光學(xué)習(xí)題及提示3培訓(xùn)資料

光學(xué)習(xí)題及提示3精品文檔精品文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除光學(xué)習(xí)題及提示（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院趙建林）3兩相干平面光波對稱地斜射在記錄介質(zhì)表面，已知其傳播方向平行于xz632.8nm，xy平面。問：（1）當(dāng)兩束光的夾5o時，干涉條紋的間距為多少？（2）60o時，干涉條紋的間距為多少？（3）1000線對/毫米，該介質(zhì)能否記錄上述兩種條紋？提示：直接利用兩光束對稱入射時的干涉條紋間距公式計算。如果干涉條紋間距小于0.001毫米，則用該記錄介質(zhì)無法記錄。d=0.7mm，雙孔屏到觀察屏的距離D=5m400nm、500nm600nm涉條紋的間距x。提示：直接利用楊氏干涉條紋間距公式計算。d=0.4mm，雙縫屏D=1.2m1015mm單色光的波長=？提示：先計算干涉條紋間距，然后代入楊氏干涉條紋間距公式計算波長。d=3.3mm，雙縫屏到觀察屏的距離D=3m，單色光的波長=589.3nm，求干涉條紋的間距x插入一厚度h=0.01mm的玻璃平晶，試確定條紋移動方向。若測得干涉條紋移動了4.73mm，求玻璃的折射率。提示：插入玻璃平晶后相當(dāng)于增加了相應(yīng)光束的光程，因而增大了觀察平面上兩束光波的光程差，故條紋將向加玻璃平晶一側(cè)移動。所增加的光程差對應(yīng)著條紋的移動量，即條紋移動量除以條紋間距再乘以波長。5.0cm3.0m0.5mm2.0cm589.3nm。求觀察屏上條紋的間距？屏上能出現(xiàn)幾根干涉條紋？提示：直接利用楊氏干涉條紋間距公式計算條紋間距，由屏上兩光波重疊范圍的橫向?qū)挾瘸詶l紋間距得條紋數(shù)目。瑞利干涉儀的結(jié)構(gòu)和測量原理如下（見圖）：以鈉光燈作光源置于透2L1SL22

'處觀測干涉條紋的移動，在兩2 2 T1T。實(shí)驗(yàn)開始時，T充以空氣，TT1T1管與T2管的氣壓相同為止，記下這一過程中條紋移動的數(shù)目。設(shè)光波長為589.3nm20cm982 2 L1LL1L2S1T1SS2T22習(xí)題3-6圖提示：類似于3-4題，條紋移動數(shù)目乘以光波長等于兩束光的光程差改變量。2mm，波長為546.1nm，雙縫屏距離縫光源2.5m。為了在觀察屏上獲得清晰可辨的干涉條紋，雙縫間距不能大于多少？提示：利用光場的相干寬度計算公式。589.3nm1m2mm，求光源的臨界寬度。提示：同3-7題。楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，采用單色線光源照明，已知波長=600nms=0.5mmR=1m，問能看到干涉條紋時雙縫中心的最2m處，雙縫最大間距又是多少？提示：同3-7題。用平均波長=500nm的準(zhǔn)單色點(diǎn)光源做楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，已知d=1mmD=1m10cm，問光源的光譜寬度不能超過多少？提示：的一半除以條紋間距得條紋數(shù)目，由該條紋數(shù)目乘以波長得兩光束的最大光程差，即光源的相干長度。35o反射方向觀察空氣中的肥皂水膜（n=1.33），現(xiàn)在太陽光照射下膜面呈現(xiàn)青綠色（=500nm），求膜的最小厚度。提示：注意薄膜干涉條件：（1）太陽光斜照射，給出的是光自空氣到膜面的入射角；（2）肥皂水膜位于空氣中，兩束反射光之間存在半波損；（3）綠光反射干涉相長；（4）求最小膜厚。白光垂直照射到玻璃表面的油膜（n=1.30）450nm630nm兩種波長成分消失，試確定油膜的厚度及干涉級次。提示：注意薄膜干涉條件：（1）白光垂直照射；（2）油膜上下表面分別為空氣和玻璃，兩束反射光之間無半波損；（3）兩種波長成分同時反射干涉相消。380nm的肥皂水膜（n=1.33）求可見光在水膜正面反射最強(qiáng)的光波長及水膜背面透射最強(qiáng)的光波長。如果水38nm，情況又如何？提示：注意薄膜干涉條件：（1）白光垂直照射；（2）肥皂水膜位于空氣中，兩束反射光之間存在半波損；（3）反射干涉相長的波長正好透射干涉相消，反之亦然；（4）0589.3nm5mm1.52，求玻璃板的楔角。提示：直接利用等厚干涉條紋間距公式（教材中公式（3.4-19））計算。1.30的透明薄膜，設(shè)玻璃的折射率為1.5。對于波長為550nm的入射光來說，膜厚應(yīng)為多少才能使反射光干涉相消？