大学物理题库-光学

1、、选择题（每小题3分）2e,而且n1n3，则两束光在相遇点的相位差为（B）（4n2e/（D）2n2e/左边为棱边，用单色平行光垂直入射，若上面的平玻璃慢慢地向上如图所示，波长为的平行单色光垂直入射在折射率为坷的薄膜上，经上下两个表面反射TOC o 1-5 h z的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e,而且n“n3，则两束光在相遇点的相位差为（）n-2n3（A）4n2e/（C）（2n2e/两块平玻璃构成空气劈尖，平移，则干涉条纹（）（A）向棱边方向平移，条纹间隔变小（B）向棱边方向平移，条纹间隔变大（C）向远离棱边方向平移，条纹间隔不变（D）向棱边方向平移，条纹间隔不变（E）向远离棱边方向平移，条纹间

2、隔变小在双缝干涉实验中，缝是水平的。若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹）（A）向上平移，且间距改变（B）向下平移，且间距不变（C）不移动，但间距改变（D）向上平移，且间距不变在杨氏双缝实验中，若使双缝间距减小，屏上呈现的干涉条纹间距如何变化若使双缝到屏的距离减小，屏上的干涉条纹又将如何变化（）（A）都变宽（B）都变窄（C）变宽，变窄（D）变窄，变宽5.波长A=550nm的单色光垂直入射于光栅常数d=1.0?10-4cm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）16若把牛顿环装置（都是用折射率为的玻璃制成的）由空气搬入折射率为的水中，则干

3、涉条纹（）（A）中心暗斑变成亮斑（B）变疏（C）变密（D）间距不变处（）（A）仍为明条纹在双缝干涉实验中，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5九;2，则屏上原来的明纹（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一衍射光栅对某一定波长的垂直入射光在屏上只能出现0级和1级主级大，欲使屏上出现更高级次的衍射主极大，应该()(A)换一个光栅常数较小的光栅(C)将光栅向靠近屏幕的方向移动工(B)换一个光栅常数较大的光栅(D)将光栅向远离屏幕的方向移动在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹，若在两缝后放一个偏振片，则()(A)干涉条纹的间距

4、不变，但明纹的亮度减弱(B)干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱(D)无干涉条纹单色光空气(A)向中心收缩(B)向右平移(C)向外扩张(D)静止不动(E)向左平移如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，可以观察到这些环状干涉条纹()、简答题(每小题3分)在空气中的双缝干涉实验中，(1)请写出屏上单色光干涉相邻两明(暗)条纹的宽度Dx的计算公式;(2)欲增大条纹的宽度应采取哪些方法(至少给出2种方法)在夫琅禾费单缝衍射中,为保证在衍射图样中至少出现衍射光强的第一级极小,单缝的宽度必须大于多少为什么什么叫光谱线缺级

5、缺级的原因是什么用偏振片怎样来区分自然光、部分偏振光和线偏振光什么是光程在不同的均匀媒质中,若单色光通过的光程相等时,其几何路程是否相同什么叫线偏振光线偏振光是否一定是单色光三、填空题（每小题3分）1用麦克尔逊干涉仪测微小的位移，若入射光波波长九=5893A0，当动臂反射镜移动时，干涉条纹移动了2040条，反射镜移动的距离d=mm（保留3位小数）。TOC o 1-5 h z2在单缝夫琅和费衍射实验中,波长为1的单色光垂直入射在宽度为a=3九的单缝上，对应于衍射角为30o方向，单缝处的波面可分成的半波带数目为个，对应于该方向的衍射条纹级纹。玻璃的折射率为3，当光由空气射向玻璃而被界面反射时，起偏

6、角为，透射光束的折射角为。光强均为I。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。5如图所示的单缝夫琅和费衍射装置示意图中，用波长为入的单色光垂直入射在单缝上，若a_-P点是衍射条纹中的中央明纹旁第二个暗条纹的中心。则由单缝边缘的A、B两点分别到达P点的衍射光线光程差是。束自然光由折射率为n】的介质入射到折射率为n2的介质分界面上。已知反射光为完全偏振光，则入射角为，折射角为_=。若一双缝装置的两个缝分别被折射率为斤/和斤？的两块厚度均为e的透明介质所遮盖，此时由双缝分别发出投射到屏上原中央极大所在处的两束光的光程差=。一单色平行光垂直照射于一单缝,若其第三条明纹位置正

