光學(xué)習(xí)題及答案

/光學(xué)習(xí)題及答案練習(xí)二十二光的相干性雙縫干涉光程一。選擇題1.有三種裝置完全相同的兩盞鈉光燈,發(fā)出相同波長的光，照射到屏上；同一盞鈉光燈,用黑紙蓋住其中部將鈉光燈分成上下兩部分同時照射到屏上；用一盞鈉光燈照亮一狹縫，此亮縫再照亮與它平行間距很小的兩條狹縫,此二亮縫的光照射到屏上.以上三種裝置,能在屏上形成穩(wěn)定干涉花樣的是（A）裝置(3）.(B）裝置(2）。（C）裝置(１）(3）.（D）裝置（２）(3)。2。在雙縫干涉實驗中,為使屏上的干涉條紋間距變大，可以采取的辦法是（Ａ)使屏靠近雙縫．(B)把兩個縫的寬度稍微調(diào)窄.(C)使兩縫的間距變小。(D）改用波長較小的單色光源。s1s2n1n2P圖22.1３。如圖22．1所示,設(shè)ｓ1、s2為兩相干光源發(fā)出波長為的單色光,分別通過兩種介質(zhì)（折射率分別為n１和n2，且n1〉n2)射到介質(zhì)的分界面上的P點，己知s１P＝s2P=rs1s2n1n2P圖22.1(Ａ)r=0,=0，=0．(B）r＝（n1－n2）r，=(n1－n2)r,=2(n1－n２）r/.(Ｃ）r=0，=（ｎ1—ｎ2）ｒ,=2（n１-ｎ2)r/.（D）r=０，=（n1－ｎ2）r，=2(n１-n2)ｒ。4.如圖22．2所示，在一個空長方形箱子的一邊刻上一個雙縫,當(dāng)把一個鈉光燈照亮的狹縫放在刻有雙縫一邊的箱子外邊時，在箱子的對面壁上產(chǎn)生干涉條紋.如果把透明的油緩慢地灌入這箱子時,條紋的間隔將會發(fā)生什么變化?答:圖22.2(Ａ）保持不變.圖22.2(B)條紋間隔增加.(Ｃ）條紋間隔有可能增加．(D)條紋間隔減小。５。用白光（波長為400０?~7600?）垂直照射間距為a=０。25ｍm的雙縫，距縫５０cm處放屏幕，則觀察到的第一級彩色條紋和第五級彩色條紋的寬度分別是（A）３.6×10４ｍ，3．6×1０4m.(B)７.2×１0４ｍ,3．6×103m．(Ｃ）７。2×104m，7。2×10４m。(D）3.６×10４m，１．８×１０4m。二.填空題１.在雙縫干涉實驗中，兩縫分別被折射率為n1和n2的透明薄膜遮蓋，二者的厚度均為e，波長為的平行單色光垂直照射到雙縫上，在屏中央處，兩束相干光的相位差=。s1s2s屏圖22.32．如圖22。3所示，ｓ1、、s２為雙縫,s是單色縫光源,當(dāng)ｓ沿平行于ss1s2s屏圖22.3移動；若s不動，而在s1后加一很薄的云母片,中央明條紋將向移動.ss屏圖22.4aA3.如圖22．4所示,在勞埃鏡干涉裝置中，若光源s離屏的距離為D,s離平面鏡的垂直距離為a(ａ很?。t平面鏡與屏交界處A的干涉條紋應(yīng)為條紋；ss屏圖22.4aA三。計算題dOs1s2l1l2sD屏圖22.51．在雙縫干涉實驗中，單色光源s到兩縫s1和s2的距離分別為ｌ1和l２,并且ldOs1s2l1l2sD屏圖22.5零級明紋到屏幕中央O點的距離；相鄰明條紋間的距離．s1s2屏圖22.6dDOx2．雙縫干涉實驗裝置如圖２2。6所示,雙縫與屏之間的距離D=1２０cms1s2屏圖22.6dDOx(1)求原點O（零級明條紋所在處）上方的第五級明條紋的坐標(biāo).（2）如果用厚度e=1.0×102mm,折射率n=1。58的透明薄膜覆蓋在圖中的s１縫后面,求上述第五級明條紋的坐標(biāo)ｘ。練習(xí)二十三薄膜干涉劈尖一.選擇題(1)(2)n1n2n3圖23.1 １．