大學(xué)物理光學(xué)典型題

1、大學(xué)物理光學(xué)典型題第一頁(yè)，共13頁(yè)。1. 在圖示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中在圖示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中, D=120cm, d=0.5mm, 用波長(zhǎng)為用波長(zhǎng)為 =5000的單色光垂直照射雙縫。的單色光垂直照射雙縫。(1)求原點(diǎn)求原點(diǎn)o(零級(jí)明條紋所在處零級(jí)明條紋所在處)上方上方的第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)的第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)x 。(2)如果用厚度如果用厚度h=110-2 mm,折射率折射率n=1.58的透明薄膜覆蓋的透明薄膜覆蓋s1縫后面縫后面,求求上述第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)上述第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)x 。s1s2doxD解解: (1)原點(diǎn)原點(diǎn)o上方的第五級(jí)明條紋上方的第五級(jí)明條紋的坐標(biāo)的坐標(biāo):第二頁(yè)，共13頁(yè)。(2)覆蓋覆

2、蓋s1時(shí)時(shí),條紋向上移動(dòng)條紋向上移動(dòng) 由于光程差的改變量為由于光程差的改變量為(n-1)h ,而移動(dòng)一個(gè)條紋的光程差的改而移動(dòng)一個(gè)條紋的光程差的改變量為變量為 ,所以明條紋移動(dòng)的條數(shù)為所以明條紋移動(dòng)的條數(shù)為s1s2doxD第三頁(yè)，共13頁(yè)。2. 兩平板玻璃之間形成一個(gè)兩平板玻璃之間形成一個(gè) =10-4rad的空氣劈尖的空氣劈尖, 若用若用 =600nm 的單色光垂直照射。的單色光垂直照射。求求: 1)第第15條明紋距劈尖棱邊的距離條明紋距劈尖棱邊的距離; 2)若劈尖充以液體若劈尖充以液體(n=1.28 )后后, 第第15條明紋移條明紋移 動(dòng)了多少動(dòng)了多少?解解: 1)明紋明紋kekL設(shè)第設(shè)第k

3、條明紋對(duì)應(yīng)的空氣厚度為條明紋對(duì)應(yīng)的空氣厚度為ek第四頁(yè)，共13頁(yè)。2)第第15條明紋向棱邊方向移動(dòng)條明紋向棱邊方向移動(dòng)(為什么為什么?)設(shè)第設(shè)第15條明紋距棱邊的距離為條明紋距棱邊的距離為 L15 , 所對(duì)應(yīng)的液體厚度所對(duì)應(yīng)的液體厚度為為e15 因空氣中第因空氣中第15條明紋對(duì)應(yīng)的光程差等于液體中條明紋對(duì)應(yīng)的光程差等于液體中第第15條明紋對(duì)應(yīng)的光程差條明紋對(duì)應(yīng)的光程差, 有有明紋明紋kekL 明紋明紋ke kL 第五頁(yè)，共13頁(yè)。解解: (1)第第k條明環(huán)半徑為條明環(huán)半徑為有有8條明環(huán)條明環(huán)最中間為最中間為平移前的平移前的第第5條條Rro1n3. 如圖為觀察牛頓環(huán)的裝置如圖為觀察牛頓環(huán)的裝置,

4、平凸透鏡的半徑為平凸透鏡的半徑為R=1m的球面的球面; 用波長(zhǎng)用波長(zhǎng) =500nm的單色光垂直照射。的單色光垂直照射。求求(1)在牛頓環(huán)半徑在牛頓環(huán)半徑rm=2mm范圍內(nèi)能見(jiàn)多少明環(huán)范圍內(nèi)能見(jiàn)多少明環(huán)? (2)若將平凸透鏡向上平移若將平凸透鏡向上平移e0=1 m最靠近中心最靠近中心o 處的明環(huán)是平移前的第幾條明環(huán)處的明環(huán)是平移前的第幾條明環(huán)?(2)向上平移后向上平移后,光程差改變光程差改變 2ne0 , 而光程差改變而光程差改變 時(shí)時(shí), 明條紋往里明條紋往里“縮進(jìn)縮進(jìn)”一條一條,共共“縮進(jìn)縮進(jìn)”條紋條紋:第六頁(yè)，共13頁(yè)。4. 單縫衍射單縫衍射, 己知己知: a=0.5mm, f=50cm 白

