大学物理课件光学习题.ppt

复习光学部分所学过的内容：,一、光的干涉条件,二、光程差与位相差的关系,三、两相干光的叠加后的光强,四、两相干光干涉的一般条件,五、半波损失,六、单缝衍射强度极小的条件,七、光栅方程,八、缺级条件,九、偏振片、四分之一波片的作用,例1. 单色光源S, 照射 双缝，在屏上形成干涉 图样零级明条纹位于O 点,1）若将缝光源 S 移至位置S ，零级明条 纹将发生移动。欲使零级明条纹移回 O 点， 必须在哪个缝处覆盖一薄云母片才有可能?,2）若用波长589nm的单色光，欲使移动4个 明纹间距的零级明纹移回到O点，云母片的 厚度应为多少?云母片的折射率为1.58。,解：,1）欲使条纹不移动,需在缝S1上覆盖云母片,2）,原来,现在,例2、单色光波长,垂直入射光栅，观察到,第一级明纹出现在,的位置，,第二级缺级，求：（1）光栅上相邻两缝的间距,（2）屏上实际呈现条纹的全部级数,解：,光栅上相邻两缝的间距：,1）据光栅方程,2）由,取,解：,1）按照干涉的原理，当两缝相应位置上的光线 的光程差均为时，P点为明纹。,2）若将 BA部分取掉，,缝可分为3个半波带， P点应为明纹。,例4、要测定硅片上二氧化硅薄膜的厚度，,将薄膜的一端做成劈尖形，用波长为,的绿光从空气照射硅片，观察反射光第7条暗,纹在与平行膜的交线M处，二氧化硅的折射率,为n2=1.5, 硅的折射率为n3=3.4,求:二氧化硅薄膜的厚度,解:,干涉相消的条件:,若 k = 6, (第7条暗纹),例5. 白光垂直照射在空气中厚度为0.40mm 的玻璃片上，玻璃的折射率为1.50，,试问: 1) 在可见光范围内 (l =400700nm)， 哪些波长的光在反射中增强? 2) 哪些波长的光在透射中增强?,解：,1)若反射光干涉加强,k=1 l1=2400(nm),k=2 l2 =800(nm),k=4 l4=343(nm) 紫外光,k=3 l3 =480(nm) 可见光,取k=2,取k=3,2)若透射光干涉增强则反射光干涉相消,由干涉相消条件,k 的其它取值属于红外光或紫外光范围,例6. 已知一个每厘米刻有4000条缝的光栅 ，利用这个光棚可以产生多少个完整 的可见光谱 ( l =400760nm )？,解：由光栅方程,k 的最大值满足条件：,在光谱中，可能出现紫光的第k+1级光谱和红光的第k级光谱相重合，所以，能看到的完整光谱由下列条件决定：,实际上能看到的完整光谱只有1级,例7. 在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距 1.2m。试问汽车离人多远的地方，眼睛才 可能分辨这两盏前灯?假设夜间人眼瞳孔直 径为5.0mm，而入射光波长l =550.0nm。,解：,=8.94103 (m),例8. 如果图中入射X射线束不是单色 的，而是含有由0.095nm到0.130nm这一 波带中的各种波长，晶体的晶格常量 a0= 0.275nm，问与图中所示晶面族相联系的 衍射的X射线束是否会产生?,解：,l1 =0.13nm k=3,kl =20.275sin450 =0.388 (nm),2 = 0.097 nm k=4,当 j =450 时,例9. 自然光和线偏振光的混合光束， 通过一偏振片时，随着偏振片以光的传播方 向为轴的转动，透射光的强度也跟着改变， 如最强和最弱的光强之比为6：1，那么入射 光中自然光和线偏振光的强度之比为多大?,解：,例10. 如果起偏振器和检偏振器的偏振化方向之间的夹角为300 (1)假定偏振片是理想的，则非偏振光通过起偏振器和检偏振器后，其出射光强与原来光强之比是多少? (2)如果起偏振器和检偏振器分别吸收了10%的可通过光线，则出射光强与原来光强之比是多少?,(1) 设自然光光强为I0，通过 第一偏振片后的光强为,通过起偏器后的光强为：,解：,(2)考虑偏振片的吸收,例13、图中P1和P2是两个偏振片。C为四分之一波片，其光轴与P1的偏振化方向加角为600光强为I0单色自然光垂直入射于P1， （1）画出1，2，3 区光的偏振状态 （2）计算各区的光强,解：,1 区光强,四分之一波片能够使通过它的O光与e光光程差,/4 但光强不变，故 2 区光强,通过四分之一波片e光的振幅为,o光的振幅为,通过P2偏振片的两光振幅为,两光的位相差为,通过P2偏振片的两光产生干涉，合振动振幅为：,光强为：,例11 在双缝干涉实验中SS1 =SS2 ，S发出 的光照射双缝 。通过空气 后在屏幕上形成干涉条纹。已知 P 点为第三级明条纹，则S1 、S2 到 P 点的光程差为 _ ；若将整个装置放在某种透明液体中，P点为第四级明条纹，则该液体的折射率为 n=_?,例12： 两块折射率为1.60的标准平面玻璃之间形成一个空气劈尖，用波长=6000的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹。假如要求在劈尖内充满n=1.40的液体时相邻明纹间距比是空气时的间距缩小L=0.5mm，那么劈尖角 是多少？,例14、利用激光做干涉实验。M1为一镀银平面镜， M2为一反射平面镜。入射激光束一部分透过M1 直接垂直射到屏G上，另一部分经过M1和M2反射 与前一部分叠加。在叠加区域内两光束的夹角为 45, 振幅之比为A1: A2=2:1。所用激光束的波长为 632.8nm,求：屏上干涉条纹的间距 和衬比度,解：