普物——光學(xué)答案.doc

學(xué)號_ 第十二次波動光學(xué)習(xí)題姓名_ 得分_基本內(nèi)容和主要公式一、惠更斯-菲涅耳原理波面上各點都看作是子波波源，它們發(fā)出的子波在空間相遇時，其強度分布是子波相干疊加的結(jié)果。二、 光波的疊加 兩相干光在空間一點P相遇，P點的光強為：相干疊加 非相干疊加 三、光的干涉1.光程： （ 指光在真空中傳播的距離，指介質(zhì)的折射率）.2.光干涉的一般條件：3.楊氏雙縫干涉: 光程差明暗條紋距屏幕中心的位置分布為： 相鄰的兩條明紋（或暗紋）間距 4.薄膜干涉：等傾干涉 (1)光程差 (2)干涉條件 等厚干涉 a. 劈尖干涉 光程差 亮紋厚度 暗紋厚度 b. 牛頓環(huán) 明環(huán) 暗環(huán) 5.邁克爾遜干涉儀四、光的衍射1、單縫夫瑯和費衍射: 暗紋 明紋 中央明紋 光強2、圓孔夫瑯和費衍射: 第一暗環(huán)所對的衍射角（最小分辨角）： 分辨本領(lǐng)：3、光柵衍射: 垂直入射 干涉明紋位置主極大 衍射暗紋位置缺級光強斜入射 布拉格公式 加強五、光的偏振 偏振光：線偏振光，部分偏振光，圓偏振光和橢圓偏振光，偏振光的獲得 馬呂斯定律 布魯斯特定律 六、 晶體的雙折射 雙折射現(xiàn)象練 習(xí) 題一、選擇題1.根據(jù)惠菲原理，若已知光在某時刻的波陣面為S，則S前方某點P的光強決定于波陣面上所有面光源發(fā)出的子波各自傳到P點的 B A.振動振幅之和 B.相干疊加C.振動振幅之和的平方 D.光強之和2.在相同時間內(nèi)，一束波長為的單色光在空氣中和玻璃中： C A.傳播的路程相等，光程相等 B.傳播的路程相等，光程卻不相等C.傳播的路程不相等，光程相等 D.傳播的路程不相等，光程亦不相等3.在楊氏干涉實驗中，雙縫間距為0.30mm，以單色光源照射狹縫，在距雙縫1.2m處的屏上，從中央向兩側(cè)數(shù)兩個數(shù)第5條暗紋之間的間隔為22.8mm，則所用單色光波長為 C A.6.0102nm B.6.2102nmC.6.3102nm D.6.4102nm4.在雙縫干涉實驗中，屏幕E上的P點處是明條紋，若將S2縫蓋住，并在S1，S2連線的垂直平分面處放一平面反射鏡M，如圖所示，則此時： B A.P點處是明條紋 B.P點處為暗條紋C.無干涉條紋 D.不能確定P點處是明條紋還是暗條紋第4題圖 第5題圖5.利用等厚干涉條紋，測量細(xì)金屬絲的裝置如圖所示，把金屬絲向遠(yuǎn)離平板玻璃的棱邊方向移動，在移動中，干涉條紋間距l(xiāng)和交棱到金屬絲之間的干涉條紋數(shù)N的變化情況是： D A. l增大，N減小 B. l增大，N增大C. l減小，N增大 D. l增大，N不變6.如圖所示，若劈尖上表面平行向上移動，在此過程中，如垂直入射在劈尖上的平行光的波長不變，則其干涉條紋： A A.向左平移，總條紋數(shù)不變 B.向右平移，總條紋數(shù)不變C.向左平移，總條紋數(shù)增加 D.向右平移，總條紋數(shù)增加7.波長為的單色光平行垂直入射到一狹縫上，若第二級暗紋的位置對應(yīng)的衍射角，則狹縫大小為： C A. B. C.2 D.38.在圓孔夫瑯和費衍射中，該圓孔半徑為0.10mm，透鏡焦距為50cm，所用單色光波長為5000，則在透鏡平面上呈現(xiàn)的愛里斑的半徑為； B A.0.10cm B.0.15cm C.0.20cm D.0.25cm9.一束平行單色光垂直入射在光柵上，當(dāng)光柵常數(shù)(a+b)為下列哪種情況時(a代表每條縫的寬度)，k3，6，9等級次的主極大均不出現(xiàn)? B A.a+b2a B.a+b3a C.a+b4a D.a+b6a10.波長為0.2nm的X射線以30的角度折射到晶體表面時，恰好能得到第一級衍射極大，則該晶體的晶格常數(shù)為 C A. B. C.2 D.311.光強為I0的自然光依次通過兩個偏振片P1和P2，若P1和P2的偏振化方向的夾角為30，則該透射偏振光的強度I是： D A. B. C. D.12.自然光以60的入射角照射到不知其折射率的某一透明介質(zhì)表面時，反射光為線偏振光，則知 B A.折射光為線偏振光，折射角為30 B.折射光為部分偏振光，折射角為30C.折射光為線偏振光，折射角不能確定 D.折射光為部分偏振光，折射角不能確定二、填空題1. 光的干涉和衍射現(xiàn)象反映了光的_波動_性質(zhì)，光的偏振現(xiàn)象說明光波是_橫_波。相干光應(yīng)滿足的條件是_頻率相同、具有相互平行的振動分量、相位差恒定。_ 2.惠更斯引入_子波_的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用_子波疊加_ 的思想補充了惠更斯原理，發(fā)展成了惠更斯-菲涅耳原理。