大學(xué)物理習(xí)題冊答案14-16.doc

練習(xí)題十四參考答案一 選擇題：1 如圖所示，平行單色光垂直照射到薄膜上，經(jīng)上下兩表面反射的兩束光發(fā)生干涉，若薄膜的厚度為e，并且n1n3，為入射光在折射率為n1的媒質(zhì)中的波長，則兩束反射光在相遇點的位相差為 C (A)(B)(C)(D)解: n1n3 有半波損失. 2. 在雙縫干涉實驗中，屏幕E上的P點處是明條紋。若將縫S2蓋住，并在S1S2連線的垂直平分面處放一反射鏡M，如圖所示，則此時 B (A) P點處仍為明條紋.(B) P點處為暗條紋.(C) 不能確定P點處是明條紋還是暗條紋.(D) 無干涉條紋.解: 反射鏡M有半波損失. （屏幕E上的P點處原是明條紋。）3. 如圖所示，用波長為的單色光照射雙縫干涉實驗裝置，若將一折射率為n、劈角為的透明劈尖b插入光線2中，則當(dāng)劈尖b緩慢地向上移動時（只遮住S2），屏C上的干涉條紋 C (A) 間隔變大,向下移動. 解: (B) 間隔變小,向上移動.(C) 間隔不變,向下移動當(dāng)劈尖b緩慢地向上移動時，改變光程差(D) 間隔不變,向上移動 . 4. 如圖，用單色光垂直照射在觀察牛頓環(huán)的裝置上。當(dāng)平凸透鏡垂直向上緩慢平移而遠離平面玻璃時，可以觀察到這些環(huán)狀干涉條紋 B (A) 向右平移. (B) 向中心收縮.(C) 向外擴張. (D) 靜止不動.(E) 向左平移.解: 當(dāng)平凸透鏡垂直向上緩慢平移，薄膜厚增加. 環(huán)狀干涉條紋向中心收縮.5. 如圖所示，兩個直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為L，夾在兩塊平晶的中間，形成空氣劈尖，當(dāng)單色光垂直入射時，產(chǎn)生等厚干涉條紋。如果滾柱之間的距離L變小，則在L范圍內(nèi)干涉條紋的 B (A) 數(shù)目減少,間距變大.(B) 數(shù)目不變,間距變小.(C) 數(shù)目增加,間距變小.(D) 數(shù)目減少,間距不變. 解: 滾柱之間的距離L變小,夾角增大，干 涉條紋變密.但直徑有微小差不變，故數(shù)目不變.6. 在邁克爾遜干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為n的透明介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改變量為一個波長，則薄膜的厚度是 D (A) (B) (C) (D) 解: 7. 在折射率n3=1.60的玻璃片表面鍍一層折射率n2=1.38的MgF2薄膜作為增透膜。為了使波長為的光，從折射率=1.00的空氣垂直入射到玻璃片上的反射盡可能地減少，薄膜的最小厚度應(yīng)是 D (A) 2500 (B) 1812 (C) 1250 (D) 906解: 二 填空題：1 單色平行光垂直入射到雙縫上。觀察屏上P點到兩縫的距離分別為r1和r2。設(shè)雙縫和屏之間充滿折射率為n的媒質(zhì)，則P點處二相干光線的光程差為 。解: 2 如圖所示，假設(shè)有兩個同相的相干點光源S1和S2，發(fā)出波長為的光。A是它們連線的中垂線上的一點。若在S1與A之間插入厚度為e、折射率為n的薄玻璃片，則兩光源發(fā)出的光在A點的位相差 。若已知，n=1.5，A點恰為第四級明紋中心，則e= .解: 3 如圖所示，波長為 的平行單色光垂直照射到兩個劈尖上，兩劈尖角分別為1和2，折射率分別為n1和n2，若二者分別形成的干涉條紋的明條紋間距相等，則1，2，n1和n2之間的關(guān)系是 。解: 4 用波長為 的單色光垂直照射如圖所示的牛頓環(huán)裝置，觀察從空氣膜上下表面反射的光形成的牛頓環(huán)。若使平凸透鏡慢慢地垂直向上移動，從透鏡頂點與平面玻璃接觸到兩者距離為d的移動過程中，移過視場中某固定觀察點的條紋數(shù)目等于 。 