大學(xué)物理學(xué)-習(xí)題解答 習(xí)題14

1、-作者xxxx-日期xxxx大學(xué)物理學(xué)-習(xí)題解答 習(xí)題14【精品文檔】習(xí)題十四14-1 衍射的本質(zhì)是什么?衍射和干涉有什么聯(lián)系和區(qū)別?答：波的衍射現(xiàn)象是波在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)障礙物邊緣或孔隙時(shí)所發(fā)生的展衍現(xiàn)象其實(shí)質(zhì)是由被障礙物或孔隙的邊緣限制的波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的無(wú)數(shù)子波相互疊加而產(chǎn)生而干涉則是由同頻率、同方向及位相差恒定的兩列波的疊加形成14-2 在夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，如果把單縫沿透鏡光軸方向平移時(shí)，衍射圖樣是否會(huì)跟著移動(dòng)?若把單縫沿垂直于光軸方向平移時(shí)，衍射圖樣是否會(huì)跟著移動(dòng)?答：把單縫沿透鏡光軸方向平移時(shí)，衍射圖樣不會(huì)跟著移動(dòng)單縫沿垂直于光軸方向平移時(shí)，衍射圖樣不會(huì)跟著移動(dòng)14-3 什么叫

2、半波帶?單縫衍射中怎樣劃分半波帶?對(duì)應(yīng)于單縫衍射第3級(jí)明條紋和第4級(jí)暗條紋，單縫處波面各可分成幾個(gè)半波帶?答：半波帶由單縫、首尾兩點(diǎn)向方向發(fā)出的衍射線的光程差用來(lái)劃分對(duì)應(yīng)于第級(jí)明紋和第級(jí)暗紋，單縫處波面可分成個(gè)和個(gè)半波帶由 14-4 在單縫衍射中，為什么衍射角愈大（級(jí)數(shù)愈大）的那些明條紋的亮度愈小?答：因?yàn)檠苌浣怯髣t值愈大，分成的半波帶數(shù)愈多，每個(gè)半波帶透過(guò)的光通量就愈小，而明條紋的亮度是由一個(gè)半波帶的光能量決定的，所以亮度減小14-5 若把單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置全部浸入水中時(shí)，衍射圖樣將發(fā)生怎樣的變化?如果此時(shí)用公式來(lái)測(cè)定光的波長(zhǎng)，問(wèn)測(cè)出的波長(zhǎng)是光在空氣中的還是在水中的波長(zhǎng)?解：當(dāng)全部裝置浸入水

3、中時(shí)，由于水中波長(zhǎng)變短，對(duì)應(yīng)，而空氣中為，即，水中同級(jí)衍射角變小，條紋變密如用來(lái)測(cè)光的波長(zhǎng)，則應(yīng)是光在水中的波長(zhǎng)(因只代表光在水中的波程差)14-6 在單縫夫瑯禾費(fèi)衍射中，改變下列條件，衍射條紋有何變化?(1)縫寬變窄；(2)入射光波長(zhǎng)變長(zhǎng)；(3)入射平行光由正入射變?yōu)樾比肷浣猓?1)縫寬變窄，由知，衍射角變大，條紋變??；(2)變大，保持，不變，則衍射角亦變大，條紋變??；(3)由正入射變?yōu)樾比肷鋾r(shí)，因正入射時(shí)；斜入射時(shí)，保持，不變，則應(yīng)有或即原來(lái)的級(jí)條紋現(xiàn)為級(jí)14-7 單縫衍射暗條紋條件與雙縫干涉明條紋的條件在形式上類(lèi)似，兩者是否矛盾?怎樣說(shuō)明?答：不矛盾單縫衍射暗紋條件為，是用半波帶法分析(

4、子波疊加問(wèn)題)相鄰兩半波帶上對(duì)應(yīng)點(diǎn)向方向發(fā)出的光波在屏上會(huì)聚點(diǎn)一一相消，而半波帶為偶數(shù)，故形成暗紋；而雙縫干涉明紋條件為，描述的是兩路相干波疊加問(wèn)題，其波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，相干加強(qiáng)為明紋14-8 光柵衍射與單縫衍射有何區(qū)別?為何光柵衍射的明條紋特別明亮而暗區(qū)很寬?答：光柵衍射是多光束干涉和單縫衍射的總效果其明條紋主要取決于多光束干涉光強(qiáng)與縫數(shù)成正比，所以明紋很亮；又因?yàn)樵谙噜徝骷y間有個(gè)暗紋，而一般很大，故實(shí)際上在兩相鄰明紋間形成一片黑暗背景14-9 試指出當(dāng)衍射光柵的光柵常數(shù)為下述三種情況時(shí)，哪些級(jí)次的衍射明條紋缺級(jí)?(1)a+b=2a;(2)a+b=3a;(3)a+b=4a.解：由光柵明紋

