波动光学一答案解析

1、第十二章 波动光学(一)选择题B 1.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是(A) 使屏靠近双缝.(B) 使两缝的间距变小.(C) 把两个缝的宽度稍微调窄.(D) 改用波长较小的单色光源.参考解答：根据条纹间距公式 x ，即可判断。ndB 2.在双缝干涉实验中，入射光的波长为，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5，则屏上原来的明纹处(A) 仍为明条纹；(B)变为暗条纹；(C)既非明纹也非暗纹；(D)无法确定是明纹，还是暗纹参考解答：光程差变化了2.5，原光程差为半波长的偶数倍形成明纹，先光程差为半波长的奇数倍，故变为暗条纹。A 3.如

2、图所示，波长为的平行单色光垂直入射在折射率为n2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉若薄 膜厚度为e,而且ni n2庄，则两束反射光在相遇点的相位差为(A) 4 n2e /.(B) 2 n2e /.(C) (4/.(D) (2/参考解答：此题中无半波损失，故相位差为：n2n32 2光程差=2en24 n2e/B 4. 一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为(A).(B)/ (4 n).(C).(D)/ (2 n).n的透明薄膜上，透明薄参考解答:反射光要干涉加强，其光程差应为半波长的偶数倍,故薄膜的最小厚度h应满足如下关系式：

3、2nh 1 (要考虑半波损失),由此解得h2/(4n)。C 5.若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹(A)中心暗斑变成亮斑.(B)变疏.(C)变密.(D)间距不变.参考解答：条纹间距h，此题中n变大，故条纹变密。2nD 6.在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色P处形成的圆| | |75 P 1.52 I图中数字为各处的折射光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点 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.参考解答：接触点P的左边两反射光的光程差为left 2nh，接触点P的右

4、边两反射光的光程差为right 2nh 2。在P点处，有0，所以left 0 ,参考解答：两反射光的光程差为：n2 2e 2n2e 2.6e。2。故P点的左半部为明，右半部为暗。A 7.在迈克耳孙干涉仪的一条光路中,放入一折射率为n,厚度为d的透明薄片,放入后，这条光路的光程改变了(A) 2 ( n-1 ) d.(B) 2nd.(C) 2 ( n-1 ) d+/ 2 .(D) nd.(E) ( n-1 ) d.参考解答:光程差的改变量为：n 2d 1 2d 2(n 1)d (其中：“ 1 ”为空气的折射率)。.填空题1. 波长为 的单色光垂直照射如图所示的透明薄膜.膜厚度为e,两束反射光的光程

5、差=2.6eri3 = 1.50F2. 用 =600 nm的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个（不计中央暗斑）暗环对应的空气膜厚度为1.2m. （1 nm=10-9 m）参考解答：相邻两个暗环对应的高度差为：，而此题中央为暗斑，故第4个暗环对应的2n空气膜厚度：h4 1.2 m（此题中n 1）。2n3. 一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0 mm.若整个装置放在水中，干涉条纹的间距将为3/4=0.75mm .（设水的折射率为4/3）在空气中有一劈形透明膜，其劈尖角=1.0X 10-4rad,在波长 =700 nm的单色光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距1 = 0.

6、25 cm,由此可知此透明材料的折射率n=7/5=1.4. （1 nm=10-9 m）参考解答：空气中条纹间距为:;水中条纹间距为:Dxnd。所以x 3xmm。n 4由sin7 （可取近似：sin2 l sin5）。4. 如图所示，平凸透镜的顶端与平板玻璃接触，用单色光垂直入射，定性地画出透射 光干涉所形成的牛顿环（标明明环和暗环）参考解答：画图注意两要点：中心为暗斑；越外，环越密。5. 图a为一块光学平板玻璃与一个加工过的平面一端接触，构成的空气劈尖，用波长为 的单色光垂直照射看到反射光干涉条纹（实线为暗条纹）如图b所示则干涉条纹上 A点处所对应的空气薄膜厚度为e=3 /2.参考解答：相邻暗

