光学习题及答案

1、光学习题及答案练习二十二光的相干性双缝干涉光程一.选择题1. 有三种装置(1) 完全相同的两盏钠光灯，发岀相同波长的光，照射到屏上；(2) 同一盏钠光灯，用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上；(3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝，此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝，此二亮缝的 光照射到屏上.以上三种装,能在屏上形成稳定干涉花样的是(A) 装置(3).(B) 装置(2).(C) 装置(1)(3).(D) 装置(3).2. 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) 把两个缝的宽度稍微调窄.(C) 使两缝的间距变小(D) 改用波长较小的

2、单色光源.3. 如图所示，设SK S2为两相干光源发岀波长为的单色光，分别通过两种介质(折射率分F和n2,且mn2)射到介质的分界面上的P点，己知siP二s2P二则这两条光的几何路程r,光程差和相位差分别为(A)r= 0,= 0,=:0.(B)r (m-n2)r,=(ni r)2)r, =2(m ri2)r/(C)? o,=(ni -一 ri2)r,=2 (m n2)r/.(D)r o,=(m - n2)r, =2 (m ri2)r.4.如图所示在一个空长方形箱子的一边刻上一个双图，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时，在箱子的对面壁上产生干涉条纹如果把透明的油缓慢地灌入这箱子

3、时，条纹的间隔将会发生什么变化答(A) 保持不变(B) 条纹间隔增加.(C) 条纹间隔有可能增加.(D) 条纹间隔减小.5.用白光(波长为40007600)垂直照射间距为图a二的双缝，距缝50cm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X 10*m , X10mX 10m , X103m(c)X 10 m , X：LOm(D)X 10m , X10m填空1. 在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为m和皿的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e ,波长为的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的相位差二2. 如图所示，SI、S2为双缝，S是单色缝光源，当S沿平行和S2的连

4、线向上作微小 移动时，中央明条纹将向移动；若S不动，而在S1后加一很薄的云母片，中央 S2明条纹将向移动.S1S |2 IS23. 如图所示，在劳埃镜干涉装置中，若光源s离屏的距离 为D, s离平面镜的垂直距离为a(a很小).则平面镜与屏交界处A 的干涉条纹应为条纹；设入射光波长为，则相邻条纹中心间的 距离为 三计算题1 在双缝干涉实验中，单色光源S到两缝S1和S2的距离分别为h和9,并且11-12=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,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.2. 双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距离D=12

5、0cm,两缝之间的距离d=,用波长=5000的单色光垂直照射 双缝.(1)求原点0(零级明条纹所在处)上方的第五级明条纹的坐(2)如果用厚度e二X lOmm,折射率n二的透明薄膜覆盖在图中S1缝后面，求上述第五级 的明条纹的坐标x .练习二十三薄膜干涉劈尖选择题图1. 如图所示，薄膜的折射率为血，入射介质的折射率为m, 透射介质为隔且n2 ns,入射光线在两介质交界面的反射光线 分别为(1)和(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

6、产生半波损失2. 波长为的单色光垂直入射到厚度为e的平行膜上，如图，若反射光消失，则当nin2n3时，应满足条件(1);当nin3时应满足条件(2).条件 ，条件(2)分别是(A) (l)2ne 二 k, (2) 2ne 二 k.ru I ,n2dn3(B)/2,(1)2ne二 k +(2) 2ne =k+/2.(2) 2ne =k.(C)(1)2ne二 k /2,c(2) 2ne=k-/2.(D)(1)2ne二 k,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(A) 27.(B) 56.(C) 40.(D) 100.4空气劈尖干涉实验中，(A) 干涉条纹

7、是垂直于棱边的直条 纹(B) 干涉条纹是垂直于棱边的直条 纹,劈尖夹角变小时，条纹变稀，从中心向两边扩展，劈尖夹角变小时，条纹变密，从两边向中心靠拢,劈尖夹角变小时，条纹变疏，条纹背向棱边扩展(C)干涉条纹是平行于棱边的直条，劈尖夹角变小时，条纹变密，条纹向棱边靠拢3. 由两块玻璃片(m二)所形成的空气劈尖，其一端厚度为零，另一端厚度为，现用波5. 一束波长为的单色光由空气入射到折射率为n的透明薄膜上，要使透射光得到加强 则薄膜的最小厚度应为(A)/2.(B)/2n(0/4.(D)/4n.填空1. 如图所示，波长为的平行单色光垂直照射到两个劈尖上，两劈尖角分别为】和2,折射率分别为m和他，若二