5、條件和單縫衍射暗紋條件同時(shí)滿足時(shí)，出現(xiàn)缺級(jí)即可知，當(dāng)時(shí)明紋缺級(jí)(1)時(shí)，偶數(shù)級(jí)缺級(jí)；(2)時(shí)，級(jí)次缺級(jí)；(3)，級(jí)次缺級(jí)14-10 若以白光垂直入射光柵，不同波長(zhǎng)的光將會(huì)有不同的衍射角問(wèn)(1)零級(jí)明條紋能否分開(kāi)不同波長(zhǎng)的光?(2)在可見(jiàn)光中哪種顏色的光衍射角最大?不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)程度與什么因素有關(guān)?解：(1)零級(jí)明紋不會(huì)分開(kāi)不同波長(zhǎng)的光因?yàn)楦鞣N波長(zhǎng)的光在零級(jí)明紋處均各自相干加強(qiáng)(2)可見(jiàn)光中紅光的衍射角最大，因?yàn)橛?，?duì)同一值，衍射角14-11 一單色平行光垂直照射一單縫，若其第三級(jí)明條紋位置正好與6000的單色平行光的第二級(jí)明條紋位置重合，求前一種單色光的波長(zhǎng)解：?jiǎn)慰p衍射的明紋公式為 當(dāng)時(shí)，時(shí)

6、，重合時(shí)角相同，所以有得 14-12 單縫寬，透鏡焦距為50cm，用的綠光垂直照射單縫求：(1)位于透鏡焦平面處的屏幕上中央明條紋的寬度和半角寬度各為多少?(2)若把此裝置浸入水中(n=1.33)，中央明條紋的半角寬度又為多少?解：中央明紋的寬度為半角寬度為(1)空氣中，所以 (2)浸入水中，所以有 14-13 用橙黃色的平行光垂直照射一寬為a=的單縫，縫后凸透鏡的焦距f=，觀察屏幕上形成的衍射條紋若屏上離中央明條紋中心處的P點(diǎn)為一明條紋；求：(1)入射光的波長(zhǎng)；(2)P點(diǎn)處條紋的級(jí)數(shù)；(3)從P點(diǎn)看，對(duì)該光波而言，狹縫處的波面可分成幾個(gè)半波帶?解：(1)由于點(diǎn)是明紋，故有，由故當(dāng) ，得，得(

7、2)若，則點(diǎn)是第級(jí)明紋；若，則點(diǎn)是第級(jí)明紋(3)由可知，當(dāng)時(shí)，單縫處的波面可分成個(gè)半波帶；當(dāng)時(shí)，單縫處的波面可分成個(gè)半波帶14-14 用的鈉黃光垂直入射到每毫米有500條刻痕的光柵上，問(wèn)最多能看到第幾級(jí)明條紋?解： 由知，最多見(jiàn)到的條紋級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)的,所以有，即實(shí)際見(jiàn)到的最高級(jí)次為.14-15 波長(zhǎng)為500nm的平行單色光垂直照射到每毫米有200條刻痕的光柵上，光柵后的透鏡焦距為60cm 求：(1)屏幕上中央明條紋與第一級(jí)明條紋的間距；(2)當(dāng)光線與光柵法線成30斜入射時(shí)，中央明條紋的位移為多少?解： (1)由光柵衍射明紋公式，因,又所以有 即 (2)對(duì)應(yīng)中央明紋，有正入射時(shí)，所以斜入射時(shí)，即因，故 這就是中央明條紋的位移值14-16 波長(zhǎng)的單色光垂直入射到一光柵上，第二、第三級(jí)明條紋分別出現(xiàn)在與處，第四級(jí)缺級(jí)求：(1)光柵常數(shù)；(2)光柵上狹縫的寬度；(3)在9