第十一章光学习题集教师版

十一章 光学一、简答题1、相干光产生的条件是什么?获得相干光的方法有几种? 分别是什么?知识点：相干光 类型： A答：相干光产生的条件：两束光频率相同，振动方向相同，相位差恒定获得相干光的方法有两种，分别是振幅分割法和波阵面分割法2、何谓光程? 其物理意义是什么 ?使用凸透镜能不能引起附加光程差 ?请给出你的解释?知识点：光程 光程差的物理意义 类型： A答：介质折射率 n 和光在介质内走过的几何路程 L 的乘积 nL 叫光程，其物理意义是光程就是把光在媒质中通过的几何路程按相位差相等折合为真空中的路程.使用凸透镜不能引起附加的光程差3、什么是等厚干涉? 什么是等顷干涉？试各举一例知识点：干涉的分类 类型： A答：薄膜厚度 d 一定，光程差随入射角 i 变化而变化，同一入射角 i 对应同一干涉条纹级次，不同入射角 对应不同条纹级次，这样的干涉叫等顷干涉。入射角 i 一定(平行光入射)，光程差随薄膜厚度 d 变化而变化，同一厚度对应同一干涉条纹不同厚度对应不同干涉条纹，条纹形状与薄膜等厚相同4、空气中的肥皂泡，随着泡膜的厚度的变薄，膜上将出现颜色，当膜进一步变薄并将破裂时，膜上将出现黑色，试解释之?知识点：薄膜干涉 类型： B答：起初肥皂膜泡厚度很大，使得由泡膜上下表面产生的光程差大于光的相干长度，随着泡膜厚度变薄时，当在相干长度内以，泡膜上下表面反射不同波长的可见光叠加，形成彩色条纹，当膜进一步变薄并将破裂时，厚度将趋于零，反射干涉消失，膜上出现黑色。5、 大多数光学镜头上要镀一层增透膜，在计算增透膜产生的光程差时，并没有加上半波损失，为什么?知识点：多层介质的干涉 类型： A答：玻璃表面镀上一层增透薄膜，其折射率介于玻璃和空气之间，比玻璃的折射率小，比空气的折射率大，所以在增透膜的上下表面都有相位的突变，总的附加光程差为零，所以没有半波损失。一、简答题1.什么是光的衍射现象？答：光在传播过程中，遇到障碍物的大小比光的波长大得不多时，会偏离直线路程而会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布，这就是光的衍射现象。知识点：光的衍射 类型：A2.简述惠更斯菲涅尔原理答：从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，也可相互叠加而产生干涉现象，称为惠更斯菲涅尔原理。知识点：惠更斯菲涅尔原理 类型：A3、什么是菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射，两者的区别是什么？答：按光源、衍射物和观察屏三者之间的位置，可将光的衍射分为菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射两大类，如果接收到的衍射条纹在有限距离称为菲涅尔衍射，如果收到的条纹在无限远处称为夫琅禾费衍射知识点：菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射 类型：A4.在单缝夫琅禾费衍射中，增大波长与增大缝宽对衍射图样分别产生什么影响？答：由中央明纹宽度 和其余明纹宽度 可知，当增大波长，中央明纹和bfx20bfx其余明纹宽度都会增大，当增大缝宽中央明纹和其余明纹宽度都会减小。知识点：夫琅禾费衍射 类型：B 5.什么是光栅衍射中的缺级现象？答：光栅衍射条纹是由 N 个狭缝的衍射光相互干涉形成的，对某一衍射角若同时满足主极大条纹公式和单缝衍射暗纹公式，那么在根据主极大条纹公式应该出现主明纹的地方，实际不出现主明纹，这种现象称为缺级。知识点：光栅衍射 类型：A6.光栅衍射和单缝衍射有何区别？答：单缝衍射和光栅衍射的区别在于1.光栅是由许多平行排列的等间距等宽度的狭缝组成，光栅衍射是单缝衍射调制下的多缝干涉；2.从衍射所形成的衍射条纹看，单缝衍射的明纹宽，亮度不够，明纹与明纹间距不明显，不易辨别。而光栅衍射形成的明纹细且明亮，明纹与明纹的间距大，易辨别与测量。知识点：单缝衍射 光栅衍射 类型：B6、简述何谓自然光？答：光是电磁波，包含各个方向的光振动，如果没有哪一个方向的光振动占优势，这样的光称为自然光。知识点：自然光概念 类型：A7、简述何谓偏振光？答：光是电磁波，包含各个方向的光振动，如果只一个方向的光振动，这样的光称为偏振光。知识点：自然光概念 类型：A8、简述何谓部分偏振光？