7、条纹对应的高度差为:（空气劈尖的折射率为“ 1”）。劈尖的顶角2n 2对应暗条纹(劈尖高度为“ 0”其光程差为/2) , A点对应第3条暗纹(从顶角开始数，不计顶角的暗条纹)，故A点对应的空气膜厚度为:e 33 /2。26. 如图所示，假设有两个同相的相干点光源S和S,发出波长为 的光.A是它们连线的中垂线上的一点.若在S与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在 A点的相 位差 =2 (n-1)e/.若已知 =500 nm, n= 1.5, A 点恰为第四级明纹中心，贝U e=4000 nm . (1 nm =10-9 m)2 2参考解答：相位差：光程差 (n 1)e 。

8、SiA明纹应满足：光程差k (其中k为整数)，即有(n 1)e k ，所以厚4000nm。k度e。此题中k 4，故可计算出e 8n 1三.计算题1. 在双缝干涉实验中， 波长 =550 nm的单色平行光垂直入射到缝间距a= 2X 10-4 m的双缝上，屏到双缝的距离D = 2 m.求：(1) 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2) 用一厚度为e= 6.6X 10-5 m、折射率为n= 1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1 nm = 10-9 m)参考解答:(1) s 2 x 空 2 20 5.54 10 了 0.11md2 104(2)加玻璃片后，零级明

9、纹所对应的光程差为:(n 1)e0(为该明纹所在位置处，在不加玻璃片时的光程差)。故不加玻璃片时，此处的光程差为:m(n 1)e。 k m(n 1)e0.58 6.6 10 5 m5.510 7n69.6。即，移到原来的第70级明纹处。2. 在双缝干涉实验中， 单色光源S0到两缝S和S的距离 分别为h和L,并且h=3 ,为入射光的波长，双缝之间的距离为d,双缝到屏幕的距离为 D(Dd)，如图.求：(1) 零级明纹到屏幕中央 O点的距离.(2) 相邻明条纹间的距离.由以上可解得：sin(? 齐”(51.71 10 4rad(或0.0098)。参考解答：如图所示，设P点为零级明纹中心，则有:dOP

10、r2 ri 飞。零级明纹的光程差应满足：(120，即：血Ali123 。所以OP D(r2ri)/d3D/d，即为所求。(2)屏幕上任意一点，距离的距离为x，则该点的光程差为:故相邻明条纹的距离为:(k 1) kx Xk i XkdD3. 折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈形膜(劈尖角很小)用波长=600 nm的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹假如在劈形膜内充满n =1.40的液体时的相邻明纹间距比劈形膜内是空气时的间距缩小1= 0.5 mm,那么劈尖角应是多少?参考解答：空气:/2液体：lsin/(2 n) sin5 104 。4. 在牛顿环装置的平凸透镜和平玻璃板之间充满折

11、射率n= 1.33的透明液体(设平凸透镜和平玻璃板的折射率都大于 1.33).凸透镜的曲率半径为 300 cm,波长 =650 nm(1 nm=10 -9m)的平行单色光垂直照射到牛顿环装置上，凸透镜顶部刚好与平玻璃板接触求：(1) 从中心向外数第十个明环所在处的液体厚度8.(2) 第十个明环的半径 10.参考解答:(1)任意位置的光程差为：=2nh -，所以中心为暗斑(h 0)。而任意相邻暗2环(或明环)所在位置对应的高度差为，第10个明环所在位置离开中心暗2n斑的间距为9.5个相邻暗环间隔，故所对应的高度(液体厚度)为：6e)09.5 2.32 10 m 。2n(2)r10.；2k 1R

12、3.73 10 3m。V 2n5. 在折射率n= 1.50的玻璃上，镀上n = 1.35的透明介质薄膜.入射光波垂直于介质膜 表面照射，观察反射光的干涉，发现对 1 = 600 nm的光波干涉相消，对2= 700 nm的光波干涉相长.且在600 nm到700 nm之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形.求所镀介质膜的厚度.(1 nm = 10-9 m)参考解答：两反射光的光程差为：2n h（h为薄膜的厚度）。由题意知：对 1,2nh （2k 1） ,/2，为i/2的奇数倍（k为整数）对 2，2nh 2k 2/2 k 2，为 2/2的偶数倍（k值同上式）由以上两式，代入数值，解得：k 3。故：介质膜的厚度为：