3.空氣中有一觀察牛頓環(huán)的試驗裝置，若凸透鏡與平板玻璃之間的接觸良好，當(dāng)單色光垂直入射時，可見到的明暗相間的環(huán)紋，接觸點為_暗_(明暗)點，其原因為_半波損失_相鄰明條紋的距離隨干涉級的增大而變_小_ (大小)4.在邁克爾遜干涉儀的反射鏡M移動d的過程中，觀察到干涉條紋移動了N條，該光波長為_2d/N_；若在其中的一條光路中，垂直放入折射率為n，厚度為d的透明介質(zhì)膜，這條光線的光程改變了_2（n-1）d_5.在折射率為nA的媒質(zhì)A上，涂一折射率為nB的媒質(zhì)薄層B(nAnB)，如欲使波長為的單色光垂直入射到媒質(zhì)B時反射得到加強，則媒質(zhì)B的厚度至少應(yīng)為 /_2nB_6.波長為400nm的單色光垂直照射在夾角11.010-3rad的空氣劈尖上，形成干涉條紋，若把棱邊的暗紋視為零級，當(dāng)劈尖夾角由1變到22.010-3rad，條紋將變_窄_，第四級暗紋移動的距離為_0.4nm_7.在單縫的夫瑯和費衍射實驗中，屏上第三級暗紋所對應(yīng)的單縫處波面可劃分成_6_個半波帶，若將縫寬縮小一半，原來第三級暗紋處將是第_1_級_明_(明暗)紋8.天空中兩顆星相對于望遠(yuǎn)鏡的角距離為4.8410-6弧度，它們都發(fā)出5.5010-5cm的光，則要分辨出這兩顆星，望遠(yuǎn)鏡的口徑至少為_13.86_cm_9.假設(shè)某一媒質(zhì)對于空氣的臨界角(出現(xiàn)全反射現(xiàn)象的最小入射角)是45，則光從空氣中射向此媒質(zhì)時的布儒斯特角為_4510.一束自然光入射到單軸晶體內(nèi)，將分成兩束光，沿不同方向折射，這種現(xiàn)象稱為_雙折射_現(xiàn)象；其中一束折射光稱為_O_光，它遵從_折射_定律；另一束折射光稱為_e_光，它不遵從_折射_定律在晶體內(nèi)，沿_晶軸_方向傳播時，兩束光速度相等11.一束光是自然光和平面偏振光的混合，當(dāng)它垂直通過一偏振片后，發(fā)現(xiàn)透射光的強度與偏振片的偏振化方向有關(guān)，其透射的最大光強是最小光強的5倍，則入射光中自然光和平面偏振光的強度之比為_1：2_三、計算題1.如圖，有一雙縫被波長為6000 的平行單色光照射，入射角為，雙縫平面與屏幕之間距離為D1.00m，兩縫間為d0.2mm，求：(1)中央明條紋落在屏上什么位置?(2)若在一縫上蓋一折射率為n1.5的云母片，恰好又使中央明紋落在O點，則此云母片應(yīng)蓋在哪條縫上，其厚度應(yīng)為多少?解：（1）中央明條紋處光程差為0，即：又因為所以中央明條紋處位置：（2）蓋在第二條縫上 2.在實際過程中要測量一工件表面的平整度，用一平晶（非常平的標(biāo)準(zhǔn)玻璃）放在待測工件上，使其間形成空氣劈尖，先用波長的垂直照射，測得如圖所示的干涉條紋，問：（1）不平處是凸的還是凹的？（2）如果相鄰明紋間距，條紋最大彎曲處與該條紋的距離，則不平處的高度或深度是多少？平晶待測工件解：（1）由于同一級條紋對應(yīng)同一空氣劈尖厚度，從圖中可知k+1級條紋向劈尖薄處彎曲，說明劈尖薄處有一空氣層厚度與相同，所以工件必有一個半圓形的凹槽。 （2）設(shè)k 和k+1級條紋對應(yīng)空氣劈尖的厚度分別為和，不平處的深度為h則相鄰兩條紋對應(yīng)的厚度差為: ， 3.如圖所示，牛頓環(huán)裝置的平凸透鏡與平板玻璃間有一小縫隙e0現(xiàn)用波長為的單色光垂直照射，已知平凸透鏡的曲率半徑為R，求反射光形成的牛頓環(huán)的各暗環(huán)半徑 解： 牛頓環(huán)反射光干涉暗紋條件：由得： 代入暗紋條件，得： 4.在單縫夫瑯和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長，14000，27600，已知單縫寬度a1.010-2cm，透鏡焦距f50cm求：(1)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)d1.010-3cm的光柵替換單縫，其它條件不變，求兩種光第一級主極大之間的距離解（1）單縫夫瑯和費衍射明紋條件： 兩種光第一級衍射明紋中心位置： = 0.27mm（2）光柵衍射明紋條件：=0.18mm5.波長為6000 的單色光垂直入射在一平面透射光柵上，測得第二級主極大的衍射角為30，且第三級缺級求：(1)光柵常數(shù)(a+b)；(2)光柵透光部分的最小寬度a;(3)選定上述的(a+b)和a后，在衍射角-/22范圍內(nèi)，理論上可觀測到多少條紋? 解：（1） 時， 所以 （2） （3） 時 由于缺級，所以