8、者形成干涉条纹的间距相等，则I, 2, m和n2之间的关系是.2. 一束白光垂直照射厚度为m的玻璃片，玻璃的折射率为，在反射光中看见光的波长是 ，在透射光中看到的光的波长是3. 空气劈尖干涉实验中，如将劈尖中充水，条纹变化的情况是，如将一片玻璃平行的拉开，条纹变化的情况是 三计算题1. 波长为的单色光垂直照射到折射率为M2的劈尖薄膜上 nin2 n3,如图所示，观察反射光形成的条纹(1) 从劈尖顶部0开始向右数第五条暗纹中心所对应的薄膜厚度e5是多少(2) 相邻的二明纹所对应的薄膜厚度之差是多少图2. 在折射率n二的玻璃上，镀上n二的透明介质薄膜，入射光垂直于介质膜表而照射，观察反射光的干涉，

9、发现对1二6000的光干涉相消，对2=7000的光波干涉相长，且在60007000之间 没有别的波长的光波最大限度相消或相长的情况，求所镀介质膜的厚度.练习二十四牛顿环迈克耳逊干涉仪衍射现象选择题1. 严格地说，空气的折射率大于1,因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽 去时，干涉圆环的半径将(A) 变小.(B) 不变.(C) 变大.(D) 消失.2. 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.3. 在一块平玻璃片B上，端正地放一个顶角接近

10、于，但小于的圆锥形平凸透镜A,在A、B间形成空气薄层，如图所示，当用单色光垂直照射平凸透镜时，从玻璃片的下面可观察到干涉条纹，其特点是(A)中心暗的同心圆环状条纹，中心密，四周疏(B)中心明的同心圆环状条纹，中心疏，四周密(C)中心暗的同心圆环状条纹，环间距相等(D)中心明的同心圆环状条纹，环间距相等4. 把观察牛顿环装置中的平凸透镜换成半径很大的半圆柱面透镜，用单色光垂直照射半圆柱面的平凸透镜时，观察到的干涉条纹的特点是(A) 间隔不等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹，中间密，两边稀(B) 间隔不等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹，中间稀，两边密.(C) 间隔相等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹.

11、(D) 间隔相等的与圆柱而母线垂直的干涉直条纹.5. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中放入一个折射率为n,厚度为d的透明片后，这条光路 的光程增加了(A) 2(n 1) d.(B) 2nd.(C) (n- l)d.(D) nd.填空题1. 用二6000的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第 4个喑环(中央暗斑为第1个暗坏)对应的空气膜厚度为m.2. 光强均为Io的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强 是.3. 惠更斯一菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各个面积元上，所发岀的子波在观察点P的，决定了 P点的合振动及光强.三计算题1. 图所示为一牛顿坏装置，设平凸透镜中心恰

12、好和平玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径 是R=400cm,用某单色平行光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环，测得第5个明环的半径是.(1) 求入射光的波长图图(2) 设图中0A二，求在半径为0A的范围内可观察到的明环数目2. 在如图所示的牛顿环装置，把玻璃平凸透镜和平面玻璃(设玻璃折射 中 二之间的空气 血二改换成水(n2=),求第k个暗环半径的相对改变量(口一 rk) / rk.练习二十五单缝衍射圆孔衍射光学仪器的分辨率一. 选择题1. 对杨氏双缝干涉的理解应为(A) 杨氏双缝干涉是两狭缝衍射光的干涉，因此干涉条纹的分布受单缝衍射因子的调制(B) 杨氏双缝干涉完全是两束相干光的干涉.(C) 杨氏

13、双缝干涉是两条单缝的衍射，无干涉.(D) 杨氏双缝干涉是双光束干涉与单缝衍射的迭加.2. 关于半波带正确的理解是(A) 将单狭缝分成许多条带，相邻条带的对应点到达屏上会聚点的距离之差为入射光波长的 1/2.(B) 将能透过单狭缝的波阵面分成许多条带，相邻条带的对应点的衍射光到达屏上会聚点 的光程差为入射光波长的1/2.(C) 将能透过单狭缝的波阵面分成条带，各条带的宽度为入射光波长的1/2.(D) 将单狭缝透光部分分成条带，各条带的宽度为入射光波长的1/2.3. 波长二5000的单色光垂直照射到宽度a二mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜在凸 透镜的焦面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹，今测得屏幕