7、好和波长为600nm的单色光垂直入射时的第二级明纹的位置一样,则前一种单色光的波长nm。在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为九的单色光垂直入射，对应于衍射角为30o的方向上，单缝处波阵面可分成半波带数目为4,则单缝宽度为，对应于该方向的衍射条纹级纹。用九二589.3nm的光垂直入射到楔形薄透明片上，形成等厚条纹，已知膜片的折射率为1.52，等厚条纹相邻纹间距为5.0nm，楔形面间的夹角。二。一束平行的自然光，以60角入射到平玻璃表面上.若反射光束是完全偏振光，则透射光束的折射角；玻璃的折射率为。在双缝实验中，两缝分别被折射率为n和n的透明薄膜遮盖，两者的厚度均为e,波长为入的平行单色光垂直照射到双

8、缝上，12屏幕上原中央明处两束相干光的相位差。在单缝夫琅和费衍射实验中波长为1的单色光垂直入射在宽度为a=2九的单缝上，对应于衍射角为300方向，单缝处的波面可分成的半波带数目为个，对应于该方向的衍射条纹是级纹。3在劈尖的干涉实验中，相邻明纹的间距（填相等或不等），当劈尖的角度增加时，相邻明纹的间距离将（填增加或减小），当劈尖内介质的折射率增加时，相邻明纹的间距离将（填增加或减小）。某一物质对空气得临界角为450，光从该物质向空气入射,i0=。在单缝的夫琅和费衍射实验中，观察屏上第三级暗纹所对应的单缝处波面可划分为个半波带。若将缝宽缩小一半,原来第三级暗纹处将是第级纹.惠更斯引入的概念提出了惠

9、更斯原理，菲涅耳再用的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯-菲涅耳原理。把折射率n=的薄膜放入迈克耳孙干涉仪的一臂，如果由此产生了8条条纹的移动，若入射光波长为589nm,则薄膜厚度d=m（保留3位小数）。一双缝干涉条纹装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0mm。若整个装置放在某种液体中，干涉条纹的间距将为0.75mm，这种液体的折射率为。一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃片上，就偏振状态来说，则反射光，反射光E矢量的方向，透射光为。四、简算题（每小题4分）P在两块透光轴方向正交偏振片PX,P3之间插入另一块偏振片P2，光强为10的自然光垂直入射于偏振片卩，求：（1）P与P2的夹角为=30

10、0时，通过偏振片P2和P3的光强厶和3（2）求通过P3的光强最大值。一束自然光从空气入射到折射率为的液体表面上其反射光是完全偏振光.试求:（1）入射角等于多少（2）折射角为多少为了测定一光栅的光栅常数，用波长九二632.8nm的氦氖激光垂直照射光栅，作光栅的衍射光谱实验。已知第一级谱线的衍射角01=300，求：（1）光栅常数d=?（2）能看第二级谱线吗为什么MgF2玻璃4.用钠灯（九二589.3nm）观察牛顿环，看到第k条暗环的半径为r二4mm，第k+5条暗环半径r=6mm，求所用平凸透镜的曲率半径R。如图，波长为550nm的光由空气垂直射入玻璃（折射率），为增加透射率，在玻璃表面镀一层折射率

11、为的MgF2薄膜，薄膜的最小厚度应为多少波长为500nm和520nm的两种单色光同时垂直入射在光栅常数为0.002cm的光栅上，紧靠光栅后用焦距为2m的透镜把光线聚焦在屏幕上。求这两束光的第三级谱线之间的距离。自然光投射到叠在一起的两块偏振片上，则两偏振片的偏振化方向夹角为多大才能使透射光强为入射光强的1/3波长600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽a二6mm的单缝上，缝后有一焦距为f=60cm的透镜。在透镜焦平面观察到的中央明纹宽度为多少两个第三级暗纹之间的距离为多少（1nm=10-9m）。一束光强为I。的自然光，相继通过两个偏振片气、P?后出射光强为若以入射光线为轴旋转卩2，要使出射光强为

