《大学物理学》光的干涉衍射偏振练习题.doc
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1、大学物理学光的干涉衍射偏振练习题合肥学院大学物理自主学习材料大学物理学光的干涉学习材料一、选择题:11-1在双缝干涉实验中,若单色光源到两缝、距离相等,则观察屏上中央明纹中心位于图中O处,现将光源向下移动到示意图中的位置,则( D )(A)中央明条纹向下移动,且条纹间距不变;(B)中央明条纹向上移动,且条纹间距增大;(C)中央明条纹向下移动,且条纹间距增大;(D)中央明条纹向上移动,且条纹间距不变。【提示:画出光路,找出到光屏的光路相等位置】11-2如图所示,折射率为,厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质折射率分别为和,且,若波长为的平行单色光垂直入射在薄膜上,则上下两个表面反射的两束
2、光的光程差为( B )(A); (B);(C); (D)。【提示:上表面反射有半波损失,下表面反射没有半波损失】11-3两个直径相差甚微的圆柱体夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖,如图所示,单色光垂直照射,可看到等厚干涉条纹,如果将两个圆柱之间的距离拉大,则范围内的干涉条纹( C )(A)数目增加,间距不变; (B)数目增加,间距变小;(C)数目不变,间距变大; (D)数目减小,间距变大。【提示:两个圆柱之间的距离拉大,空气劈尖夹角减小,条纹变疏,但同时距离也变大,考虑到两圆柱的高度差不变,所以条纹数目不变】4用白光光源进行双缝试验,如果用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色的滤光片遮盖另
3、一条缝,则:( D )(A)干涉条纹的宽度将发生改变; (B)产生红光和蓝光两套彩色干涉条纹;(C)干涉条纹的亮度将发生改变; (D)不产生干涉条纹。【提示:不满足干涉条件,红光和蓝光不相干】5如图所示,用波长nm的单色光做杨氏双缝实验,在光屏P处产生第五级明纹极大,现将折射率n=1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上,此时P处变成中央明纹极大的位置,则此玻璃片厚度为( B )(A)5.010-4cm; (B)6.010-4cm;(C)7.010-4cm; (D)8.010-4cm。【提示:光在玻璃内多走的光程应为5,即(n-1)d=5,可得d】11-12如图所示,用波长nm的单色光做杨氏双缝实
4、验,其中一条缝用折射率n=1.4的薄透明玻璃片盖在其上,另一条缝用折射率n=1.7的同样厚度的薄透明玻璃片覆盖,则覆盖玻璃片前的中央明纹极大位置现变成了第五级明纹极大,则此玻璃片厚度为( C )(A)3.4 m; (B)6.0 m;(C)8.0 m; (D)12 m。【提示:两光在玻璃内的光程差应为5,即(n2-1)d-(n1-1)d=5,可得d】7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 ( B )(A)使屏靠近双缝; (B)使两缝的间距变小;(C)把两个缝的宽度稍微调窄; (D)改用波长较小的单色光源。【提示:根据公式判断】8将双缝干涉实验放在水中进行,和空气中的实验
5、相比,相邻明纹间距将( B )(A)不变; (B)减小; (C)增大; (D)干涉条纹消失。【提示:由,知在水中光波长变短】9在双缝干涉实验中,若双缝所在的平板稍微向上平移,其他条件不变,则屏上的干涉条纹( B )(A)向下移动,且间距不变;(B)向上移动,且间距不变;(C)不移动,但间距改变; (D)向上移动,且间距改变。【见第1题提示】有半波损失11-1折射率为1.30的油膜覆盖在折射率为1.50的玻璃上。用白光垂直照射油膜,观察到透射光中绿光(=500nm)加强,则油膜的最小厚度为( D)(A); (B); (C);(D)。【提示:如图透射光的干涉考虑半波损失,由知。求油膜最小厚度,取k
6、=1】11-14照相机镜头是将折射率为1.38的MgF2增透膜覆盖在折射率为1.52的玻璃镜头上。若此膜仅适用于波长=550nm的光,则增透膜的最小厚度为( C )(A); (B); (C); (D)。【同上题提示】12用单色光垂直照射牛顿环装置,设其平凸透镜可以在垂直的方向上移动,在透镜离开平玻璃的过程中,可以观察到这些环状干涉条纹( B )(A)向右平移; (B)向中心收缩; (C)向外扩张; (D)向左平移。【提示:空气厚度相同的地方对应同一条纹。因此,凸透镜垂直上移后中心的空气厚度与原先边缘处的空气厚度相同,原边缘处的条纹就跑到现中心处了,可见干涉条纹向中心收缩】11-8如图所示的牛顿
7、环装置,用单色光垂直照射,在反射光中看到干涉条纹,则在接触点形成的圆斑为:( D)(A)全明;(B)左半暗,右半明;(C)全暗;(D)左半明,右半暗。【提示:由图可见,左边半波损失抵消,右边有半波损失。】14如图所示,波长为的平行单色光垂直入射在折射率为的薄膜上,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,则两束反射光在相遇点的相位差为( A )(A); (B);(C); (D)。【提示:上下两个表面的反射都有半波损失。另外,相位差和光程差换算有因子】二、填空题11-8若双缝干涉实验中,用单色光照射间距为的两缝,在离缝屏上测得两侧第五级暗纹中心间距离为,则所用的单色光波长为 。【
