大学物理习题8波动光学习题课.ppt

1.在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为 的单色光垂直的单色光垂直入射到单缝上。对应于衍射角为入射到单缝上。对应于衍射角为30 的方向上，若单的方向上，若单缝处波面可分成缝处波面可分成3个半波带，则缝宽个半波带，则缝宽a等于等于 知识点知识点：单缝衍射明纹公式：单缝衍射明纹公式 325.1 2.三个偏振片三个偏振片P1，P2与与P3堆叠在一起，堆叠在一起，P1与与P3的偏振的偏振化方向相互垂直，化方向相互垂直，P2与与P1的偏振化方向间的夹角为的偏振化方向间的夹角为30。强度为。强度为I0的自然光垂直入射于偏振片的自然光垂直入射于偏振片P1，并依，并依次透过偏振片次透过偏振片P1、P2与与P3，则通过三个偏振片后的，则通过三个偏振片后的光强为光强为 知识点知识点：自然光通过偏振片后光强的变化，：自然光通过偏振片后光强的变化，马吕斯定律马吕斯定律 163238340000IIII 3.一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），设一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），设入射角等于布儒斯特角入射角等于布儒斯特角i0，则在界面，则在界面2的反射光的反射光 知识点知识点：反射光为线偏光的特点：反射光为线偏光的特点 2（A）是自然光）是自然光（B）是偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面）是偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面（C）是偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面）是偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面（B）是部分偏振光）是部分偏振光 1 4.一束波长为一束波长为 的单色光由空气垂直入射到折射率为的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到加强，则薄膜的最小厚度为到加强，则薄膜的最小厚度为 知识点知识点：等厚干涉干涉加强公式：等厚干涉干涉加强公式 nn2244 5.一束光强为一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此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两偏振片的偏振化方向成45 角，则穿过两个偏振片角，则穿过两个偏振片后的光强后的光强I为为 知识点知识点：自然光通过偏振片后光强变化的特点，马：自然光通过偏振片后光强变化的特点，马吕斯定律吕斯定律 2224240000IIII 6.波长为波长为550 nm的单色光垂直入射到光栅常数为的单色光垂直入射到光栅常数为2 10 4 cm的平面衍射光栅上，可能观察到的衍射光线的平面衍射光栅上，可能观察到的衍射光线的最大级数为的最大级数为 知识点知识点：光栅方程：光栅方程 5432 7.如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下 两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且并且n1n3，为入射光在折射率为，为入射光在折射率为n1的媒质中的波的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为长，则两束反射光在相遇点的相位差为 知识点知识点：等厚干涉光程差的确定，：等厚干涉光程差的确定，由反射引起的半波损失由反射引起的半波损失 2n1n3n1 e 121221124442nennennennen 8.在双缝实验中，用一折射率为在双缝实验中，用一折射率为n的薄云母片覆盖其的薄云母片覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第中的一条狭缝，这时屏幕上的第7条明条纹恰好移到条明条纹恰好移到屏幕中央原来零级明条纹的位置，如果入射光的波长屏幕中央原来零级明条纹的位置，如果入射光的波长为为，则这云母片的厚度为：，则这云母片的厚度为：知识点知识点：杨氏双缝两条光线光程差的计算，明条纹：杨氏双缝两条光线光程差的计算，明条纹公式公式 717717 nnn 1.