解: 5 一平凸透鏡，凸面朝下放在一平玻璃板上。透鏡剛好與玻璃板接觸。波長分別為1=600nm和2=500nm的兩種單色光垂直入射，觀察反射光形成的牛頓環(huán)。從中心向外數(shù)的兩種光的第五個明環(huán)所對應(yīng)的空氣膜厚度之差為 。解: 6 用邁克爾遜干涉儀測微小的位移。若入射光波波長=6289，當(dāng)動臂反射鏡移動時，干涉條紋移動了2048條，反射鏡移動的距離d= 。解: 7 在邁克爾遜干涉儀的一支光路上，垂直于光路放入折射率為n、厚度為h的透明介質(zhì)薄膜。與未放入此薄膜時相比較，兩光束光程差的改變量為 。解: 8 光強均為I0的兩束相干光相遇而發(fā)生干涉時，在相遇區(qū)域內(nèi)有可能出現(xiàn)的最大光強是 4I0 。解:9 白光垂直照射在鍍有e=0.40 厚介質(zhì)膜的玻璃板上，玻璃的折射率n=1.45，介質(zhì)的折射率=1.50。則在可見光(3900 7600)范圍內(nèi)，波長 4800 的光在反射中增強。解: 三、計算題1在圖示的雙縫干涉實驗中，若用薄玻璃片（折射率n1=1.4）覆蓋縫S1，用同樣厚度的玻璃片（但折射率n2=1.7）覆蓋縫S2，將使屏上原來未放玻璃時的中央明紋所在處O變?yōu)榈谖寮壝骷y。設(shè)單色光波長，求 玻璃片的厚度h（可認為光線垂直穿過玻璃片）。 如雙縫與屏間的距離D120cm，雙縫間距d0.50 mm，則新的零級明紋O的坐標(biāo)x？. 解: （1）原來：O，蓋片后：（2）2 在折射率n=1.50的玻璃上，鍍上=1.35的透明介質(zhì)薄膜。入射光波垂直于介質(zhì)膜表面照射，觀察反射光的干涉，發(fā)現(xiàn)對的光波干涉相消，對的光波干涉相長。且在6000到7000之間沒有別的波長是最大限度相消或相長的情形。求所鍍介質(zhì)膜的厚度。解: 3 兩塊折射率為1.60的標(biāo)準平面玻璃之間形成一個劈尖。用波長(1nm=10-9m)的單色光垂直入射，產(chǎn)生等厚干涉條紋。假如我們要求在劈尖內(nèi)充滿n=1.40的液體時的相鄰明紋間距比劈尖內(nèi)是空氣時的間距縮小，那么劈尖角應(yīng)是多少？解: 空氣劈尖時：液體劈尖時：4 在牛頓環(huán)裝置的平凸透鏡和平板玻璃間充以某種透明液體，觀測到第10個明環(huán)的直徑由充液前的14.8cm變成充液后的12.7cm，求這種液體的折射率n。解:充液前： 充液后：練習(xí)題十五參考答案一、 選擇題1 一束波長為的平行單色光垂直入射到一單縫AB上，裝置如圖，在屏幕D上形成衍射圖樣，如果P是中央亮紋一側(cè)第一個暗紋所在的位置，則的長度為 A (A) (B)/2 (C) 3/2 (D) 2 解: P是中央亮紋一側(cè)第一個暗紋所在的位置,(k=1)2 單縫夫瑯和費衍射實驗中，波長為的單色光垂直入射在寬度為a=4的單縫上，對應(yīng)于衍射角為300的方向，單縫處波陣面可分成的半波帶數(shù)目為B (A) 2個 (B) 4個(C) 6個 (D) 8個 解: 可得k=2, 可分成的半波帶數(shù)目為4個.3 根據(jù)惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某時刻的波陣面為S，則S的前方某點P的光強度決定于波陣面S上所有面積元發(fā)出的子波各自傳到P點的D （A） 振動振幅之和。（B） 光強之和。（C） 振動振幅之和的平方。 （D） 振動的相干疊加。 解: 所有面積元發(fā)出的子波各自傳到P點的振動的相干疊加.4 在如圖所示的單縫夫瑯和費衍射裝置中，設(shè)中央明紋的衍射角范圍很小。若使單縫寬度a變?yōu)樵瓉淼模瑫r使入射的單色光的波長變?yōu)樵瓉淼?/4，則屏幕C上單縫衍射條紋中央明紋的寬度將變?yōu)樵瓉淼?D (A) 3/4倍. (B) 2/3倍.