12、零，P?至少应转过的角度是多少以单色光照射到缝宽为0.2mm的双缝上，缝距屏幕为1m。从第一级明纹到同侧第四级的明纹为7.5mm时，求：（1）相邻明纹间距离；（2）入射光波长。五、计算题（每题10分）用波长九=600nm的单色光垂直入射一平面光栅（1nm=10-9m）,测得第二级主极大的衍射角申=300，已知透镜焦距f=100cm。（1）求光栅常数d=；（2）求第一级主极大与中央明纹之间的距离9；（3）若透光缝的宽度a=8O0nm，求屏幕上可能呈现的全部主极大的级次。在双缝干涉实验中，波长=550nm的单色平行光垂直入射到缝间距d=2X10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m。（1）写出相邻

13、两明纹间的距离公式Dx;（2）求中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；（3）用一厚度为e=X103nm的薄片覆盖一缝后，这时屏上的第9级明纹恰好移到屏幕中央原零级明纹的位置问薄片的折射率为多少（1nm=10-9m）波长400nm到750nm的白光垂直照射到某光栅上，在离光栅0.50m处的光屏上测得第一级彩带离中央明条纹中心最近的距离为4.0cm，求：（1）第一级彩带的宽度；（2）第三级的哪些波长的光与第二级光谱重合。（此题为难题！）7.波长A=500nm的平行光，垂直地入射到一宽度为a=1.0mm的单缝上，若在缝的后面有一焦距为100cm的凸透镜，使光线聚焦于屏上，试问（1）从衍射图样的中

14、心到第一级极小、第一级亮条纹的极大处的距离分别是多少Q）单缝衍射中央亮纹的线宽度。为了测定一光栅的光栅常数，用波长为入一的氦氖激光器的激光垂直照射光栅，做光栅的衍射光谱实验，已知第一级亮条纹出现在30的方向上，问（1）这光栅的光栅常数是多大（2）这光栅的1厘米内有多少条缝（3）第二级亮条纹是否可能出现为什么波长入一600nm的单色光垂直入射在一光栅上，第2级、第3级光谱线分别出现在衍射角彷2、如满足下式的方向上，即sin（p2=0.20,sincp=0.30，第4级缺级，试问：（1）光栅常数等于多少（2）光栅上狭缝宽度有多大（3）在屏上可能出现的全部光谱线的级数。白光垂直照射在空气中的厚度为u

15、m的玻璃片上，玻璃片的折射率为,试问在可见光范围内（入一400700nm）,试求：（1）哪些波长的光在反射中加强（2）哪些波长的光在透射中加强大学物理1试卷库光学（王雅红）参考答案、选择题（每题3分）12345678910BDDCDCBBAA二、简答题（每小题3分）1、答：Dx=AD/d（1分）可以增大波长久、缝到屏幕间的距离D或减小双缝宽度d。（2分）（只少写出2种）2、答：单缝的宽度必须大于一个波长（1分）由单缝衍射的暗纹公式：asin（p=?kA,k1,2,3LL（1分）可知，在衍射图样中至少出现衍射光强第一极小的条件为：sinp=A。3、答：在光栅衍射光谱中，本应出现的主极大，却没有出

16、现，这种现象叫缺级；（1分）光栅衍射是在单缝衍射调制下的多缝干涉现象，当某一级主极大的位置恰好位于单缝衍射极小位置处，这一级主极在就不会出现了，表现为缺级现象。（2分）TOC o 1-5 h z4、答：将光通过偏振片，光强无变化的为自然光；（1分）光强有变化但不会出现完全消光的为部分偏振光；（1分）光强有变化且在某个方向为零的为线偏振光。（1分）5、答：把光在某一媒质中所经过的几何路程r和该介质的折射率n的乘积A=nr叫做光程；.（1分）不同媒质若光程相等，则其几何路程定不相同。（2分）6、答：如果在光的传播过程中,其光矢量的振动总是平行于某一过传播方向的固定平面,则这种光称为线偏振光；（1分