此時光強(qiáng)的反射率為多少？與不加薄膜時相比，反射率減小了多少？提示：（1）根據(jù)題給條件光束在薄膜上下表面上的兩次反射之間無半波損；（1）假設(shè)光束垂直入射，直接利用反射相消條件計算最小膜厚（2nh=/2，h=/4n）；（3）無薄膜時，光束被玻璃表面直接反射，分別根據(jù)教材中公式（3.4-33）和（3.4-31）計算有無薄膜時的強(qiáng)度反射率。20cm20cm0.05mm589.3nm單色光垂直照射，問相鄰兩條紋的間隔有多大？這一實(shí)驗(yàn)有何意義？20cm習(xí)題3-16圖提示：按照薄膜等厚干涉的特點(diǎn)，由細(xì)絲直徑和光波長可求得條紋數(shù)目，再由條紋數(shù)目與細(xì)絲到兩玻璃板交棱的距離求得相鄰兩條紋的間隔。為檢測工件表面的不平整度，將一平行平晶放在工件表面上，使其間500nm樣如圖所示。試問：(1)不平處是凸起還是凹陷？(2)如果條紋間距x=2mm，l=0.8mm，凸起的高度或凹陷的深度為多少？xl習(xí)題3-17圖提示：（1）級次方向；凹陷時，干涉條紋彎向低級次方向。因此，到底是凸起還是凹陷，還要看哪一側(cè)條紋級次高。（2）按照教材中公式（3.4-20），凸起高度或凹陷。jrj個暗環(huán)的半徑，試推導(dǎo)出它與透鏡R及波長589.3nm，測得從51510mm20mmRj提示：分別利用教材中公式（3.4-24）和（3.4-25）計算。將一平凸透鏡放在一塊平板上，利用這個裝置在反射的藍(lán)光（=450nm）中觀察牛頓環(huán)，發(fā)現(xiàn)從中心數(shù)第3個亮環(huán)的半徑為1.06mm51.77mmR和紅光的波長。提示：直接利用教材中公式（3.4-24）計算。鈉光燈發(fā)射的黃光包含兩條相近的譜線，平均波長為589.3nm光燈下調(diào)節(jié)邁克耳孫干涉儀，發(fā)現(xiàn)干涉圖樣的襯比度隨著動鏡的移動而周期性地變化。現(xiàn)測得條紋由最清晰變化到最模糊時，視場中共涌出（入）490圈條紋，求鈉雙線的兩個波長。提示：條紋由最清晰變化到最模糊，表明襯比度變化了半個周期（從最大值到最小值）。視場中涌出（入）了490圈條紋，表明兩光束的光程差增大（減?。┝?90個波長。代入公式（3.5-13）或（3.5-14）即可求出鈉雙線的兩個波長。邁克耳孫干涉儀中，用中心波長0=643.847nm、線寬0.0013nm鎘紅光照明，在初始位置時兩臂光程差為零，然后緩慢移動動臂反射鏡，直到視場中干涉條紋消失。試求動臂反射鏡移動過了多少距離？它相當(dāng)于多少波長？提示：該問題可以視作上題的問題，只不過光源由雙單色譜線換成了有一定帶寬的準(zhǔn)單色光?？蓱?yīng)用公式（3.5-19）求出此時兩束光的光程差，光程差的一半即動鏡移動的距離，除以中心波長則為波長數(shù)。1.5420個條紋的移動?，F(xiàn)已知照明光源的波長為632.8nm，試求玻璃板厚度。提示：條紋移動表示光程差改變，后者源于折射率的改變。由于折射率的改變而導(dǎo)致光程差的變化量，等于折射率的變化量乘以玻璃板的厚度。邁克耳孫干涉儀的一臂（反射鏡）v涉條紋，并將其會聚到光電探測器上，從而將光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為幅值隨時間變化的電訊號。（1）v1,求入射光的波長。（2）600nm50Hz，反射鏡平移的速度應(yīng)為多少？（3）按以上速度移動反射鏡時，鈉黃光產(chǎn)生電訊號的拍頻為多少？（589.0nm589.6nm。）1提示：由于動鏡隨時間移動而引起光程差的變化為2vt，光程差改變一個波長，電訊號幅值變化一個時間周期1/v1。由此得關(guān)系式：1/v=/2v。1已知法布里-1.00cm，在波長為500nm的光波照明下，視場中心正好是一個亮點(diǎn)，求第20個亮環(huán)的角半徑。提示：按薄膜等傾干涉條紋角位置關(guān)系求解，兩反射鏡間距即薄膜厚度。已知法布里-r=0.90，若要求它能0.0136nmHaHa656.3nm。提示：利用公式（3.6-13）。有兩個波長600nm0.0001nm，要用法布里-hR=0.95。提示：同3-25t題。激光器的諧振腔實(shí)際上就是一個法布里-激光器（=632.8nm）500MHz的兩個振蕩模式。(1)試問所需器件的色分辨本領(lǐng)為多大？(2)設(shè)構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)具的兩平面反射鏡的強(qiáng)度R=0.99，問它們相距多遠(yuǎn)才能達(dá)到上述要求?提示：分別利用公