ始す?；?）將單孔S沿軸向雙孔屏靠近；（5）將整個裝置浸入水中；（6）將單孔S沿橫向向上作小位移；（7）將雙孔屏沿橫向向上作小位移；（8）將單孔變大；（9）將雙孔中的一個孔的直徑增大到原來的兩倍21、用細鐵絲圍成一圓框，在肥皂水中蘸一下，然后使圓框平面處于豎直位置，在室內(nèi)從反射的方向觀察皂膜開始時看到一片均勻亮度，然后上部開始出現(xiàn)彩色橫帶，繼而彩色橫帶逐漸向下延伸，遍布整個膜面，且上部下部彩色不同；然后看到彩帶越來越寬，整個膜面呈現(xiàn)灰暗色，最后就破裂了，試解釋之22、夫瑯和費單縫衍射裝置(問答題4.圖)做如下單項變動，衍射圖樣將怎樣變化?（1）將點光源S沿X方向移動一小位移；（2）將單縫沿Z方向平移一小位移；（3）將單縫以Z軸為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過一小角度；（4）增大縫寬；（5）增大透鏡2的的口徑或焦距；（6）將透鏡L2沿X方向平移一小距離；（7）將單縫屏沿X方向平移一小位移；（8）將點光源換為平行于狹縫的理想線光源；（9）在（）的情況下將單縫旋轉(zhuǎn)90度23、試用楊氏雙縫實驗說明干涉與衍射區(qū)別與聯(lián)系24、自然光通過兩片理想偏振片，若兩個透振方向夾角由30度變成45度，則后者比前者出射光強改變了多少倍？25、光強為I的自然光投射在四片疊在一起的理想偏振鏡上，已知相鄰偏振片的透振方向成30度角，則從系統(tǒng)出射的光強為大多少？26、實驗室中有三塊偏振器件, 偏振片、/2波片和/4波片, 其中/2波片和/4波片外形完全相同，但未標明記號現(xiàn)在有一盞與之相應(yīng)的鈉光燈, 試問用什么方法和怎樣的步驟能將它們辨認出來，并標明它們的特征方向(即透振或晶軸方向)27、為了確定一束圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向，可將/4波片置于檢偏鏡之前，再將兩個偏振器件旋轉(zhuǎn)到消光位置這時發(fā)現(xiàn)/4波片的快軸的方位是這樣的：它須沿著逆時針方向轉(zhuǎn)45度才能與檢偏器的透光方向重合問該偏振光是右旋的還是左旋的？28、波長為 的平行光線垂直地入射于一寬為1mm的狹縫，若在縫的后面有一焦距為100cm的薄透鏡，使光線聚焦于一屏幕上，試問從衍射圖形的中心點到下列各點的距離如何？（） 第一極??；（）第一級明紋的極大處；（）第三極小29、波長為 的平行光射向直徑為2.76mm的圓孔，與圓孔相距1m處防一屏幕。試問：（1） 屏上正對圓孔中心的P 點是亮點還是暗點？（2） 要使P點變成與（1）相反的情況，至少要把屏幕分別向前和向后移動多少距離？ 30、以菲涅耳波帶片由五個半波帶組成，第一半波帶為半徑r1的不透明圓盤，第二半波帶是r1至r2的透明圓環(huán)，第三半波帶是r2至r3的不透明圓環(huán)，第四半波帶是r3至r4的透明圓環(huán)，第五半波帶是r4至無窮大的不透明區(qū)域。已知 ，用波長 的平行單色光照明，最亮的象點在距波帶片為1m的軸上。試求：（1）r1的數(shù)值；（2）象點的光強；（3）光強極大值出現(xiàn)在軸上那些位置上。31、長為 的單色光垂直入射到一光柵上第二、第三級明條紋分別出現(xiàn)在 與 處第四級缺級試問：（）光柵上相鄰兩縫間距是多少？（）光柵上狹縫寬度有多大？（）按上述選定的a、b值，在 范圍內(nèi)，實際呈現(xiàn)的全部級數(shù)。32、用可見光 照射光柵時，一級光譜和二級光譜是否重疊？二級和三級怎樣？若重疊，則重疊范圍是多大？33、利用一個每厘米有4000條縫的光柵，可以產(chǎn)生多少完整的可見光譜？34、用1mm內(nèi)有400條刻痕的平面透射光柵觀察波長為 的鈉光譜。試問：（1）光垂直入射時，最多能觀察到幾級光譜；（）光以 角入射時，最多能觀察到幾級光譜？35、試指出當衍射光柵常數(shù)為下述三種情況時，哪些級數(shù)的主極大衍射條紋消失？（） 光柵常數(shù)為狹縫寬度的兩倍，即(a+b)=2a；（） 光柵常數(shù)為狹縫寬度的三倍，即(a+b)=3a；（） 光柵常數(shù)為狹縫寬度的四倍，即(a+b)=4a；36、用波長為 的單色光照射一光柵，已知該光柵的縫寬b為0.012mm，不透明部分的寬度a為0.029mm，縫數(shù)N為1000條，求：（1）單縫衍射花樣的中央角寬度；（2）單縫衍射花樣中央寬度內(nèi)能看到多少級光譜？（3）譜線的半寬度是多少？37、已知天空中兩顆星相對于一望遠鏡的角距離為 弧度，它們都發(fā)出波長 的光，試問：望遠鏡的口徑至少要多大，才能分辨出這兩顆星？38、把人眼看成距視網(wǎng)膜2cm的一個簡單透鏡。有人能看清100cm到300cm內(nèi)的物體，試問：（1）此人看清遠點和近點時，眼睛透鏡的焦距是多少？（2）為看清25cm遠的物體,需佩戴怎樣的眼鏡?39、在迎面駛來的汽車上，兩盞前燈相距120cm。試問汽車離人多遠得地方，眼睛恰可分辨這兩盞燈？設(shè)夜間人眼瞳孔直徑為5.0mm，入射光波長為 。（這里僅考慮人眼圓形瞳孔的衍射效應(yīng)。）40、一顯微鏡有三個物鏡和兩個目鏡，三個物鏡的焦距分別為16，和1.9mm，兩個目鏡的放大率分別為和10倍設(shè)三個物鏡造成的象都能落在象距為160mm處，問這顯微