大学物理D-08光的衍射

专业班级：学号：姓名：成绩：PAGEPAGE3练习八光的衍射、光的偏振及量子力学基础一、填空题1．波长为480nm的平行光垂直照射到宽为0.40mm的单缝上，单缝后面的凸透镜焦距为60cm，当单缝两边缘点A、B射向P点的两条光线在P点的相位差为π时，P点离中央明纹中心的距离等于___0.36mm_____。2．在单缝夫琅和费衍射中，若单缝两边缘点A、B发出的单色平行光到空间某点P的光程差为1.5，则A、B间可分为_____2____个半波带，P点处为____明_____（填明或暗）条纹。若光程差为2，则A、B间可分为____4_____个半波带，P点处为_____暗____（填明或暗）条纹。3．在单缝夫琅和费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小。若钠黄光(＝589nm)为入射光，中央明纹宽度为4.0mm；若以蓝紫光(＝442nm)为入射光，则中央明纹宽度为____3____mm。4．波长为500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直入射到光栅常数为1.0×10-4cm的平面衍射光栅上，第一级衍射主极大所对应的衍射角=____________。5．一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹。若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第_____1_____级和第____3_____级谱线。6.当一束自然光以布儒斯特角入射到两种媒质的分界面上时，就偏振状态来说反射光为__________完全偏振光（或线偏振光）__________光，其振动方向____垂直______于入射面。7.若对应于衍射角=30°，单缝处的波面可划分为4个半波带，则单缝的宽度a=________4_______(为入射光波长)．8.衍射光栅主极大公式，k＝0,1,2……．在k＝2的方向上第一条缝与第六条缝对应点发出的两条衍射光的光程差＝___________________．9.为使电子的德布罗意波长为1Å，需要的加速电压为__150V_____________．(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，基本电荷e=1.60×10-19C，电子质量me=9.11×10-3110.光子波长为，则其能量=____________；动量的大小=_____________；质量=_________________．11.如果电子被限制在边界x与x+x之间，x=0.5Å，则电子动量x分量的不确定量近似地为________________kg·m／s．(不确定关系式x·p≥h，普朗克常量h=6.63×10-34J·s)二、选择题1.在单缝衍射实验中，缝宽a=0.2mm，透镜焦距f=0.4m，入射光波长=500nm，则在距离中央亮纹中心位置2mm(A)亮纹，3个半波带；(B)亮纹，4个半波带；(C)暗纹，3个半波带；(D)暗纹，4个半波带。2.在夫琅和费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹(B)(A)对应的衍射角变小；(B)对应的衍射角变大；(C)对应的衍射角也不变；(D)光强也不变。3.在如图所示的夫琅和费单缝衍射实验装置中，S为单缝，L为凸透镜，C为放在的焦平面处的屏。当把单缝垂直于凸透镜光轴稍微向上平移时，屏幕上的衍射图样(C)SCL(A)向上平移；SCL(C)不动；(D)条纹间距变大。4.一束波长为的平行单色光垂直入射到一单缝AB上，装置如图．在屏幕D上形成衍射图样，如果P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则BC的长度为（B）(A)；(B)；(C)；(D)。5．一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数（a+b）为下列那种情况时（a代表每条缝的宽度），k=3、6、9…级次的主极大均不出现？(B)(A)a+b=2a；(B)a+b=3a；(C)a+b=4a；(D)a+b6.波长为600nm的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现的全部级数为(A)０、±1、±2、±3、±4；(B)０、±1、±3；(C)±1、±3；(D)０、±2、±4。7.测量单色光的波长时，下列方法中哪一种方法最为准确？(D)(A)双缝干涉；(B)牛顿环；(C)单缝衍射；(D)光栅衍射。8.自然光从空气连续射入介质A和B。光的入射角为60°时，得到的反射光RA和RB都是完全偏振光（振动方向垂直入射面），由此可知，介质A和B的折射率之比为(B)(A)；(B)；(C)；(D)。9.一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后出射光强为I0/8。已知P1和P3的偏振化方向相互垂直。若以入射光线为轴旋转P2，要使出射光强为零，P2至少应转过的角度是(B)(A)30°；(B)45°；(C)60°；(D)90°。10.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一振偏片慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为(C)(A)光强单调增加；(B)光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零(C)光强先增加，后又减小至零；(D)光强先增加，后减小，再增加。11.一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且两偏振片的振偏化方向成45°角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强I为(B)(A)；(B)；(C)；(D)。１i0２12．一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2１i0２(A)光强为零；(B)是完全偏振光，且光矢量的振动方向垂直于入射面；(C)是完全偏振光，且光矢量的振动方向平行于入射面；(D)是部分偏振光。13.已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是U0(使电子从金属逸出需作功eU0)，则此单色光的波长l必须满足：(A)(A);(B);(C)；(D)14.关于光电效应有下列说法：（D）(1)任何波长的可见光照射到任何金属表面都能产生光电效应；(2)若入射光的频率均大于一给定金属的红限，则该金属分别受到不同频率的光照射时，释出的光电子的最大初动能也不同；(3)若入射光的频率均大于一给定金属的红限，则该金属分别受到不同频率、强度相等的光照射时，单位时间释出的光电子数一定相等；(4)若入射光的频率均大于一给定金属的红限，则当入射光频率不变而强度增大一倍时，该金属的饱和光电流也增大一倍．其中正确的是(A)(1)，(2)，(3)．(B)(2)，(3)，(4)．(C)(2)，(3)．(D)(2)，(4)．15.钠光谱线的波长是，设为普朗克恒量，为真空中的光速，则此光子的（C）（A）能量为；（B）质量为；（C）动量为；（D）频率为；（E）以上结论都不对。16.一个光子和一个电子具有同样的波长，则：（C）（A）光子具有较大的动量；（B）电子具有较大的动量；（C）它们具有相同的动量；（D）它们的动量不能确定；三、简答题1.一人在他眼睛瞳孔的前方握着一个沿竖直的狭缝，通过狭缝注视一遥远的光源，光源的形状是一根很长的竖直热灯丝，这人所看到的衍射的图样是菲涅耳衍射还是夫琅和费衍射。并说明理由。答：夫琅和费衍射，人眼相当于一个凸透镜，即相当于在无穷远观察单缝衍射，而注视一遥远的光源，即光源为无限远。2.为什么在日常生活中容易察觉声波的衍射现象而不大容易观察到光波的衍射现象？答：主要是因为声波(空气中)波长数量级为0.1米到10米的范围，而可见光波长数量级为四、计算题1.有一单缝，宽a＝0.10mm，在缝后放一焦距为50cm的会聚透镜，用平行绿光（=546.0nm）垂直照射单缝，试求位于透镜焦面处屏幕上中央明纹及第二级明纹的宽度。解：中央明纹宽度：第二级明纹宽度：2．在复色光照射下的单缝衍射图样中，其中某一未知波长光的第三级明纹极大位置恰与波长为=600nm光的第二级明纹极大位置重合，求这种光波的波长。解：3.某种单色平行光垂直入射在单缝上，单缝宽a=0.15mm．缝后放一个焦距f=400mm的凸透镜，在透镜的焦平面上，测得中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为8.0mm，求入射光的波长．解：设第三级暗纹在方向上，则有