在单缝夫琅禾费衍射实验中，如果缝宽等于单色入在单缝夫琅禾费衍射实验中，如果缝宽等于单色入射光波长的射光波长的2倍，则中央明条纹边缘对应的衍射角为倍，则中央明条纹边缘对应的衍射角为 知识点知识点：单缝衍射一级暗纹公式：单缝衍射一级暗纹公式 30 2.波长为波长为500 nm的单色光垂直入射到光栅常数为的单色光垂直入射到光栅常数为1.0 10 4 cm的平面衍射光栅上，第一级衍射主极大所的平面衍射光栅上，第一级衍射主极大所对应的衍射角为对应的衍射角为 知识点知识点：光栅公式：光栅公式 30 3.用相互平行的一束自然光和一束线偏振光构成的混用相互平行的一束自然光和一束线偏振光构成的混合光垂直照射在一偏振片上，以光的传播方向为转轴合光垂直照射在一偏振片上，以光的传播方向为转轴旋转偏振片时，发现透射光强的最大值为最小值的旋转偏振片时，发现透射光强的最大值为最小值的5倍，则入射光中，自然光光强与偏振光光强之比为倍，则入射光中，自然光光强与偏振光光强之比为 知识点知识点：自然光和线偏振光通过偏振片后光强变化：自然光和线偏振光通过偏振片后光强变化的规律的规律 2:1 4.一束自然光入射到折射率分别为一束自然光入射到折射率分别为n1和和n2的两种介质的两种介质的交界面上，发生反射和折射。已知反射光是完全偏的交界面上，发生反射和折射。已知反射光是完全偏振光，那么折射角的值为振光，那么折射角的值为 知识点知识点：布儒斯特定律，以布儒斯特角入射时反射：布儒斯特定律，以布儒斯特角入射时反射光线和折射光线的夹角光线和折射光线的夹角 12arctan90nn 5.波长为波长为 的单色光垂直入射到一光栅上，第二级明的单色光垂直入射到一光栅上，第二级明纹出现在衍射角为纹出现在衍射角为 处，第四级缺级，则该光栅上狭处，第四级缺级，则该光栅上狭缝的最小宽度为缝的最小宽度为 知识点知识点：光栅公式，缺级条件：光栅公式，缺级条件 sin2 6.可见光的波长范围是可见光的波长范围是400 nm760 nm。用平行的白。用平行的白光垂直入射到平面透射光栅上时，它产生的不与另一光垂直入射到平面透射光栅上时，它产生的不与另一级光谱重叠的完整的可见光光谱是第级光谱重叠的完整的可见光光谱是第 级光谱。级光谱。知识点知识点：光栅公式：光栅公式 11 nm=10 9 m 7.若在迈克尔逊干涉仪的可动反射镜若在迈克尔逊干涉仪的可动反射镜M移动移动0.620 mm过程中，观察到干涉条纹移动了过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波条，则所用光波的波长为的波长为 nm。知识点知识点：迈克尔逊干涉仪光程差变化与条纹移动：迈克尔逊干涉仪光程差变化与条纹移动数目的关系数目的关系 5391 nm=10 9 m 8.在圆孔夫琅禾费衍射中，设圆孔的直径为在圆孔夫琅禾费衍射中，设圆孔的直径为d，透镜焦，透镜焦距为距为f，所用单色光波波长为，所用单色光波波长为，则在透镜焦平面处的，则在透镜焦平面处的屏幕上显现的爱里斑半径为屏幕上显现的爱里斑半径为 知识点知识点：爱里斑对应的一级暗环衍射角：爱里斑对应的一级暗环衍射角 df 22.1 9.一束自然光从空气投射到玻璃板表面上一束自然光从空气投射到玻璃板表面上(空气的折射空气的折射率为率为1)，当折射角为，当折射角为30 时，反射光是完全偏振光，则时，反射光是完全偏振光，则此玻璃板的折射率等于此玻璃板的折射率等于 知识点知识点：布儒斯特定律：布儒斯特定律 60tan 10.如图所示，波长为如图所示，波长为 的单色光垂直入射至单缝的单色光垂直入射至单缝AB发生夫琅禾费衍射。若对应于会聚在发生夫琅禾费衍射。若对应于会聚在P点的衍射光线，点的衍射光线，缝宽缝宽a处的波阵面恰好能分成处的波阵面恰好能分成3个半波带，图中个半波带，图中 知识点知识点：单缝衍射半波带的概念：单缝衍射半波带的概念 ，则光线，则光线1和和2在在P点的相位差为点的相位差为 DBCDAC 5.1aACDD P1234 11.火石玻璃的折射率为火石玻璃的折射率为1.65，现将一块火石玻璃浸没，现将一块火石玻璃浸没在水中（在水中（n=1.33）。