17、）由于白光通过偏振片后,就可变成线偏振光,所以线偏振光不一定是单色光。（2分）三、填空题（每题3分）123456789103一明600,3004I02入arctg(n2/nj；n/2-arctg(n2/nJ(n-n)e或(n-n)e12或21428.6nm4X二，暗0.002o1112131415161718192030。；A=e(n-n)A212,暗相等；减小；减小35.3o6,明子波，子波干涉4.712x10-6兀全偏振光；垂直入射面；部分偏振光四、简算题（每题4分）1、解：（1）I2=丫血aI3_COS2a=8、.(2分)nI=Icos2(-a)=322320(1分)2、解:(1)tan

18、i0=1i0=5428(2分)(2)Y=90Q-i0=3532(2分)2）3maxAo1分）3、解：（1）dsincp=k九kXa=sincp1x632.8sin300=1265.6防n（2分）TOC o 1-5 h z（2）不能。（2分）,.,kX2x632.81smcp=111d1265.671（P=+一 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 2（2分）所以，不可能看到第二条谱线。5、解：薄膜上下表面处的反射光在上表面处的光程差为A=2刃2=（2上+1）九/2（2分）k0时膜最小幺=1/（4n）（1分）min2550e.=j一=（nm）.（3分

19、）min41.384、解：由牛顿环暗环公式ZkRX.（2分）据题意有r=JkRX-4mmr=J（k+5）RX=6mmR=6.79m（2分）6、解：两种波长的第三谱线的位置分别为Xdsin（p=?kA（i分）ksincpx=tancp=（丄分）（丄分）所以，Ax=|XTX2|=X10-7ITI.（1分）7、解：设夹角为a,通过第一块偏振片之后，光强为：1。/2,（丄分）由题意，1=1%则9、解：根据题意，得I=e-cos20=Lq.cos0=迈/2二0=45。121411（丄分）I=9-cos20=0cos0=00=90。，180。22222（2分）则P2至少应转过的角度是A0=00=90。一4

20、5。=45。8、解：中央明纹宽度即为两个第一级暗纹间的距离，则有中央明纹宽度为1=2xz暗2仓0.6600?10-90.6103二1.2?10-3m(k1)(2分)两个第三级暗纹之间的距离为(k3).(2分tc2B0.6001&9L=2x?-=3.6?103m3暗a0.610310、解：由题意，43Dx=3=7.5mmd（丄分）（1）相邻明纹间距为:-=2.5mm3（丄分）（2）波长为:dDx_0.2仓”32.5?10-3=5OOOAo(2分)五、计算题（每题10分）1、解：sincp=kX,22d4X2400nm.,.（2分）sin3Oo（2）dsin（p=kX且有sin（ptg（p:二x/

21、f所以x=kf/d所以X=fl/d=25cm/nZkTOC o 1-5 h z了d2400.、7o/八k=4k=3小八C3）mX600m（2刀）dQ=3,第3级缺级（2分）a所以在屏幕能看到=0；也，2级，共5条谱线.（2分）2、解：（1）相邻两明纹间的距离为Dx（2分）a（2）两侧第10级明纹之间的距离是20个明条纹间距，所以,n2有20Ar=20X=20 xx550nm=llcm（3分）d2x10-4(3)光程差A=e(“-l)=以.(3分)解得kk9x550n=+1=e8.53x1033、解:kif衍射光栅中“（2分）所以，0.04“严仓呻O解得，d=5?10-6m那么750nm的波长的第一级条纹位置在:归？750仓呻0.5ao?5m第一级彩带的宽度:（2分）Ax二0.0750.04二0.035m二3.5cm（2）第二级的750nm的波长对应的光的位置:x=2?7500-90.5Q15m2第三级中有一部分和它将重合:x=3矗几0血3d（2分）解得，2500nm对应的波长为400500nm的波4、解：（