(C) 9/8倍. (D) 1/2倍.(E) 2倍. 解: 5 在如圖所示的單縫夫瑯和費衍射裝置中，將單縫寬度a稍稍變寬，同時使單縫沿y軸正方向作微小位移，則屏幕C上的中央衍射條紋將 C (A) 變窄，同時向上移；(B) 變窄，同時向下移；(C) 變窄，不移動；(D) 變寬，同時向上移； (E) 變寬，不移動。解: 6 某元素的特征光譜中含有波長分別為1=450nm和2=750nm（1nm=10-9m）的光譜線。在光柵光譜中，這兩種波長的譜線有重疊現(xiàn)象，重疊處2的譜線的級數(shù)將是 D (A) 2,3,4,5(B) 2,5,8,11.(C) 2,4,6,8(D) 3,6, 9,12.解: 當(dāng)7 設(shè)星光的有效波長為5500，用一臺物鏡直徑為1.20m的望遠鏡觀察雙星時，能分辨的雙星的最小角間隔是 D (A) (B) (C) (D) 解: 8 孔徑相同的微波望遠鏡和光學(xué)望遠鏡相比較，前者的分辨本領(lǐng)較小的原因是(A) 星體發(fā)出的微波能量比可見光能量小。 D (B) 微波更易被大氣所吸收。(C) 大氣對微波的折射率較小。(D) 微波波長比可見光波長大。解: 分辨本領(lǐng) 9 X射線射到晶體上，對于間隔為d的平行點陣平面，能產(chǎn)生衍射主極大的最大波長為 D (A) d/4 (B) d/2(C) d. (D) 2d.解: 二、填空題：1 在單縫夫瑯和費衍射示意圖中，所畫出的各條正入射光線間距相等，那么光線1與3在屏幕上P點相遇時的位相差為 ，P點應(yīng)為 點（填“亮”或“暗”）。解: (); 暗 (可分成的半波帶數(shù)目為4個.)2 若光柵的光柵常數(shù)d、縫寬a和入射光波長都保持不變，而使其縫數(shù)N增加，則光柵光譜的同級光譜線將變得 。解: 更窄更亮. 3 一束平行單色光垂直入射在光柵上，若光柵的透明縫寬度a與不透明部分寬度b相等，則可能看到的衍射光譜的級次為 。解: (因為)4 一束單色光垂直入射在光柵上，衍射光譜中共出現(xiàn)5條明紋。若已知此光柵縫寬度與不透明部分相等，那么在中央明紋一側(cè)的兩條明紋分別是第 級和第 級譜線。解: 一；三5汽車兩盞前燈相距l(xiāng)，與觀察者相距S = 10 km夜間人眼瞳孔直徑d = 5.0 mm人眼敏感波長為l = 550 nm (1 nm = 10-9 m)，若只考慮人眼的圓孔衍射，則人眼可分辨出汽車兩前燈的最小間距l(xiāng) = _m解: 最小間距 三、計算題：1（1）在單縫夫瑯和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長，。已知單縫寬度為，透鏡焦距f=50cm。求兩種光第一級衍射明紋中心之間的距離。（2）若用光柵常數(shù)的光柵替換單縫，其它條件和上一問相同，求兩種光第一級主極大之間的距離。解: （2） 2波長的單色光垂直入射到一光柵上，測得第二級主極大的衍射角為300，且第三級是缺級。（1） 光柵常數(shù)d等于多少？（2） 透光縫的寬度a等于多少？（3） 在選定了上述d和a之后，求在屏幕上可能呈現(xiàn)的全部主極大的級次。解:（1）由光柵方程得： （2）由缺級條件知：（3）由光柵方程知可能看到的最大級次為：；又由缺級條件知k=3,6,缺級，所以實際呈現(xiàn)級明紋（在處看不到）。3設(shè)光柵平面和透鏡都與屏幕平行，在平面透射光柵上每厘米有5000條刻線，用它來觀察鈉黃光(的光譜線。（1） 當(dāng)光線垂直入射到光柵上時，能看到的光譜線的最高級數(shù)km是多少？（2） 當(dāng)光線以300的入射角（入射線與光柵平面的法線的夾角）斜入射到光柵上時，能看到的光譜線的最高級數(shù)km是多少？(1nm=10-9m)解:光柵常數(shù)：（1） 由得： （2）由得： 練習(xí)題十六參考答案一 選擇題：1 在雙縫干涉實驗中，用單色自然光，在屏上形成干涉條紋。