长春工业大学物理答案光光学16-20.doc

练习十六 光的干涉（一）1如图16-1所示，在杨氏双缝实验中，入射光波长为600nm，屏幕上的P点为第3级明纹位置。则双缝到达P点的波程差为1800nm。在P点叠加的两光振动的相位差为 6 。解：为明纹2如图16-2所示，在杨氏双缝实验中，把两缝中的一条狭缝s2遮住，并在两缝的垂直平分线上放一块平面反射镜。则屏幕上的干涉将如何变化？ 镜下方无条纹，镜上方明暗条纹分布状况与上一次恰好相反 。3（ 2 ）在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹间距变宽，应怎样调整：（1）增加双缝的间距； （2）增加入射光的波长；（3）减小双缝至光屏之间的距离；（4）干涉级数K愈大，则条纹愈宽。4（ 1 ）在杨氏双缝实验中，原来缝s到达两缝s1和s2的距离是相等的，如图18-3所示，现将s向下移动一微小距离，则屏幕上干涉条纹将如何变化： （1）干涉条纹向上平移；（2）干涉条纹向下平移；（3）干涉条纹不移动。5（ 1 ）在双缝装置中，用一折射率为n的薄云母片覆盖其中一条缝，这时屏幕上的第7级明条纹恰好移到屏幕中央原零级明条纹的位置，如果入射光的波长为l，则这云母片的厚度为：（1）（2）（3） （4）6在杨氏双缝实验中，双缝间距为0.5毫米，双缝至屏的距离为1.0米，在屏上可见到两组干涉条纹，一组由波长为480nm的光产生，另一组由波长为600nm的光产生，问在屏上两组干涉条纹在第3级干涉明条纹的距离是多少？7杨氏双缝实验中，若两缝间距为0.2mm，屏与缝间距为100cm。（1）从第一明纹到同侧第四明纹之间的距离为7.5mm，求单色光的波长；（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹之间的距离。练习十七 光的干涉（二）1空气中有一透明薄膜，其折射率为n，用波长为l的平行单色光垂直照射该薄膜，欲使反射光得到加强，薄膜的最小厚度应为，为使透射光得到加强，薄膜的最小厚度应为。2.空气中有一厚度为0.32mm的肥皂膜（n=1.33），白光垂直入射，从上看肥皂膜呈现的颜色为黄(绿)3. 用波长为l的单色光垂直照射折射率为n2劈尖，劈尖与两侧介质的折射率的关系是n1 n2 n3.从劈尖棱算起，第4条反射光干涉暗条纹中心处劈尖的厚度为。4. （1）在图示劈尖装置中，相邻干涉条纹间距为l，从棱边到金属丝间的干涉条纹总数为N，若把金属丝向劈尖方向移到某一位置则有：（1）l减小，N不变； （2）l增大，N增大；（3）l减小，N减小； （4）l增大，N减小。5（ 1 ）波长为l的单色光垂直入射在一薄膜上（n2=1.38），如图19-4所示，薄膜的上、下表面反射光的光程差用d表示，则：(1)上表面反射光有半波损失，d=2 n2e；(2)上表面反射光有半波损失，d=2 n2e+l/2；(3)上表面反射光无半波损失，d=2 n2e；(4)上表面反射光无半波损失，d=2 n2e+l/2。6空气中有一劈尖，折射率n=1.4,尖角q=10-4rad，在某一单色光垂直照射下，可测的两相邻明条纹的距离为0.25厘米，求：入射光的波长；如果劈尖长为3.5厘米，那么总共可出现多少条明条纹解：（1）（2） 7空气中有一层薄膜，其折射率n=1.30，当观察方向与膜面的法线方向成30角时，可看到从油膜反射的光呈波长为500nm的绿色光。试问：（1）油膜的最小厚度为多少？（2）如果从膜面的法线方向观察，则反射光的颜色如何？练习十八 光的衍射（一）1在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为l的单色光垂直入射在宽度a=5l的单缝上，对应于衍射角F的方向上，若单缝处波面恰好可分成5个半波带，则衍射角F= /6 解：2在单缝夫琅和费衍射中，除中央明纹外，其它明纹宽度为 /a ；衍射条纹的光强随级次增大而 迅速减小 。3. 在单缝衍射实验中，当缝宽为a时，屏上P点处是第三级暗纹。若把缝宽缩小为原来的一半，则P处变为 一级明纹 。4（4）如图18-3波长为l的单色光垂直照射单缝，若由单缝两缝边缘发出的光波到达屏上P、Q、R三点的光程差分别为2l、2.5l、3.5l，比较P、Q、R三点的亮度，则有： (1)P点最亮，Q点次之，R点最暗；(2)Q、R两点亮度相同，P点最暗； (3)P、Q、R三点亮度均相同； (4)Q点最亮，R点次之，P点最暗。