答：光是电磁波，包含各个方向的光振动，如果某一个方向的光振动占优势，这样的光称为部分偏振光。知识点：自然光概念 类型：A9、简述布儒斯特定律的主要内容及发生该现象的条件是什么?二、选择题1、来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于( )(A) 白光是由不同波长的光构成的 (B) 两光源发出不同强度的光(C) 两个光源是独立的，不是相干光源 (D) 不同波长的光速是不同的知识点：相干光 类型： A 答案：（ C）2、杨氏双缝干涉实验是( )：(A) 分波阵面法双光束干涉 (B) 分振幅法双光束干涉(C) 分波阵面法多光束干涉 (D) 分振幅法多光束干涉知识点：光干涉的分类 类型： A 答案：（A ）3、在相同的时间内，一束波长为 的单色光在空气中和在玻璃中( )：(A) 传播的路程相等，走过的光程相等(B) 传播的路程相等，走过的光程不相等(C) 传播的路程不相等，走过的光程相等(D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等知识点：光程 类型： A 型 答案：（ C）4、光在真空中和介质中传播时，正确的描述是( )：(A) 波长不变，介质中的波速减小 (B) 介质中的波长变短，波速不变(C) 频率不变，介质中的波速减小 (D) 介质中的频率减小，波速不变知识点：光波的特征量 类型： A 答案：（C ）5、如图所示，折射率分别为 ，厚度为 e 的透明介质薄膜的上方和下方的透2n明介质的折射率分别为 和 ，且 ， ，若用波长为 的1321n3单色光平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束的光程差是( ):(A) (B) (C) (D) en22een2 22ne6、在双缝干涉实验中，若单色光源 S 到两缝 S1、 S2 距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中 O 处，现将光源 S 向下移动到示意图中的 位置，则( )(A) 中央明纹向上移动，且条纹间距增大(B) 中央明纹向上移动，且条纹间距不变(C) 中央明纹向下移动，且条纹间距增大(D) 中央明纹向下移动，且条纹间距不变7、真空中波长为 的单色光，在折射率为 的均匀透明媒质中，从 A 点沿某n一路径传播到 B 点，路径的长度为 l, 则 A、B 两点光振动位相差记为 , 则( )(A) 当 ，有 (B) 当 ，有23l 3nl23n3(C) 当 ，有 (D) 当 ，有n 知识点：光程 相位差 类型： B 答案：（C）8、一束波长为 的光线，投射到一双缝上，在屏幕上形成明、暗相间的干涉条纹，那么对应于第一级暗纹的光程差为：(A) (B) (C) (D) 224 知识点：光程差的计算 类型： A 答案：（B ）9、在空气中做光的双缝实验，屏幕 E 上的 P 点处是明条纹。若将缝 S2 盖住，并在 S1S2 连线的垂直平分面上放一面反射镜 M，其它条件不变（如图） ，则此时( )：(A) P 处仍为明条纹 (B) P 处为暗条纹(C) P 处于明、暗条纹之间 (D) 屏幕 E 上的 P 无干涉条纹知识点：光程综合 类型： A 答案：（ B）10、在杨氏双缝干涉实验中，正确的叙述是( )：(A) 增大双缝间距，干涉条纹间距也随之增大(B) 增大缝到观察屏之间的距离，干涉条纹间距增大(C) 频率较大的可见光产生的干涉条纹间距较大 (D) 将整个实验装置放入水中，干涉条纹间距变大知识点：杨式干涉的原理 类型： A 答案：（ B）11、用白光(波长为 400 nm760 nm)垂直照射间距为 的双缝，m.a250距缝 50 cm 处放屏幕，则观察到的第一级彩色条纹和第五级彩色条纹的宽度分别是( )：(A) 3.6104m，3.610 4m (B) 7.2104m，3.610 3m(C) 7.2104m，7.210 4m (D) 3.6104m，1.810 4m知识点：双缝干涉 类型： C 答案：（B）12、用单色光做杨氏双缝实验，如现将折射率 n=1.5 的薄透明玻璃片盖在上侧缝上，此时中央明纹的位置将( )：(A) 向上平移且条纹间距不变 (B) 向下平移，且条纹间距不变(C) 不移动，但条纹间距改变 (D) 