若在兩縫后放一個偏振片，則 B (A) 干涉條紋的間距不變，但明紋的亮度加強。(B) 干涉條紋的間距不變，但明紋的亮度減弱。(C) 干涉條紋的間距變窄，但明紋的亮度減弱。(D) 無干涉條紋。解: 干涉條紋的間距不變明紋的亮度減弱.2 兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過。當(dāng)其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動1800的過程中透射光強度發(fā)生的變化為： B (A) 光強單調(diào)增加。(B) 光強先增加，后又減小至零。(C) 光強先增加，后減小，再增加。(D) 光強先增加，然后減小，再增加，再減小至零。解: 一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過,說明。當(dāng)轉(zhuǎn)到 又是為零。3. 使一光強為I0的平面偏振光先后通過兩個偏振片P1和P2。P1和P2的偏振化方向與原入射光矢量振動方向的夾角分別是和900，則通過這兩個偏振片后的光強I是 C (A) (B) 0.(C) . (D) 解: 4. 一束光強為I0的自然光，相繼通過三個偏振片P1、P2、P3后，出射光的光強為I=I0/8。已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，若以入射光線為軸，旋轉(zhuǎn)P2，要使出射光的光強為零，P2最少要轉(zhuǎn)過的角度是 B (A) 300 (B) 450 (C) 600 (D) 900解: 5 一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它垂直通過一偏振片。若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光與線偏振光的光強比值為 A (A) 1/2 (B) 1/5 (C) 1/3 (D) 2/3解:6 一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，如圖所示，設(shè)入射角等于布儒斯特角i0，則在界面2的反射光 B (A) 是自然光.(B) 是完全偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面.(C) 是完全偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面.(D) 是部分偏振光.解: 是完全偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面.即也是下表面入射時的布儒斯特角。7 某種透明媒質(zhì)對于空氣的臨界角（指全反射）等于450，光從空氣射向此媒質(zhì)時的布儒斯特角是 D (A) 35.30 (B) 40.90 (C) 450 (D) 54.70 (E) 57.30解: 8 自然光以600的入射角照射到某兩介質(zhì)交界面時，反射光為完全偏振光，則折射光為 D (A) 完全偏振光且折射角是300.(B) 部分偏振光且只是在該光由真空入射到折射率為的介質(zhì)時,折射角是300.(C) 部分偏振光,但須知兩種介質(zhì)的折射率才能確定折射角.(D) 部分偏振光且折射角是300.解: 二.填空題：1 如圖所示的楊氏雙縫干涉裝置，若用單色自然光照射狹縫S，在屏幕上能看到干涉條紋。若在雙縫S1和S2的前面分別加一同質(zhì)同厚的偏振片P1、P2，則當(dāng)P1與P2的偏振化方向相互 時，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉條紋。解: 平行或接近平行2.一束自然光以布儒斯特