如圖23.1?所示,薄膜的折射率為n２，入射介質(zhì)的折射率為n1,透射介質(zhì)為n3,且n1(1)(2)n1n2n3圖23.1 （A）（1）光產(chǎn)生半波損失,（２)光不產(chǎn)生半波損失.（B)（１）光（2）光都產(chǎn)生半波損失.（Ｃ）(1）光(２)光都不產(chǎn)生半波損失。(D）（1)光不產(chǎn)生半波損失,(2）光產(chǎn)生半波損失．２。波長為的單色光垂直入射到厚度為e的平行膜上,如圖23。2,若反射光消失，則當(dāng)n1<n２〈n3時,應(yīng)滿足條件(1）；當(dāng)n1＜n２＞ｎ3時應(yīng)滿足條件（2）．條件（1）,條件(2）分別是n1n2dn3圖23.2（Ａ）（1)2ｎe=k，n1n2dn3圖23.2（B）（1）2ｎe=k+／2，(2)2ne=ｋ+/2.（C)（1）２ne=k－/2，（2）2nｅ=ｋ。（Ｄ）(1）2ne=k，（2)2ne=k－/2．3.由兩塊玻璃片（n1=1．75)所形成的空氣劈尖,其一端厚度為零，另一端厚度為0。０02cm，現(xiàn)用波長為７0００?的單色平行光,從入射角為３0角的方向射在劈尖的表面，則形成的干涉條紋數(shù)為（Ａ）27.(B）56。(C）４０.(Ｄ）1０0.4．空氣劈尖干涉實驗中,(A)干涉條紋是垂直于棱邊的直條紋，劈尖夾角變小時，條紋變稀，從中心向兩邊擴展。（Ｂ）干涉條紋是垂直于棱邊的直條紋，劈尖夾角變小時,條紋變密，從兩邊向中心靠攏．（C)干涉條紋是平行于棱邊的直條紋，劈尖夾角變小時,條紋變疏,條紋背向棱邊擴展。(D)干涉條紋是平行于棱邊的直條紋,劈尖夾角變小時，條紋變密，條紋向棱邊靠攏.5。一束波長為的單色光由空氣入射到折射率為n的透明薄膜上，要使透射光得到加強，則薄膜的最小厚度應(yīng)為（A）/2。n111n111n1圖23.3（C）/4。(D）／4n.二。填空題１。如圖23.3所示，波長為的平行單色光垂直照射到兩個劈尖上，兩劈尖角分別為1和2，折射率分別為n1和n2，若二者形成干涉條紋的間距相等,則1,２，n1和n2之間的關(guān)系是.2。一束白光垂直照射厚度為0．4m的玻璃片,玻璃的折射率為１.50，在反射光中看見光的波長是，在透射光中看到的光的波長是.3?？諝馀飧缮鎸嶒炛校鐚⑴庵谐渌?，條紋變化的情況是,如將一片玻璃平行的拉開，條紋變化的情況是．三.計算題On1n1n1圖23.41。波長為的單色光垂直照射到折射率為ｎ2的劈尖薄膜上，ｎ１O(jiān)n1n1n1圖23.4從劈尖頂部O開始向右數(shù)第五條暗紋中心所對應(yīng)的薄膜厚度e5是多少？相鄰的二明紋所對應(yīng)的薄膜厚度之差是多少?2.在折射率n＝1。50的玻璃上，鍍上n=１．35的透明介質(zhì)薄膜,入射光垂直于介質(zhì)膜表面照射,觀察反射光的干涉，發(fā)現(xiàn)對１＝6000?的光干涉相消,對2=7000?的光波干涉相長,且在6000?～７000?之間沒有別的波長的光波最大限度相消或相長的情況，求所鍍介質(zhì)膜的厚度.練習(xí)二十四牛頓環(huán)邁克耳遜干涉儀衍射現(xiàn)象一.選擇題1.嚴格地說，空氣的折射率大于1,因此在牛頓環(huán)實驗中,若將玻璃夾層中的空氣逐漸抽去時，干涉圓環(huán)的半徑將(A）變小。（B)不變。(Ｃ)變大．(D)消失．1.521.521.621.621.521.75P圖24.1(A）全明。