14、上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d - 12 mm，则凸透镜的焦距为(A) 2m.(B) lm.(C) (D) (E) .,此单狭缝两边缘衍射光通过透 镜，屏上A点为明点.，屏上A点为暗点.，屏上A点为明点.4. 单色光垂直入射到单狭缝上，对应于某一衍射角 到屏上会聚点A的光程差为二2 ,则(A)透过此单狭缝的波阵面所分成的半波带数目为二 个(B) 透过此单狭缝的波阵面所分成的半波带数目为二 个(C) 透过此单狭缝的波阵面所分成的半波带数目为四 个(D) 透过此单狭缝的波阵面所分成的半波带数目为四个5. 一直径为2mm的He Ne激光束从地球上发出投射于月球表而，己知

15、月球和地面的距 离为376X 103km, He-Ne激光的波长为632&则月球得到的光斑直径为 X l30m.(B) . X I3 Om.(C) 290 X 130 m(D) 29 X l30 m.填空题1. 在单缝夫琅和费衍射实验中，设第一级喑纹的衍射角很小，若用钠黄光(1 5890 ) 照射单缝得到中央明纹的宽度为，则用2二4420的蓝紫色光照射单缝得到的中央明纹宽度 为.2. 波长为50006000的复合光平行地垂直照射在 a二的单狭缝上，缝后凸透镜的焦距为，则此二波长光零级明纹的中心间隔为，一级明纹的中心间隔为.3. 己知天空中两颗星相对于一望远镜的角距离为X 107rad,它们发出

16、的光波波长按5500 计算，要分辨出这两颗星，望远镜的口镜至少要为三计算题1. 用波长二6328的平行光垂直照射单缝，缝宽a二，缝后用凸透镜把衍射光会聚在焦平 面上，测得第二级与第三级暗条纹之间的距离为，求此透镜的焦距.2. 在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两种波长1和2,并垂直入射于单缝上，假如 1的第一级衍射极小与2的第二级衍射极小相重合，试问(1) 这两种波长之间有何关系(2) 在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其它极小相重合练习二十二 光的相干性 双缝干涉.选择题 A C C D B二. 填空题1. 2 (nin2)e/.2. 下，上.3. 暗，x二D/(2 a).三.

17、 计算题1. 光程差=(12+r2)(li+n)二(1211) +(1*21*1)二 121i+xd/D 二 3+xd/D(1) 零级明纹二0有x=3D/d(2) 明纹二k二3+xk d/D 有xk= (3k) D/ dX 二 Xk+l-Xk 二 D/d2. (1)光程差=r2ri=xd/D=kxk=kD/d因 k二5 有X5二6mm(2)光程差=r2- (ri-e+ne) =r2ri- (nl) e=x d/D -(n-l)e=k 有 x二k+(nT) eD/d 因 k二5,有x 5二练习二十三薄膜干涉劈尖一.选择题B C A C B二.填空题1. 1111= n22.2. m; m, m.

18、3. 依然平行等间距直条纹，但条纹变密；依然平行等间距直条纹，条纹间距不变，但条纹平行 向棱边移动 三.计算题=2n2e1. (1)因mn2n 3,所以光程差喑纹中心膜厚应满足k 二 2n2ek 二(2k+l)/2ek 二(2k+l)/ (4nz)对于第五条喑纹，因从尖端数起第一条暗纹 二/2,即k=0,所以第五条暗纹的24,故e4=9/ (4 n2)(2)相邻明纹对应膜厚差e 二 ek+i-ek 二 / (2n?)2.因nin2n3所以光程差二2n2e1 相消干涉，有=2n2e=(2ki+l)i/22相长干涉，有二2n2e二2k22/2Sl,且中间无其他相消干涉与相长干涉，有kl二k2二k,故(2k+l) i/2=2k2/2 k=i/ 2( 2-1)二3 得 e=k2/(2n2)=104mm练习二十四牛顿环迈克耳逊干涉仪.选择题C D D B A二填空题1.2. 4Io .3. 干涉(或相干叠加).三计算题1. (1)明环半径 r=(2kl)R/21/2二2r7(2 kl)R二5000 (2)(2kl)=2r7(R)=100k二故在OA范围内可观察到50个明环(51个暗 环)2.暗环半径rkkR入n?rk k