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，共13頁。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, 用波長為用波長為 =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(零級明條紋所在處零級明條紋所在處)上方上方的第五級明條紋的坐標(biāo)的第五級明條紋的坐標(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,求求上述第五級明條紋的坐標(biāo)上述第五級明條紋的坐標(biāo)x 。s1s2doxD解解: (1)原點(diǎn)原點(diǎn)o上方的第五級明條紋上方的第五級明條紋的坐標(biāo)的坐標(biāo):第二頁，共13頁。(2)覆蓋覆

2、蓋s1時時,條紋向上移動條紋向上移動 由于光程差的改變量為由于光程差的改變量為(n-1)h ,而移動一個條紋的光程差的改而移動一個條紋的光程差的改變量為變量為 ,所以明條紋移動的條數(shù)為所以明條紋移動的條數(shù)為s1s2doxD第三頁，共13頁。2. 兩平板玻璃之間形成一個兩平板玻璃之間形成一個 =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 動了多少動了多少?解解: 1)明紋明紋kekL設(shè)第設(shè)第k

3、條明紋對應(yīng)的空氣厚度為條明紋對應(yīng)的空氣厚度為ek第四頁，共13頁。2)第第15條明紋向棱邊方向移動條明紋向棱邊方向移動(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 , 所對應(yīng)的液體厚度所對應(yīng)的液體厚度為為e15 因空氣中第因空氣中第15條明紋對應(yīng)的光程差等于液體中條明紋對應(yīng)的光程差等于液體中第第15條明紋對應(yīng)的光程差條明紋對應(yīng)的光程差, 有有明紋明紋kekL 明紋明紋ke kL 第五頁，共13頁。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; 用波長用波長 =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)能見多少明環(huán)范圍內(nèi)能見多少明環(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 時時, 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，共13頁。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=1.5mm處為明條紋處為明條紋,求求1) 該明紋對該明紋對 應(yīng)波長應(yīng)波長? 衍射級數(shù)衍射級數(shù)? 2) 該條紋對應(yīng)半波帶數(shù)該條紋對應(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時時 2k+1=5 單縫分為單縫分為5個半波帶個半波帶 k=3時時 2k+1=7 單縫分為單縫分為7個半波帶個半波帶k=2: 2=6000k=3: 3=4286k=4: 4=33332=6000, 3=4286第七頁，共13頁。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為長為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人眼恰能分辯距多大時人眼恰能分辯?解解: 1)2)在明視距離處在明視距離處:在在30mm處處:第八頁，共13頁。6. 波長為波長為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級明條紋分別出現(xiàn)在級明條紋分別出現(xiàn)在sin =0.20與與sin =0.30處處,第第4級缺級。求級缺級。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)的全部級數(shù)。屏上實(shí)際呈現(xiàn)的全部級數(shù)。解解:(1)d=2 /sin 2=2 600 10-9/0.2=6.0 10-6m(2)由缺級條件知由缺級條件知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)的全部級次為實(shí)際呈現(xiàn)的全部級次為0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9第九頁，共13頁。7. 波長為波長為 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) 兩光第三級譜線的距離兩光第三級譜線的距離;(2)若用波長為若用波長為4000 7000 的光照的光照射射,第幾級譜線將出現(xiàn)第幾級譜線將出現(xiàn)重疊重疊;(3)能出現(xiàn)幾級完整光譜？能出現(xiàn)幾級完整光譜？解解: (1) 第十頁，共13頁。12sinsin 當(dāng)當(dāng) k = 2,從從 k = 2 開始重疊。開始重疊。(2)設(shè)設(shè)1=4000的第的第k+1 級與級與2=7000的第的第k級級 開始重疊開始重疊1的第的第k+1級角位置級角位置:2的第的第k級角位置級角位置:12-1-20-332sin)( kba (3)能出現(xiàn)能出現(xiàn)28級完整光譜級完整光譜第十一頁，共13頁。8. 通過偏振片觀察混在一起而又不相干的線偏光和圓偏光通過偏振片觀察混在一起而又不相干的線偏光和圓偏光, 在在透過的光強(qiáng)為最大位置時透過的光強(qiáng)為最大位置時,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