练习册—光学.ppt

1、Chapter 14,练习题,波动光学练习题（一）,学习目标 理解波的叠加原理，掌握光的相干条件；了解获得相干光的方法。 掌握光程的定义，能够熟练运用光程差求出相位差。 掌握杨氏双缝光程差公式，干涉加强和干涉减弱条件；掌握干涉条纹形状及条纹随实验条件变化时的变化规律。,一. 1： S1、S2是两个相干光源，它们到P点的距离r1和r2。路径S1P垂直穿过一块厚度为tr ，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于( ),（A）,（B）,（C）,（D）, n水 n空气，x 水x空气,一.2：将杨氏双缝干涉实验装置放入水中

2、，干涉条纹间距将( ) （A）变小； （）变大； （）不变； （）不能确定,一.3： 如图所示，用波长的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n、劈角为的透明劈尖b插入光线2中，则当劈尖b缓慢地向上移动时（只遮住S2），屏C上的干涉条纹( ) （A）间隔变大，向下移动 （B）间隔变小，向上移动 （C）间隔不变，向下移动 （D）间隔不变，向上移动,结论：被大折射率材料遮挡的狭缝处光路光程变大，条纹中心将向此狭缝方向移动，条纹间距不变。,一.4： 在真空中波长为的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某一路径传播到B点，若A、B两点相位差为3，则此路径AB的光程为：( ),（A）,（）,（）,

3、（）,。,光程：nr,物理意义:光程是一个折合量，在相位变化相同的条件下，把光在介质中传播的几何路程折合为光在真空中传播的相应路程。,二. 1： 在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间距；若使单色光波长减小，则干涉条纹间距 。,变小 变小,二.2 ：波长为的单色光在折射率为n的介质中，由a点传到b点相位改变为，则光程改变了_；光从a到b的几何路程是_。,光程：nr,/2 /2n,二.3：在杨氏双缝实验中，所用波长为589.3nm，其中一个缝前放置一厚度为d的透明薄片，薄片的折射率位n=1.4，放入薄片后中央明纹移动5个条纹，则薄片厚度d=_。,7.3710-6m,三.1：

4、在杨氏双缝实验中，两缝之间的距离d=0.5mm，缝到屏的距离为25cm，若先后用波长为400nm和600nm两种单色光入射，求：（1）两种单色光产生的干涉条纹间距各是多少？（2）两种单色光的干涉条纹第一次重叠处距屏中心距离为多少？各是第几级条纹？,三.2：在杨氏双缝实验中，已知双缝间距d=1.5mm，缝与屏的距离为1.5m，中央两侧第五级明纹之间的距离为6.0mm,求所用单色光的波长。,波动光学练习题（二）,学习目标 掌握薄膜干涉光程差公式，干涉加强和干涉减弱条件；掌握等厚干涉（劈尖和牛顿环）条纹形状及条纹随实验条件变化时的变化规律。 了解半波损失，掌握半波损失对薄膜干涉极大值和极小值条件的影

5、响。,（A）,（B）,（C）,（D）,一 1：如图所示，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n1n2n3，则两束反射光在相遇点的相位差为（ ）,折射率突变,（A）远离劈棱，且变密； （）远离劈棱，且变疏； （）向劈棱方向移动，且变密； （）向劈棱方向移动，且变疏。,一.2：空气劈尖的两玻璃片的夹角增大时，干涉条纹将：,一.3：牛顿环是一组同心圆条纹，它是：( ) （A）等倾条纹； （）等间距条纹； （）等厚条纹； （）等光程条纹。,明环:,二.1：用=6000的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个暗环（中央除外）对

6、应的空气膜厚度为_m,1.2,暗环:,二.2：白光照射折射率为1.4的薄膜后，若波长为400nm的紫光在反射中消失，则薄膜的最小厚度e= 。（薄膜上、下表面外均为空气。）,折射率突变,最小厚度,143nm,二.3：用两块平板玻璃构成的劈尖观察等厚干涉条纹。 （1）若把劈尖上表面向上缓慢地平移,则条纹间距_,条纹向_方向移动. （2）若把劈尖角逐渐增大,则条纹间距_,条纹向_方向移动.,解: 根据劈尖干涉相邻两条纹的间距公式,注意: 厚度相同处，对应同一级干涉条纹（等厚干涉）,三.1：用波长590nm的单色光观察牛顿环，测得某一级亮环直径为3mm，在它外面第5个亮环直径为4.6mm，求组成牛顿环