5（2）在单缝夫琅和费衍射中，若把单缝沿垂直于透镜主光轴方向向上平移少许，则在屏上：（1）整个衍射图样向下平移；（2）整个衍射图样保持不变；（3）整个衍射图样向上平移；（4）整个衍射图样位置和相对分布均变化。6用波长为500 nm的单色光垂直照射在缝宽为0.25毫米的单缝上，在位于透镜焦平面的屏上，测的中央明条纹的两侧第三级暗纹之间间距为3.0毫米，试求透镜的焦距。7已知单缝宽a=0.6mm，会聚透镜f=40cm。光垂直入射在屏上距中心x=1.4mm处看到某一级明纹。求：（1）入射光波长及此衍射明纹级数；（2）对此明纹来说，缝面被分成的半波带的个数是多少？练习十九 光的衍射（二）1用波长为l的单色平行光垂直入射在一块多缝光栅上，其光栅常数d=3mm，缝宽a=1mm，则在单缝衍射的中央明纹中共有 5 条谱线。解：缺 ，第一次缺级应该为，所以单缝衍射的中央明纹共有5条（0、1、2）2波长l=5000埃的单色平行光，以入射角30入射到1厘米上有5000条刻痕的光栅上，在透镜焦平面上的屏上可见衍射条纹最高级为 5 。解：“衍射条纹最高级”对应光程差最大。3.当入射的单色光波长一定时，若光栅上每单位长度的狭缝数越多，则光栅常数就越 小 ，相邻明条纹间距越 大 ，明纹亮度越 大 。4（ 2 ）一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数（a+b）为下列哪种情况时（a代表每条缝的宽度），K=3、6、9等级次的主极大均不出现？（1）a+b=2a； （2）a+b=3a ； （3）a+b=4a； （4）a+b=6a。5（3）用波长40007600埃的白光照射衍射光栅，其衍射光谱的第2级和第3级重叠，则第3级光谱被重叠部分的波长范围是：（1）60007600埃（2）50677600埃（3）40005067埃（4）40006000埃6.一衍射光栅的狭缝宽为a，不透光部分宽为b，用l1=600nm的光垂直照射，在某一衍射角q处，出现第二级主极大，若换用l2=400nm的光，在上述衍射角q处出现第一级缺级，则b为a的 （2） 倍。（1）1倍； （2）2倍； （3）3倍； （4）4倍。7为了测定一个给定光栅的光栅常数，用氦氖激光器的红光（6328埃）垂直照射光栅做夫琅和费衍射实验，测得第一级明条纹出现在38方向，问这光栅的光栅常数是多少？1厘米内多少条缝？现用该光栅做同样实验，测定某一单色光的波长，发现第一级明条纹出现在27方向，问单色光的波长是多少？对这单色光，最多可看到第几条明条纹？8. 波长l=6000埃的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30，第三级缺级，求：（1）光栅常数（a+b)等于多少？（2）透光缝可能的最小宽度a等于多少？（3）在选定了上述（a+b）和a之后，求在屏幕上可能呈现的全部主极大的级次？（2）缺级为：练习二十 光的偏振1.水的折射率为1.33，玻璃的折射率为1.50，当光由水中射向玻璃表面反射时，起偏振角等于。当光由玻璃射向水表面反射时，其起偏振角等于。2.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90角，至少需要让这束光通过 2 块理想偏振片，在此情况下，透过光强最大是原来的 1/4 倍。3.自然光入射到空气和玻璃的分界面上，当入射角为60时，反射光为完全偏振光，则玻璃的折射率为 ，光进入玻璃时，折射角为 30O 。解:4.（1）一自然光自空气射到一块平板玻璃上，设入射角为起偏角，则有：（1）反射光为垂直入射面的偏振光；（2）反射光为平行入射面的偏振光；（3）反射光是垂直振动比平行振动强的部分偏振光；（4）反射光是平行振动的比垂直振动强的部分偏振光5（1）一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过偏振片。若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强之比为：（1）1/2 （2）1/5 （3）1/3 （4）2/36.使自然光通过两个偏振化方向呈60角的偏振器，透射光的强度为I1今在两个偏振器间再插入一个偏振器，它的偏振化方向与前两个偏振器的偏振化方向均成30角，则透射光强度为多大？7. 如图22-6所示有一