欲使从这块玻璃表面反射到水中）。欲使从这块玻璃表面反射到水中的光是完全偏振的，则光线由水中射向玻璃的入射角的光是完全偏振的，则光线由水中射向玻璃的入射角为为 知识点知识点：布儒斯特定律：布儒斯特定律 33.165.1arctan 1.在双缝干涉实验中，单色光源在双缝干涉实验中，单色光源S0到两缝到两缝S1和和S2的距的距离分别为离分别为l1和和l2，并且，并且l1-l2=3，为入射光的波长，双为入射光的波长，双缝之间的距离为缝之间的距离为d，双缝到屏幕的距离为，双缝到屏幕的距离为D（Dd）,如图。求如图。求：（：（1）零级明纹到屏幕中央）零级明纹到屏幕中央O点的距离。点的距离。（2）相邻明条纹间的距离。）相邻明条纹间的距离。知识点知识点：杨氏双缝零级明：杨氏双缝零级明纹满足的条件，相邻明纹纹满足的条件，相邻明纹间距公式间距公式 0S1S2SD2l1ldO 2.用波长为用波长为500 nm(1 nm=10 9m)的单色光垂直照射到的单色光垂直照射到由两块光学平板玻璃构成的空气劈形膜上。在观察反由两块光学平板玻璃构成的空气劈形膜上。在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l=1.56 cm的的A处是处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。从棱边算起的第四条暗条纹中心。(1)求此空气劈形求此空气劈形膜的劈尖角膜的劈尖角；(2)改用改用600 nm的单色光垂直照射到此的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是处是明条纹还是明条纹还是暗条纹？暗条纹？(3)在第在第(2)问的情形从棱边到问的情形从棱边到A处的范围内共处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？有几条明纹？几条暗纹？知识点知识点：劈尖干涉明纹、暗纹公式：劈尖干涉明纹、暗纹公式 3.如图：一牛顿环装置，设平凸透镜中心如图：一牛顿环装置，设平凸透镜中心O恰好和平恰好和平板玻璃板接触，透镜凸表面的曲率半径为板玻璃板接触，透镜凸表面的曲率半径为R=400 cm。用单色光测得第用单色光测得第5个明环的半径为个明环的半径为0.3 cm。(1)求该入求该入射光的波长；射光的波长；(2)设图中设图中OA=1.0 cm，求在半径，求在半径OA范围范围内可观察到的明环数目。内可观察到的明环数目。知识点知识点：劈尖干涉明纹、暗纹公式：劈尖干涉明纹、暗纹公式 OA 4.在双缝干涉实验中，波长在双缝干涉实验中，波长=550 nm的单色平行光垂的单色平行光垂直入射到缝间距直入射到缝间距=2 10 4 m的双缝上，屏到双缝的距的双缝上，屏到双缝的距离离D=2 m。求：。求：(1)中央明纹两侧两条第中央明纹两侧两条第10级明条纹中级明条纹中心的间距；心的间距；(2)用一厚度为用一厚度为e=6.6 10 6 m、折射率为、折射率为n=1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明条纹将移到原来的玻璃片覆盖一缝后，零级明条纹将移到原来的第几级明纹处？的第几级明纹处？(1 nm=10 9 m)知识点知识点：杨氏双缝明纹公式，光程差求法：杨氏双缝明纹公式，光程差求法 5.波长范围在波长范围在450650 nm之间的复色平行光垂直照射之间的复色平行光垂直照射在每厘米有在每厘米有5000条刻痕的光栅上，屏幕放在透镜的焦条刻痕的光栅上，屏幕放在透镜的焦平面上，屏上第二级光谱各色光在屏幕上所占范围的平面上，屏上第二级光谱各色光在屏幕上所占范围的宽度为宽度为35.1 cm。求此透镜的焦距。求此透镜的焦距。知识点知识点：光栅方程，明纹在屏幕上的位置：光栅方程，明纹在屏幕上的位置 6.波长为波长为600 nm的平行光垂直照射到一光栅上，有两的平行光垂直照射到一光栅上，有两条相邻明条纹分别出现在条相邻明条纹分别出现在sin=0.2和和sin=0.3处，第处，第4级缺级，求：级缺级，求：(1)光栅常数；光栅常数；(2)光栅上透光缝的最小光栅上透光缝的最小宽度；宽度；(3)屏幕上实际呈现的全部明条纹级数。屏幕上实际呈现的全部明条纹级数。知识点知识点：光栅方程，缺级现象：光栅方程，缺级现象 7.折射率为折射率为1.60的两块标