大学物理波动光学作业.pptx

第十一章第十一章 波动光学作业波动光学作业1 1 一一 选择题选择题1.1.如图，如图，S1 1、S2 2是两个相干光源，它们到是两个相干光源，它们到P点的距离分点的距离分别为别为r1 1和和r2 2路径路径S1 1P垂直穿过一块厚度为垂直穿过一块厚度为t1 1，折射率为，折射率为n1 1的介质板，路径的介质板，路径S2 2P垂直穿过厚度为垂直穿过厚度为t2 2，折射率为，折射率为n2 2的的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于差等于 B PS1 r1 n1 t1.t2 r2n2S2 解：解：则则S1P的光程为的光程为 空气中空气中 ，介质中介质中S1P的光程：的光程：空气中空气中 ，介质中介质中S2P的光程：的光程：则则S2P的光程为的光程为 两光的光程差为两光的光程差为选选 B2.2.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是可以采取的办法是(A)(A)使屏靠近双缝；使屏靠近双缝；(B)(B)使两缝的间距变小使两缝的间距变小(C)(C)把两个缝的宽度稍微调窄；把两个缝的宽度稍微调窄；(D)(D)改用波长较小的单色光源改用波长较小的单色光源 B 解：根据解：根据选选 B二二 填空题填空题1.1.在双缝干涉实验中，双缝间距为在双缝干涉实验中，双缝间距为d，双缝到屏的距离，双缝到屏的距离为为D(Dd)，测得中央零级明纹与第五级明之间的距离，测得中央零级明纹与第五级明之间的距离为为x，则入射光的波长，则入射光的波长解：明条纹的位置解：明条纹的位置 对第五级明纹，对第五级明纹，k=5,5,有有 则则42.2.在双缝干涉实验中，所用光波波长在双缝干涉实验中，所用光波波长 5.46110 5.46110 mm双缝与屏间距离双缝与屏间距离D300300mm，双缝间距为，双缝间距为d0.1340.134mm，则中央明纹两侧的两第三级明条纹之间的距离为则中央明纹两侧的两第三级明条纹之间的距离为7.347.34mm解：第三级明条纹位置解：第三级明条纹位置 两个第三级明条纹之间的距离为两个第三级明条纹之间的距离为三三 计算题计算题在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为0.20.2mm在距在距双缝双缝1 1m远的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为远的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为400400nm至至760760nm的白光，问屏上离零级明纹的白光，问屏上离零级明纹2020mm处，哪些处，哪些波长的光最大限度地加强？波长的光最大限度地加强？(1(1nm1010 m)-9解：明条纹位置解：明条纹位置 k取取1-51-5时，时，均不可见均不可见1.1.两块平玻璃板构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平两块平玻璃板构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平行光垂直入射若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时行光垂直入射若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的针方向作微小转动，则干涉条纹的(A)(A)间隔变小，并向棱边方向平移间隔变小，并向棱边方向平移(B)(B)间隔变大，并向远离棱边方向平移间隔变大，并向远离棱边方向平移(C)(C)间隔不变，向棱边方向平移间隔不变，向棱边方向平移(D)(D)间隔变小，并向远离棱边方向平移间隔变小，并向远离棱边方向平移 A 解：条纹间距即条纹的宽度为解：条纹间距即条纹的宽度为逆时针转动，逆时针转动，增加，则增加，则b变小，即间隔变小变小，即间隔变小由由 可知，可知，d增加，干涉级次增加，干涉级次k增加，原来处增加，原来处的条纹被高级次的占据，因此向棱边方向平移的条纹被高级次的占据，因此向棱边方向平移选选A第十一章第十一章 波动光学作业波动光学作业2 2一一 选择题选择题2.2.