向上平移，且间距改变知识点：双缝干涉 类型： B 答案：（A ）13、在双缝干涉实验中，设单缝宽度为 t， 双缝间距离 d，双缝与屏距离为 d，下列四组数据中哪一组在屏上可观察到清晰干涉条纹：(A) t=1 cm, d=0.1 cm, d=1 m (B) t=1 mm, d=0.1 mm, d=10 cm(C) t=1 mm, d=1 cm, d=100 cm (D) t=1 mm, d=0.1 mm, d=100 cm知识点：双缝干涉 类型： B 答案：（D ）14、光波从光疏媒质垂直入射到光密媒质，当它在界面反射时，其( ):(A) 相位不变 (B) 频率增大 (C) 相位突变 (D)频率减小知识点：光的半波损失 类型： A 答案：（ C）15、如图所示, 薄膜的折射率为 ，入射介质的折射率为 ，透射介质为2n1n，且 ，入射光线在两介质交界面的反射光线分别为(1)和3n321n(2)，则产生半波损失的情况是( )：(A) (1)光产生半波损失， (2)光不产生半波损失(B) (1)光 (2)光都产生半波损失(C) (1)光 (2)光都不产生半波损失(D) (1)光不产生半波损失，(2)光产生半波损失知识点： 薄膜干涉 半波损失 类型： A 答案：（B ）16、如图所示，波长为 的平行单色光垂直入射在折射率为 的薄膜上，经上2n下两个表面反射的两束光发生干涉。若薄膜厚度为 e，而且 ，则两31束反射光在相遇点的位相差为( )：(A) (B) (C) (D) /en24/en2 /en24/en24知识点： 襞尖干涉 类型： A 答案：（ A）17、由两块玻璃片( )所形成的空气劈尖，其一端厚度为零，另一端厚751.度为 0.002cm，现用波长为 7000 的单色平行光，从入射角为 30角的方向射在劈尖的表面，则形成的干涉条纹数为( )：(A) 27 (B) 56 (C) 40 (D) 100知识点：襞尖干涉 类型： A 答案：（A）18、如图所示, 两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为 L ，夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离 L 变小，则在 L 范围内干涉条纹的 ( )：(A) 数目减少，间距变大 (B) 数目不变，间距变小(C) 数目增加，间距变小 (D) 数目减少，间距不变 知识点：襞尖干涉 类型： A 答案：（ B）19、在图所示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点 P 处形成的圆斑为 ( )：(A) 全明 (B) 全暗(C) 右半部明,左半部暗 (D) 右半部暗,左半部明知识点：等厚干涉 类型： A20、根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为 S，则 S 的前方某点 P 的光强度决定于波阵面 S 上所有面积元发出的子波各自传到 P 点的( )(A) 振动振幅之和。 (B) 光强之和。 (C) 振动振幅之和的平方。 (D) 振动的相干叠加。知识点：惠更斯菲涅耳原理 类型： A 答案：（D ）1 在单缝衍射实验中，用单色平行光垂直入射后，在光屏上产生衍射条纹，对于屏上的第二级明条纹中心，相应的单缝所能分成的半波带数目约为 C (A) 2 (B) 3 (C) 5 (D) 6知识点：单缝衍射 类型：A2 用单色光垂直照射光栅，测得第一级主极大的衍射角为 ，则在衍射角03范围内能观察到的全部主极大的条纹数为 B 1(A) 2 条 (B) 3 条 (C) 4 条 (D) 5 条知识点：光栅衍射 类型：A21、一束光强为 的自然光，相继通过三个偏振片 、 、 后， 和 偏振0I 1P231P3化方向相互垂直。出射光的光强为 若以入射光线为轴，旋转 P2，要80I使出射光的光强为零，P2 要转过的角度是( )(A) 30 (B) 45 (C) 60 (D) 90知识点：马吕斯定律 类型：C 答案：（ B）22、一束光强为 的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方0I向成 45 角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为( )(A) (B) (C)