7、的平凸透镜的球面曲率半径。,三.2:波长680nm的平行光垂直照射在两块玻璃片上，两块玻璃片的一端相互接触，另一端用直径D为0.048mm的金属丝分开。求在空气劈尖上呈现多少条明条纹？,明纹:,解 (1),三.4一油轮漏油(折射率 )污染了某海域, 在海水( )表面形成一层薄薄的油污. (1) 如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm，则他将观察到油层呈什么颜色? (2) 如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油层呈什么颜色?,绿色,紫红色,解 (2),波动光学练习题（三）,学习目标 理解惠更斯-菲涅尔原理的物理意义；了解菲涅尔衍射与夫琅和费衍射的

8、区别； 能用半波带法分析讨论夫琅和费单缝衍射的光强分布； 掌握光栅方程，并根据方程确定光栅衍射的明纹位置；掌握光栅常数的概念极其对光栅谱线分布的影响；能够分析并理解光栅光谱的重叠现象。,一.1：在夫琅和费单衍射实验中，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( ) （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,一.2：在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为b=4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）4个 （C）10个 （D）8个,一.3

9、：波长为400nm的光垂直照射到每厘米6000条刻线的光栅上，则最多能观察到的级数是( ) （A）2级； （）3级； （）4级；（）5级。,条纹最高级数,二.1：如图所示在单缝的夫琅和费衍射中波长的单色光垂直入射在单缝上，若对应于会聚在p点的衍射光线在缝宽a处的波阵面恰好分成3个半波带，图中AC=CD=DB，则光线1和2在p点的相位差为_.,二.2：某单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上，如果第一级谱线的衍射角为30，则入射光的波长应为_。,屏上各级明纹的衍射角：,625nm,二.3：惠更斯引入_的概念提出了惠更斯原理，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

10、,子波波源 子波波源相干,三.1：用波长=600nm的单色光，垂直照射到b=0.3mm的单缝上，设缝后透镜的焦距为f=0.5m，求：（1）中央明条纹的宽度；（2）第一级明条纹的宽度。,三.2：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，是否还有其他极小相重合？,三.3：波长范围在450-650nm之间的复色平行光垂直照射在每厘米有5000条刻线的光栅上，屏幕放在透镜的焦面处，屏上第二级光谱各色光在屏上所占范围的宽度为35.1cm。求透镜的焦

11、距f。,屏上各级明纹位置：,波动光学练习题（四）,学习目标 理解自然光和线偏振光。 会用马吕斯定律和布儒斯特定律解决有关问题。 掌握自然光、线偏振光和部分偏振光的检验方法。,一.1：一束光强为Io的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成450角，则穿过两个偏振片后的光强I为（ ）。,B,C,D,A,一.2:一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为（ ）。,(A) 12 (B) 13 (C) 14 (D) 15,一.3：一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），

12、设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光（ ）。 是自然光 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面 是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面 是部分偏振光,1）反射光和折射光互相垂直 .,2）根据光的可逆性，当入射光以 角从 介质入射于界面时，此 角即为布儒斯特角 .,二.1：一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P的光强的变化过程若入射光是_光则将看到光强不变：若入射光是_，则将看到明暗交替变化，有时出现全暗；若入射光是_，则将看到明暗交替变化，但不出现全暗。,自然光 线偏振光 部分偏振光,二.2：一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为_，反射光矢量的振动方向_，透射光为_。,线偏振光 垂直于入射面 部分偏振光,二.3：一束自然光通过两个偏振片，若两偏振片的偏振化方向间夹角由1转到2，且不考虑吸收，则转动前后透射光强度之比为_。,三.1：将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为600，束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成300角 (1）求透过每个偏振片后的光束强度；(2)若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度。,三.2：如图安排的三种透光媒质I、11、III,其折射率分别