在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色在夫琅禾费单缝衍射实验中，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，光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹各级衍射条纹 (A)(A)对应的衍射角变小对应的衍射角变小 (B)(B)对应的衍射角变大对应的衍射角变大 (C)(C)对应的衍射角也不变对应的衍射角也不变(D)(D)光强也不变光强也不变 B 解：对暗条纹解：对暗条纹 衍射角很小，则衍射角很小，则 ，可有，可有缝宽度变小时，各级衍射条纹的衍射角变大，选缝宽度变小时，各级衍射条纹的衍射角变大，选B 2.2.一单色平行光束垂直照射在宽度为一单色平行光束垂直照射在宽度为1.01.0mm的单缝上，的单缝上，在缝后放一焦距为在缝后放一焦距为2.02.0m的会聚透镜已知位于透镜焦的会聚透镜已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2.02.0mm，则入射，则入射光波长约为光波长约为(A)100(A)100 nm (B)400 (B)400 nm (C)500(C)500 nm (D)600 (D)600 nm C 解：对单缝衍射，中央明条纹的宽度为正、负一级暗解：对单缝衍射，中央明条纹的宽度为正、负一级暗条纹间的距离条纹间的距离 一级暗条纹到中央明条纹的距离为一级暗条纹到中央明条纹的距离为 则中央明条纹的宽度为则中央明条纹的宽度为入射光波长为入射光波长为 二二 填空题填空题 1.1.波长为波长为 的平行单色光垂直地照射到劈形膜上，劈形膜的平行单色光垂直地照射到劈形膜上，劈形膜的折射率为的折射率为n，第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚，第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是度之差是解：明条纹的光程差为解：明条纹的光程差为 可得第可得第k级明纹处薄膜的厚度为级明纹处薄膜的厚度为则第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度差为则第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度差为2.2.在单缝夫琅禾费衍射实验中，若缝宽等于单色入射光在单缝夫琅禾费衍射实验中，若缝宽等于单色入射光波长的波长的2 2倍，则中央明条纹边缘对应的衍射角倍，则中央明条纹边缘对应的衍射角 =错：中央明条纹边缘为第一级暗纹，对一级暗纹有错：中央明条纹边缘为第一级暗纹，对一级暗纹有解：中央明条纹边缘为第一级暗纹，对一级暗纹有解：中央明条纹边缘为第一级暗纹，对一级暗纹有1.1.波长为波长为=600nm的单色光垂直入射到置于空气中的平的单色光垂直入射到置于空气中的平行薄膜上，已知膜的折射率行薄膜上，已知膜的折射率n1 1=1.541.54，求：，求：(1)(1)反射光最强时膜的最小厚度；反射光最强时膜的最小厚度；解：解：1 1）反射光的光程差为）反射光的光程差为对明条纹有对明条纹有当当k=1=1时，膜有最小厚度，即时，膜有最小厚度，即三三 计算题计算题(2)(2)透射光最强时膜的最小厚度透射光最强时膜的最小厚度 透射光的光程差为透射光的光程差为透射光加强，为明条纹，则有透射光加强，为明条纹，则有当当k=1 1时，膜有最小厚度，即时，膜有最小厚度，即 或透射光加强时，反射光相消，即对反射光，有或透射光加强时，反射光相消，即对反射光，有 2.2.在在Si的平表面上氧化了一层厚度均匀的的平表面上氧化了一层厚度均匀的SiO2 2薄膜为薄膜为了测量其厚度，将它一部分磨成劈形了测量其厚度，将它一部分磨成劈形(图中的图中的AB段段)现用波长为现用波长为600600nm的平行光垂直照射，观察反射光形成的平行光垂直照射，观察反射光形成的等厚干涉条纹在图中的等厚干涉条纹在图中AB段共有段共有8 8条暗纹，且条暗纹，且B处恰好处恰好是一条暗纹，求薄膜的厚度是一条暗纹，求薄膜的厚度(Si折射率为折射率为3.423.42，SiO2 2折折射率为射率为1.50)1.50)Si解：在劈形薄膜上下两个表面的反射光都是由光疏介质解：在劈形薄膜上下两个表面的反射光都是由光疏介质到光密介质，因此两反射光没有半波损失，光程差为到光密介质，因此两反射光没有半波损失，光程差为对暗纹（对暗纹（B处为暗纹）有处为暗纹）有对第对第8 8条暗纹，条暗纹，k=7(=7(一级暗纹一级暗纹k=0,=0,二级暗纹二级暗纹k=1=1，)则薄膜的厚度为则薄膜的厚度为 3.3.在用钠光在用钠光(=589.3=589.3nm)做光源进行的单缝夫琅禾费做光源进行的单缝夫琅禾费衍射实验中，单缝宽度衍射实验中，单缝宽度b=0.5=0.5mm，透镜焦距，透镜焦距f=700f=700mm求透镜焦平面上中央明条纹的宽度求透镜焦平面上中央明条纹的宽度 解：对一级暗条纹有解：对一级暗条纹有则中央明条纹的宽度为则中央明条纹的宽度为