光學(xué)參考答案.doc

精品文檔第十四章光學(xué)參考答案一、選擇題1.（A）；2.（A）；3.（C）；4.（B）；5.（B）；6.（B）；7.（D）；8.（C）；9.（E）；10.（B）；11.（D）；12.（A）；13.（A）；14.（B）；15.（B）；16.（A）；17.（ B）；18.（B）；19.（B）；20.（B）；21.（D）；22.（ B）；23.（D）；24.（ B）；25.（E）；26.（C）；27.（B）；28.（D）；29.（B）；30.（B） 二、填空題1. 1）頻率相同；2）位相差恒定；3）光矢量振動(dòng)方向平行， 。2. ， 0 。3. 0.134 。4. (A) 條紋變寬 ；(B)屏幕移近： 條紋變窄 ；(C)波長(zhǎng)變長(zhǎng)：條紋變寬 ;(D)：看到的明條紋亮度暗一些，與楊氏雙縫干涉相比較，明暗條紋相反；(E) 條紋上移 。5. 變小 6. 紫 ； 不能 7. n=1.36 8. 9. 10. n=1.4 11. 900 nm12. 變密 13. _子波_， 子波相干疊加_14. _4_， P點(diǎn)將是_1_級(jí)_暗_紋，半波帶數(shù)_增加_，面積_減小，明紋亮度_減弱_15. 16. 17. 條紋收縮，條紋間距變窄 。_ 水中_的波長(zhǎng)。18.位相差為，P點(diǎn)應(yīng)為_暗點(diǎn)_19. 愛里斑 ，最小分辨角20.最小分辨角是。離開 8.93m 恰能分辨。21. 平最大級(jí)次 4 ，對(duì)應(yīng)衍射角 70o 22. 。23.缺級(jí)。如果b=2a，缺級(jí)24. 25. 1 級(jí)和第 3 級(jí)譜線26.為入射 線偏振光_的強(qiáng)度； _振動(dòng)方向_和檢偏器_偏振化_方向之間的夾角27.， _0 _ 28. _部分偏振光_，夾角為。振動(dòng)方向_垂直_于入射面29.折射角是_30o_；玻璃的折射率為30._1:2_ 三、計(jì)算題s1s2屏dDOx1. 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示, 雙縫與屏之間的距離D=120cm, 兩縫之間的距離d=0.50mm, 用波長(zhǎng)l=5000 的單色光垂直照射雙縫。(1) 求原點(diǎn)O (零級(jí)明條紋所在處)上方的第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)。(2) 如果用厚度e=1.010-2mm, 折射率n=1.58的透明薄膜覆蓋在圖中的s1縫后面, 求上述第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)x。解： (1)光程差 因k=5有 (2)光程差 有 因k=5, 有 2. 波長(zhǎng)為500nm的單色光垂直照射到由兩塊光學(xué)平玻璃構(gòu)成的空氣劈尖上，在觀察反射光的干涉現(xiàn)象中，距劈尖棱邊 l = 1.56cm的A處是從棱邊算起的第四條暗條紋中心。(1) 求此空氣劈尖的劈尖角q 。(2) 改用600 nm的單色光垂直照射到此劈尖上仍觀察反射光的干涉條紋，A處是明條紋，還是暗條紋？解： 因是空氣薄膜,有n1n2n3，且n2=1, 得 ， 暗紋應(yīng) 所以 因第一條暗紋對(duì)應(yīng)k=0，故第4條暗紋對(duì)應(yīng)k=3， 所以 (1)空氣劈尖角 (2)因 故A處為第三級(jí)明紋，棱邊依然為暗紋。 3. 在牛頓環(huán)裝置的平凸透鏡和平板玻璃之間充滿折射率n=1.33的透明液體（設(shè)平凸透鏡和平板玻璃的折射率都大于1.33），凸透鏡的曲率半徑為300cm，波長(zhǎng)l=650nm的平行單色光垂直照射到牛頓環(huán)裝置上，凸透鏡的頂部剛好與平玻璃板接觸。求：(1) 從中心向外數(shù)第十個(gè)明環(huán)所在處液體厚度e10；(2) 第十個(gè)明環(huán)的半徑r10。 