（B）全暗。（Ｃ)右半部明，左半部暗.(Ｄ)右半部暗,左半部明.3。在一塊平玻璃片B上，端正地放一個頂角接近于，但小于的圓錐形平凸透鏡A，在A、B間形成空氣薄層,如圖2４。2所示，當(dāng)用單色光垂直照射平凸透鏡時，從玻璃片的下面可觀察到干涉條紋,其特點是圖24.2AB圖24.2AB(B)中心明的同心圓環(huán)狀條紋，中心疏，四周密。（Ｃ）中心暗的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等．（D)中心明的同心圓環(huán)狀條紋，環(huán)間距相等.4.把觀察牛頓環(huán)裝置中的平凸透鏡換成半徑很大的半圓柱面透鏡，用單色光垂直照射半圓柱面的平凸透鏡時，觀察到的干涉條紋的特點是（Ａ）間隔不等的與圓柱面母線平行的干涉直條紋,中間密,兩邊稀.（Ｂ)間隔不等的與圓柱面母線平行的干涉直條紋,中間稀，兩邊密。（C）間隔相等的與圓柱面母線平行的干涉直條紋.（D)間隔相等的與圓柱面母線垂直的干涉直條紋。5.在邁克爾遜干涉儀的一條光路中放入一個折射率為n，厚度為d的透明片后,這條光路的光程增加了（A)2（n-1)d．(B)2ｎｄ。(C)(ｎ－１)ｄ.(D)nd.二．填空題1.用=6000?的單色光垂直照射牛頓環(huán)裝置時，從中央向外數(shù)第4個暗環(huán)(中央暗斑為第1個暗環(huán)）對應(yīng)的空氣膜厚度為m.２.光強均為Ｉ0的兩束相干光相遇而發(fā)生干涉時,在相遇區(qū)域內(nèi)有可能出現(xiàn)的最大光強是。3.惠更斯-菲涅耳原理的基本內(nèi)容是:波陣面上各個面積元上,所發(fā)出的子波在觀察點Ｐ的，決定了Ｐ點的合振動及光強．三。計算題OA圖24.3n1n1OA圖24.3n1n1n2→n2n2→n2圖24.4(１）求入射光的波長.（２）設(shè)圖中OA=1.00ｃm，求在半徑為OA的范圍內(nèi)可觀察到的明環(huán)數(shù)目.2。在如圖２４。４所示的牛頓環(huán)裝置中,把玻璃平凸透鏡和平面玻璃(設(shè)玻璃折射率ｎ１=1。5０）之間的空氣(n2＝1.00）改換成水(ｎ2=1。33)，求第k個暗環(huán)半徑的相對改變量（rk－rｋ）/rk.練習(xí)二十五單縫衍射圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨率一．選擇題1.對楊氏雙縫干涉的理解應(yīng)為(Ａ)楊氏雙縫干涉是兩狹縫衍射光的干涉，因此干涉條紋的分布受單縫衍射因子的調(diào)制.（B）楊氏雙縫干涉完全是兩束相干光的干涉.(C)楊氏雙縫干涉是兩條單縫的衍射，無干涉。(D)楊氏雙縫干涉是雙光束干涉與單縫衍射的迭加.2。關(guān)于半波帶正確的理解是(A)將單狹縫分成許多條帶，相鄰條帶的對應(yīng)點到達屏上會聚點的距離之差為入射光波長的１／2。（B)將能透過單狹縫的波陣面分成許多條帶，相鄰條帶的對應(yīng)點的衍射光到達屏上會聚點的光程差為入射光波長的1／２.(C)將能透過單狹縫的波陣面分成條帶,各條帶的寬度為入射光波長的1／2．（D）將單狹縫透光部分分成條帶,各條帶的寬度為入射光波長的１／2.3．波長=500０?的單色光垂直照射到寬度a＝0．２５mm的單縫上，單縫后面放置一凸透鏡，在凸透鏡的焦面上放置一屏幕，用以觀測衍射條紋,今測得屏幕上中央條紋一側(cè)第三個暗條紋和另一側(cè)第三個暗條紋之間的距離為ｄ=１２mm,則凸透鏡的焦距為(Ａ)2ｍ．