第十一章 光学--习题集--教师版

十一章 光学

一、简答题

1、相干光产生的条件是什么?获得相干光的方法有几种?分别是什么? 知识点：相干光 类型： A

答：相干光产生的条件：两束光频率相同，振动方向相同，相位差恒定 获得相干光的方法有两种，分别是振幅分割法和波阵面分割法

2、何谓光程?其物理意义是什么?使用凸透镜能不能引起附加光程差?请给出你的解释?

知识点：光程 光程差的物理意义 类型： A

答：介质折射率n和光在介质内走过的几何路程L的乘积nL叫光程，其物理意义是光程就是把光在媒质中通过的几何路程按相位差相等折合为真空中的路程. 使用凸透镜不能引起附加的光程差

3、什么是等厚干涉?什么是等顷干涉？试各举一例 知识点：干涉的分类 类型： A

答：薄膜厚度 d一定，光程差随入射角 i 变化而变化，同一入射角i 对应同一干涉条纹级次，不同入射角 对应不同条纹级次，这样的干涉叫等顷干涉。 入射角i一定(平行光入射)，光程差随薄膜厚度d变化而变化，同一厚度对应同一干涉条纹不同厚度对应不同干涉条纹，条纹形状与薄膜等厚相同

4、空气中的肥皂泡，随着泡膜的厚度的变薄，膜上将出现颜色，当膜进一步变薄并将破裂时，膜上将出现黑色，试解释之? 知识点：薄膜干涉 类型： B

答：起初肥皂膜泡厚度很大，使得由泡膜上下表面产生的光程差大于光的相干长度，随着泡膜厚度变薄时，当在相干长度内以，泡膜上下表面反射不同波长的可见光叠加，形成彩色条纹，当膜进一步变薄并将破裂时，厚度将趋于零，反射干涉消失，膜上出现黑色。

5、 大多数光学镜头上要镀一层增透膜，在计算增透膜产生的光程差时，并没有加上半波损失，为什么?

知识点：多层介质的干涉 类型： A

答：玻璃表面镀上一层增透薄膜，其折射率介于玻璃和空气之间，比玻璃的折射率小，比空气的折射率大，所以在增透膜的上下表面都有相位的突变，总的附加光程差为零，所以没有半波损失。

一、简答题

1.什么是光的衍射现象？

答：光在传播过程中，遇到障碍物的大小比光的波长大得不多时，会偏离直线路程而会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布，这就是光的衍射现象。 知识点：光的衍射 类型：A

2.简述惠更斯——菲涅尔原理

答：从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，也可相互叠加而产生干涉现象，称为惠更斯——菲涅尔原理。

知识点：惠更斯——菲涅尔原理 类型：A 3、什么是菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射，两者的区别是什么？

答：按光源、衍射物和观察屏三者之间的位置，可将光的衍射分为菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射两大类，如果接收到的衍射条纹在有限距离称为菲涅尔衍射，如果收到的条纹在无限远处称为夫琅禾费衍射

知识点：菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射 类型：A

4.在单缝夫琅禾费衍射中，增大波长与增大缝宽对衍射图样分别产生什么影响？ 答：由中央明纹宽度?x0?2?f?f和其余明纹宽度?x?可知，当增大波长，中央明纹和bb其余明纹宽度都会增大，当增大缝宽中央明纹和其余明纹宽度都会减小。 知识点：夫琅禾费衍射 类型：B

5.什么是光栅衍射中的缺级现象？

答：光栅衍射条纹是由N个狭缝的衍射光相互干涉形成的，对某一衍射角若同时满足主极大条纹公式和单缝衍射暗纹公式，那么在根据主极大条纹公式应该出现主明纹的地方，实际不

出现主明纹，这种现象称为缺级。 知识点：光栅衍射 类型：A

6.光栅衍射和单缝衍射有何区别？ 答：单缝衍射和光栅衍射的区别在于

1.光栅是由许多平行排列的等间距等宽度的狭缝组成，光栅衍射是单缝衍射调制下的多缝干涉；2.从衍射所形成的衍射条纹看，单缝衍射的明纹宽，亮度不够，明纹与明纹间距不明显，不易辨别。而光栅衍射形成的明纹细且明亮，明纹与明纹的间距大，易辨别与测量。 知识点：单缝衍射 光栅衍射 类型：B

6、简述何谓自然光？

答：光是电磁波，包含各个方向的光振动，如果没有哪一个方向的光振动占优势，这样的光称为自然光。

知识点：自然光概念 类型：A 7、简述何谓偏振光？

答：光是电磁波，包含各个方向的光振动，如果只一个方向的光振动，这样的光称为偏振光。

知识点：自然光概念 类型：A 8、简述何谓部分偏振光？

答：光是电磁波，包含各个方向的光振动，如果某一个方向的光振动占优势，这样的光称为部分偏振光。

知识点：自然光概念 类型：A

9、简述布儒斯特定律的主要内容及发生该现象的条件是什么? 二、选择题

1、来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于( )

(A) 白光是由不同波长的光构成的 (B) 两光源发出不同强度的光

(C) 两个光源是独立的，不是相干光源 (D) 不同波长的光速是不同的 知识点：相干光 类型： A 答案：（C） 2、杨氏双缝干涉实验是( )：

(A) 分波阵面法双光束干涉 (B) 分振幅法双光束干涉 (C) 分波阵面法多光束干涉 (D) 分振幅法多光束干涉 知识点：光干涉的分类 类型： A 答案：（A） 3、在相同的时间内，一束波长为?的单色光在空气中和在玻璃中( )： (A) 传播的路程相等，走过的光程相等 (B) 传播的路程相等，走过的光程不相等 (C) 传播的路程不相等，走过的光程相等 (D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等

知识点：光程 类型： A型 答案：（C） 4、光在真空中和介质中传播时，正确的描述是( )：

(A) 波长不变，介质中的波速减小 (B) 介质中的波长变短，波速不变 (C) 频率不变，介质中的波速减小 (D) 介质中的频率减小，波速不变 知识点：光波的特征量 类型： A 答案：（C） 5、如图所示，折射率分别为n2，厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和n3，且n1?n2，n2?n3，若用波长为?的单色光平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束的光程差是( ):

(A) 2n2e (B) 2n2e??2 (C) 2n2e?? (D) 2n2e??2n2

6、在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O处，现将光源S向下移动到示意图中的S?位置，则( )

(A) 中央明纹向上移动，且条纹间距增大 (B) 中央明纹向上移动，且条纹间距不变 (C) 中央明纹向下移动，且条纹间距增大 (D) 中央明纹向下移动，且条纹间距不变

7、真空中波长为?的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l, 则A、B两点光振动位相差记为??, 则( )

(A) 当l?3?(C) 当l?3?2，有???3? (B) 当l?3?2n，有???3n? ，有???3n?

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2n，有???3? (D) 当l?3n?2知识点：光程 相位差 类型： B 答案：（C）

8、一束波长为?的光线，投射到一双缝上，在屏幕上形成明、暗相间的干涉条纹，那么对应于第一级暗纹的光程差为：

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