第十三、十四、十五章 波动光学篇.doc

第十三、十四、十五章 波动光学篇1 在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝、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S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1题图 2题图 2如图所示，折射率为，厚度为的透明介质薄膜的上方和下方透明介质的折射率分别为 、，且，若用波长为的单色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） 3 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，夹在两块平面晶体的中间，形成空气劈形膜，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）数目减小，间距变大 （B）数目减小，间距不变（C）数目不变，间距变小（D）数目增加，间距变小 3题图4在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为l的单色光垂直入射在宽度为3 l的单缝上，对应于衍射角为30的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为（ ）（A）2个 ； （B） 3个； （C） 4个； （D） 6个.5波长的单色光垂直入射于光栅常数为的光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（ ）（A）4 ； （B） 3 ； （C） 2 ； （D） 1 .6三个偏振片堆叠在一起，的偏振化方向相互垂直，的偏振化方向间的夹角为，强度为的自然光入射与偏振片上，并依次透过，则通过三个偏振片后的光强为（ ）（A） ； （B） ； （C） ； （D） .7 一束自然光自空气射向一块平板玻璃，如图所示，设入射角等于布儒斯特角，则在界面2的反射光（ ）（A）是自然光；（B）是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；（C）是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光. 7题图 9用白光垂直入射到间距的双缝上，在距双缝处放置屏幕，求零级明纹同侧第二级干涉条纹中紫光和红光中心的距离（白光的波长范围是）。解： 第级明纹位置应满足对紫光和红光分别取，则条纹距离为10用折射率的透明云母片覆盖杨氏双缝干涉装置中的一条缝，此时屏中心为第五级明纹中心，设光波波长为，(1)求云母片厚度。(2)若双缝相距，屏与狭缝距离为，求零级明纹中心所在的位置。解：(1)由于云母片覆盖一条狭缝，使得屏中心处的光程差变为，一条光路中插入厚度为的透明介质片引起光程变化。所以解得云母片厚度(2)杨氏双缝干涉条纹间距为由于中心位置为第5级明纹中心，故零级明纹距中心为5倍条纹宽度，所以12如图所示，平板玻璃折射率为，其表面有一层折射率为厚度均匀为的透明油膜，今用白光垂直射向油膜。问：(1)哪些波长的可见光在反射光中干涉加强?(2)若要使透射光中的光干涉加强，油膜的最小厚度为多少?解：(1)因两反射相干光共发生两次相位跃变，故光程差不计半波损失，又光垂直入射油膜，得反射光干涉加强的条件为由上式可得故反射光中波长为的红光产生干涉加强。(2)透射光干涉加强即反射光干涉减弱，有反射光干涉相消条件为由此可得显然所对应的厚度最小，即14如图所示，在半导体生产中，有时为了测定硅片上薄膜的厚度，将薄膜一侧腐蚀成劈尖形状。现用波长为的钠黄光垂直照射到薄膜表面上，结果在垂直方向上观察到面的反射光干涉条纹有七条暗纹，且第七条位于处，试求薄膜的厚度。 空气 NM解：根据题意，可知薄膜表面上的暗纹条件为 因第七条暗纹的，则有17有一单缝，宽，在缝后放一焦距为的会聚透镜，用平行绿光()垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹及第二级明纹宽度。解：对应的中央明纹宽度其它各级明纹宽度相等与无关。所以，第二级明纹宽度为18某单色平行光垂直照射于一单缝,若其第三条衍射明纹位置正好和波长为的单色光入射时的第二级衍射明纹位置一样，求前一种单色光的波长。解：单缝衍射的明纹条件对于同一观察点，两次衍射的光程差相同，故有将，代入即可求出未知的波长21波长为的单色光垂直入射到每厘米有条刻痕的光栅上，测得第一级谱线的衍射角为，试求(1)单色入射光波长；(2)第二级谱线的角位置。解： (1)每厘米条刻痕即光栅常数为由光栅方程，代入已知数据得 (2)由得22已知一个每厘米有条缝的光栅，利用这个光栅理论上可以产生多少个完整的可见光谱(取可见光的波长范围)？解：此光栅的光栅常数按光栅方程，光谱线的最高级次，即，它与波长成反比，因此取所对应最高级次取整数，即理论上可以产生三级完整的可见光谱。 进一步计算表明，波长为的第二级主极大与波长为的第三级主极大对应同一角位置。所以，可见光的第二级与第三级光谱将发生重叠。即不重叠的完整光谱只有第一级光谱。24使自然光通过两个偏振化方向相交的偏振片，透射光强为，今在这两个偏振片之间插入另一偏振片，它的方向与前两个偏振片均成角，则透射光强为多少？解：设自然光的光强为，通过第一个偏振片后光强为，则通过与之相交的第二个偏振片后的光强度在两偏振片之间插入第三个偏振片后，则通过三偏振片后的光强度因此两式相比得 26一束自然光以某一角度射到平行平面玻璃板上，反射光恰为线偏振光，且折射光的折射角为。求：(1)自然光的入射角；(2)玻璃的折射率；(3)玻璃板表面的反射光、折射光的偏振状态。解：(1)由布儒斯特定律知，反射光为线偏振光时反射光与折射光垂直，即所以自然光的入射角为(2)根据布儒斯特定律，其中，因此玻璃折射率为 (3)自然光以布儒斯特角入射介质面，反射光为光振动方向垂直入射面