解：在牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)中明環(huán)的光程差滿足：明環(huán)所在處液體的厚度：第十個(gè)明環(huán)所在處液體厚度：，由，可以得到第10 個(gè)明環(huán)的半徑：，4. 波長(zhǎng)為500nm的平行光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，使光線會(huì)聚于一屏幕上，試求： 中央明紋寬度；第一級(jí)明紋的位置，兩側(cè)第二級(jí)暗紋之間的距離。解： 中央明紋寬度：，第一級(jí)明紋的位置：，兩側(cè)第二級(jí)暗紋之間的距離：，5. 用一束具有兩種波長(zhǎng)的平行光垂直入射在光柵上，發(fā)現(xiàn)距中央明紋5cm處，光的第k級(jí)主極大和光的第(k+1)級(jí)主極大相重合，放置在光柵與屏之間的透鏡的焦距f=50 m，試問：(1) 上述k=?；(2) 光柵常數(shù)d=?解： 根據(jù)題意對(duì)于兩種波長(zhǎng)的光有：和,從上面兩式得到：,將帶入解得，又，6. 一衍射光柵，每厘米有200條透光縫，每條透光縫寬為，在光柵后放一焦距f=1m的凸透鏡，現(xiàn)以單色平行光垂直照射光柵，求：(1) 透光縫a的單縫衍射中央明條紋寬度為多少? (2) 在該寬度內(nèi)，有幾個(gè)光柵衍射主極大?解： 單縫衍射中央明條紋的角寬度：，中央明條紋寬度：，光柵常數(shù)：，單縫衍射的第一級(jí)暗紋的位置：，在該方向上光柵衍射主極大的級(jí)數(shù)：兩式相比：，將和帶入：即單縫衍射中央明條紋寬度內(nèi)有5個(gè)光柵衍射主極大：2，1，0，1，27. 波長(zhǎng)為的單色光垂直入射到光柵上，測(cè)得第2級(jí)主極大的衍射角為30，且第三級(jí)缺級(jí)，問：(1)光柵常數(shù)(a+b)是多少?透光縫可能的最小寬度a 是多少?(2)在選定了上述(a+b)與a值后，屏幕上可能出現(xiàn)的全部主極大的級(jí)數(shù)。解： 由光柵衍射方程：，光柵衍射缺級(jí)級(jí)數(shù)滿足：如果第三級(jí)譜線缺級(jí)，透光縫可能的最小寬度：，屏幕上光柵衍射譜線的可能最大級(jí)數(shù)：，（該衍射條紋不可能觀測(cè)到）。屏幕上光柵衍射譜線的缺級(jí)級(jí)數(shù)：屏幕上可能出現(xiàn)的全部主極大的級(jí)數(shù)：，共5個(gè)條紋8. (1) 在單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長(zhǎng)，已知單縫寬度，透鏡焦距f=50 cm。求兩種光第一級(jí)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，其他條件和上一問相同，求兩種光第一級(jí)主極大之間的距離。解： (1) 單縫衍射明紋滿足：對(duì)于，對(duì)于，(2) 兩種光入射的光柵，譜線的光柵方程對(duì)于，對(duì)于，9. 兩偏振片疊在一起， 欲使一束垂直入射的線偏振光經(jīng)過這兩個(gè)偏振片之后振動(dòng)方向轉(zhuǎn)過了，且使出射光強(qiáng)盡可能大，那么入射光振動(dòng)方向和兩偏振片的偏振化方向間的夾角應(yīng)如何選擇？這種情況下的最大出射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比值是多少？解： 設(shè)入射線偏振光的強(qiáng)度為I0，入射光振動(dòng)方向A和兩偏振片的偏振化方向如圖所示。根據(jù)題意：通過P1的偏振光強(qiáng)度：；通過P2的偏振光強(qiáng)度： 將代入得到：顯然當(dāng)時(shí)，出射光強(qiáng)最大。最大出射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比值：10. 將三塊偏振片疊放在一起，第二個(gè)與第三個(gè)的偏振化方向分別與第一個(gè)的偏振化方向成和角。(1)光強(qiáng)為的自然光