（Ｂ)1m．（C）0.5m.(D)0.２m。（E）０。1m。4.單色光垂直入射到單狹縫上，對應(yīng)于某一衍射角,此單狹縫兩邊緣衍射光通過透鏡到屏上會聚點A的光程差為＝2,則（A）透過此單狹縫的波陣面所分成的半波帶數(shù)目為二個,屏上A點為明點.（B）透過此單狹縫的波陣面所分成的半波帶數(shù)目為二個，屏上Ａ點為暗點.(C)透過此單狹縫的波陣面所分成的半波帶數(shù)目為四個,屏上Ａ點為明點．（D）透過此單狹縫的波陣面所分成的半波帶數(shù)目為四個，屏上Ａ點為暗點．5。一直徑為2mm的He－Ne激光束從地球上發(fā)出投射于月球表面，己知月球和地面的距離為3７6×1０３ｋm，Hｅ－Ne激光的波長為6328?,則月球得到的光斑直徑為（A）0。２9×103m.（B)２.9?！粒?3m。(C）290×１０3ｍ.(Ｄ）2９×1０３ｍ．二。填空題1.在單縫夫瑯和費衍射實驗中,設(shè)第一級暗紋的衍射角很小,若用鈉黃光（1≈5890?)照射單縫得到中央明紋的寬度為4.０ｍm,則用2＝44２0?的藍紫色光照射單縫得到的中央明紋寬度為。2.波長為5000?～60００?的復(fù)合光平行地垂直照射在ａ＝0。０1mm的單狹縫上,縫后凸透鏡的焦距為1.０m,則此二波長光零級明紋的中心間隔為,一級明紋的中心間隔為.３。己知天空中兩顆星相對于一望遠鏡的角距離為６.71×１07rａd,它們發(fā)出的光波波長按５５０0?計算,要分辨出這兩顆星,望遠鏡的口鏡至少要為.三．計算題1。用波長=632８?的平行光垂直照射單縫,縫寬a=0．1５mｍ，縫后用凸透鏡把衍射光會聚在焦平面上，測得第二級與第三級暗條紋之間的距離為1。7mｍ，求此透鏡的焦距。２.在某個單縫衍射實驗中,光源發(fā)出的光含有兩種波長1和２,并垂直入射于單縫上，假如1的第一級衍射極小與2的第二級衍射極小相重合，試問這兩種波長之間有何關(guān)系?在這兩種波長的光所形成的衍射圖樣中,是否還有其它極小相重合?練習(xí)二十二光的相干性雙縫干涉一.選擇題ACCDB二。填空題1．2(n1n２)e/。2.下，上。3．暗,x=D/（２ａ）。三。計算題光程差=（l2+ｒ2）（l1＋r1）=(l2l1）+（r２r１）＝l２l1+xｄ/D=3＋ｘd/D(1）零級明紋=0有x＝3D/d(2）明紋＝k＝3+xkd／D有xk=（3ｋ）D／dｘ＝ｘk+１-xk=D/d2.（1)光程差=r2ｒ1＝xｄ/D=ｋxk=ｋＤ／d因k＝5有x5=6mｍ(２）光程差＝r２—(r1-e＋ne）=r2－ｒ1—（ｎ－１)ｅ=x'ｄ/Ｄ－（ｎ－1）ｅ=ｋ有x’=［k＋(n—１）e］D/d因k=5，有ｘ'5=19.9ｍｍ練習(xí)二十三薄膜干涉劈尖一．選擇題ＢCＡCB二.填空題1。n１１=ｎ２2．2.０。４８m;0．6m，0。４m．3。依然平行等間距直條紋，但條紋變密；依然平行等間距直條紋，條紋間距不變，但條紋平行向棱邊移動.三。計算題1.(１）因n1〈n２〈n3，所以光程差=2ｎ２ｅ暗紋中心膜厚應(yīng)滿足k=２n2ｅｋ=（2k+1）/2ｅｋ＝（2k＋1）/（4n２)對于第五條暗紋,因從尖端數(shù)起第一條暗紋=／2，即k=0，所以第五條暗紋的k＝4，故ｅ4=9/（4n２）（2)相鄰明紋對應(yīng)膜厚差ｅ=eｋ＋１-ek=／(２ｎ2）2．因ｎ1＜ｎ2＜n3所以光程差＝2n２e1相消干涉，有=2n