5、光垂直照白光垂直照 射射,觀察屏上觀察屏上x(chóng)=1.5mm處為明條紋處為明條紋,求求1) 該明紋對(duì)該明紋對(duì) 應(yīng)波長(zhǎng)應(yīng)波長(zhǎng)? 衍射級(jí)數(shù)衍射級(jí)數(shù)? 2) 該條紋對(duì)應(yīng)半波帶數(shù)該條紋對(duì)應(yīng)半波帶數(shù)? 解解:1)(1)(2)121034k()k=1: 1=10000答答:x=1.5mm處有處有2)k=2時(shí)時(shí) 2k+1=5 單縫分為單縫分為5個(gè)半波帶個(gè)半波帶 k=3時(shí)時(shí) 2k+1=7 單縫分為單縫分為7個(gè)半波帶個(gè)半波帶k=2: 2=6000k=3: 3=4286k=4: 4=33332=6000, 3=4286第七頁(yè)，共13頁(yè)。5. 在通常亮度下在通常亮度下, 人眼的瞳孔直徑約人眼的瞳孔直徑約2mm,人眼最敏

6、感的波人眼最敏感的波長(zhǎng)為長(zhǎng)為550nm(黃綠光黃綠光), 若人眼晶體的折射率若人眼晶體的折射率 n=1.336; 求求: 1)人眼的最小分辯角人眼的最小分辯角? 2)在明視距離在明視距離(250mm)或或30m處處, 字體間字體間距多大時(shí)人眼恰能分辯距多大時(shí)人眼恰能分辯?解解: 1)2)在明視距離處在明視距離處:在在30mm處處:第八頁(yè)，共13頁(yè)。6. 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為600nm的單色光垂直入射在一光柵上的單色光垂直入射在一光柵上,第第2、3級(jí)明條紋分別出現(xiàn)在級(jí)明條紋分別出現(xiàn)在sin =0.20與與sin =0.30處處,第第4級(jí)缺級(jí)。求級(jí)缺級(jí)。求:(1)光柵常量光柵常量;(2)光柵上狹縫寬度光柵

7、上狹縫寬度;(3)屏上實(shí)際呈現(xiàn)的全部級(jí)數(shù)。屏上實(shí)際呈現(xiàn)的全部級(jí)數(shù)。解解:(1)d=2 /sin 2=2 600 10-9/0.2=6.0 10-6m(2)由缺級(jí)條件知由缺級(jí)條件知d/a=4,所以所以a=d/4=1.5 10-6m(3)由由 max= /2得得 kmax=d sin max/ =6.0 10-6/(600 10-9)=10實(shí)際呈現(xiàn)的全部級(jí)次為實(shí)際呈現(xiàn)的全部級(jí)次為0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9第九頁(yè)，共13頁(yè)。7. 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為 1 = 5000和和 2= 5200 的兩種單色光垂直照射光的兩種單色光垂直照射光柵柵,光柵常數(shù)為光柵常數(shù)為 0.002cm, f = 2

8、m, 屏在透鏡焦平面上。屏在透鏡焦平面上。求求(1) 兩光第三級(jí)譜線的距離兩光第三級(jí)譜線的距離;(2)若用波長(zhǎng)為若用波長(zhǎng)為4000 7000 的光照的光照射射,第幾級(jí)譜線將出現(xiàn)第幾級(jí)譜線將出現(xiàn)重疊重疊;(3)能出現(xiàn)幾級(jí)完整光譜？能出現(xiàn)幾級(jí)完整光譜？解解: (1) 第十頁(yè)，共13頁(yè)。12sinsin 當(dāng)當(dāng) k = 2,從從 k = 2 開(kāi)始重疊。開(kāi)始重疊。(2)設(shè)設(shè)1=4000的第的第k+1 級(jí)與級(jí)與2=7000的第的第k級(jí)級(jí) 開(kāi)始重疊開(kāi)始重疊1的第的第k+1級(jí)角位置級(jí)角位置:2的第的第k級(jí)角位置級(jí)角位置:12-1-20-332sin)( kba (3)能出現(xiàn)能出現(xiàn)28級(jí)完整光譜級(jí)完整光譜第十一頁(yè)，共13頁(yè)。8. 通過(guò)偏振片觀察混在一起而又不相干的線偏光和圓偏光通過(guò)偏振片觀察混在一起而又不相干的線偏光和圓偏光, 在在透過(guò)的光強(qiáng)為最大位置時(shí)透過(guò)的光強(qiáng)為最大位置時(shí),再將偏振片從此位置旋轉(zhuǎn)再將偏振片從此位置旋轉(zhuǎn)30角角,光強(qiáng)減少了光強(qiáng)減少了20