8、提示:由杨氏干涉暗纹公式,而,则波长为】11-9若双缝干涉实验中,用波长的单色光照射,在离缝屏上测得两侧第五级明纹中心间距离为,则两缝的间距为 。【提示:由杨氏干涉明纹公式,而,则两缝的间距为】3双缝干涉实验中,若双缝间距由变为,使屏上原第十级明纹中心变为第五级明纹中心,则: ;若在其中一缝后加一透明媒质薄片,使原光线光程增加,则此时屏中心处为第 级 纹。【提示:由杨氏干涉明纹公式知;可得由杨氏干涉暗纹公式,所以k取2,又因为暗纹公式k的取值从0开始,所以k=2对应的是第3极暗纹】4用白光垂直照射一个厚度为,折射率为的空气中的薄膜表面时,反射光中被加强的可见光波长为 。【提示:首先要考虑半波损
9、失。由公式,有,所以在可见光范围内k取2,求得】5用nm的单色光垂直照射牛顿环装置时,第4级暗纹对应的空气膜厚度为 mm。【提示:首先要考虑半波损失,由于只考虑第4级暗纹对应的空气膜厚度,所以此装置是否是牛顿环并不重要,直接利用, k取4(注意k不是从0开始取值的),有】11-20在牛顿环实验中,当用的单色光照射时,测得第1个暗纹与第4个暗纹距离为;当用波长未知的单色光照射时,测得第1个暗纹与第4个暗纹距离为;则所用单色光的波长为 nm。【提示:利用牛顿环暗纹公式,有,同理,则】7在空气中有一劈尖形透明物,其劈尖角,在波长nm的单色光垂直照射下,测得干涉相邻明条纹间距l=0.25cm,此透明材
10、料的折射率n= 。【由劈尖任意相邻明条纹(或暗条纹)之间距离为:,考虑到,有】8波长为的单色光垂直照射在空气劈尖上,劈尖的折射率为,劈尖角为,则第级明纹和第级明纹的间距 。【提示:由】9如果在迈克耳逊干涉仪的可动反射镜移动的过程中,观察到2300 条条纹的移动,则所用光波的波长为 。【提示:条纹移动一条时,对应光程差的变化为一个波长,即,当观察到2300条移过时,光程差的改变量满足:,可得】11-29如果在迈克耳逊干涉仪的一臂放入一个折射率的薄膜,观察到7.0 条条纹的移动,所用光波的波长为,则薄膜的厚度为 。【提示:条纹移动一条时,对应光程差的变化为一个波长,即,再由有:,得】三、计算题1用
11、很薄的云母片(n=1.58)覆盖在双缝实验中的一条缝上,这时屏幕上的零级明条纹移到原来的第七级明条纹的位置上。如果入射光波长为580nm,试问此云母片的厚度为多少?11-10如图所示,一个微波发射器置于岸上,离水面高为d,对岸在离水面高度h处放置一接收器,水面宽度为D,且Dd,Dh。发射器向对面发射波长为l的微波,且l d,求测到极大值时,接收器离地的最小高度。P101例3一射电望远镜的天线设在湖岸上,距湖面的高度为h,对岸地平线上方有一恒星刚在升起,恒星发出波长为的电磁波。试求,当天线测得第一级干涉极大时恒星所在的角位置(提示:作为洛埃镜干涉分析)。11-15利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以测
12、细丝直径。今在长为的劈尖玻璃板上,垂直地射入波长为600 nm的单色光,玻璃板上31条条纹的总宽度为5mm,则细丝直径d为多少?11-21 在牛顿环实验中,当透镜与玻璃间充满某种液体时,第10个亮环的直径由变为,这种液体的折射率是多少?6在一次迈克尔孙干涉仪实验中,当推进可动反射镜时,观察到干涉条纹在视场中移动。当可动反射镜被推进0.187mm时,在视场中某定点共通过了635条暗纹。试由此求所用入射光的波长。大学物理学光的干涉解答一、选择题:( D )( B )( C )( D )( B )( C )( B )( B )( B )( D )( C )( B )( D )( A )三、计算题1解
13、:设云母的厚度为l。有云母时,x=0处的光程差为: ,x=0处为第k=7级明纹时:11-10解:将发射器看成是狭缝光源,类似劳埃镜实验。则狭缝宽度为2d,考虑劳埃镜有半波损失,干涉的明纹条件为:,考虑到取,得第一级明纹,有:P101例3解:,光程差为:,则:,。11-15解:由31条条纹的总宽度为5mm知条纹宽度为:,是空气劈尖,取,则。11-21 解:空气中明环半径为:,介质中中明环半径为:,则,有:。6解:,。大学物理学光的衍射自主学习材料一、选择题:11-4在单缝夫琅和费衍射中,波长为的单色光垂直入射在宽度为的单缝上,对应于衍射角30方向,单缝处波阵面可分成的半波带数目为( B)(A)
14、2个; (B) 3个; (C) 4个; (D) 6个。【提示:根据公式,可判断k=3】2在单缝衍射实验中,缝宽b=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处是亮纹还是暗纹?从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带?( D)(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。【提示:根据公式,可判断k=4,偶数,暗纹】3在夫琅和费单缝衍射实验中,对于给定的入射单色光,当缝宽度变宽,同时使单缝沿垂直于透镜光轴稍微向上平移时,则屏上中央亮纹将: ( C )(A)变窄,同时向上移动; (B) 变宽
15、,不移动;(C)变窄,不移动; (D) 变宽,同时向上移动。【缝宽度变宽,衍射效果减弱;单缝位置上下偏移,衍射图样不变化】4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。【见上题提示】5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 )(A) 向上平移; (B) 向下平移;(C) 不动;(D) 条纹间距变大。【单缝位置上
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- 大学物理学 大学 物理学 干涉 衍射 偏振 练习题
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