内蒙古工业大学 大学物理 习题作业 答案

大 学 物 理 作 业

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第五章 波动光学

一、选择题

1. 如图所示，已知S1P?r1，S2P?r2则由同相位相干光源S1，S2发出的光波到达观察屏上P点时的光程差为 [ C ]

（A） r2?r1 （B）（r2?n2d2)?(r1?n1d1） （C） ?r2?(n2?1)d2???r1?(n1?1)d1? （D）（r2?n2d1)?(r1－n1d2）

d1 S1 n2 S2 d2 n1 P

2. 用单色光照射一双缝装置，将双缝装置的上边一个缝用折射率 1.40，厚度e = 400nm 的薄玻璃片所遮盖，此时中央明纹移将[ A ]

（A）中央明纹向上移动； （B）中央明纹向下移动； （C）中央明纹不动 ； （D）没有干涉条纹。

3. 用白光源进行双缝实验，若用一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一条缝，则 [ D ]

（A）干涉条纹的宽度将发生变化； （B）产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹； （C）干涉条纹的位置和宽度、亮度均发生变化； （D）不发生干涉条纹。

4. 两块平玻璃构成空气劈尖，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针作微小转动，则干涉条纹 [ A ]

（A）间隔变小；并向棱边方向平移；

（B）间隔变大；并向远离棱边方向平移； （C）间隔不变；并向棱边方向平移； （D）间隔变小；并向远离棱边方向平移；

5. 用光垂直照射薄膜 ，若薄膜折射率n2?1.4，且n1?n2?n3则光从上下两个表面反射时： [ C ]

（A）上表面反射时有半波损失，

下表面反射时没有半波损失； （B）上表面反射时没有半波损失，

下表面反射时有半波损失； （C）上下表面反射时均没有半波损失； （D）上下表面反射时均有半波损失；

6. A、B平玻璃片间形成空气劈尖，波长为?的单色光垂直照射玻璃片。在上下平移A时发现条纹向左移动10条，可以判定： [ B ]

（A）A片上移10?；

A n1 n2 n3 ? e 5 题图

（B）A片上移5? ； （C）A片下移10?； （D）A片下移5? ；

6 题图 B 7. 在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为?的平行光垂直入射到宽度b?5?的单缝上。对应于衍射角为30o的方向，单缝处波面可分成的半波带的数目为[ C ]

（A）3个 （B）4个 （C）5个 （D）8个 8. 从平凸透镜的一方观察牛顿环，如果凸透镜由接触位置上移0.5?过程中有[ A ]

（A）条纹向中心移动，条纹中心先变明又变暗； （B）条纹向中心移动，条纹中心先变暗又变明； （C）条纹向外移动，条纹中心先变明又变暗； （D）条纹向外移动，条纹中心先变暗又变明；

9. 两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一偏振片慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为 [ C ]

（A） 光强单调增加 （B）光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零 （C） 光强先增加，后又减小至零 （D） 光强先增加，后减小，再增加

10. 一束自然光依次入射到两偏振片N1，N2上，当两偏振化方向夹角为45o时，透射光强为

I1，当偏振化方向夹角为60o时，透射光为I2 ，则

I1为 [ B ] I2（A）

1 （B） 2 （C）3 （D）4 2二、填空题

1. 如图所示，利用空气劈尖测细丝直径。已知 L = 2.888×10m ，测得30个条纹间隔总宽度 4.295 ×10m ，入射光波长为589.3nm, 则细丝直径d = 5.94?10m

－3

－2

?52. 一束平行自然光，以 60°角入射平玻璃表面上，若反射光是完全偏振的，则透射光束的折射角是 30° ，玻璃的折射率为 1.732 。

3. 一束自然光入射两个偏振片后，屏幕上出现全暗，若

L d 1题图

在两个偏振片之间插入第三个偏振片，发现屏幕上的光强是入射光强的1/8，则第三个偏振片的偏振化方向和其他两个的夹角为??45

4. 天空中两颗星相对于一望远镜的角距离为5.00?10rad，它们都发出波长为

?6o??600nm的光，望远镜恰好能够分辨出这两颗星，则望远镜的口径为1.46?10?2m?

解：??1.22?D

?1.22?600?10?9D?1.22??1.46?10?2m?6?5.00?105.00?10rad ?64题图

?

5. 在单缝的夫琅禾费衍射实验中，观察到屏上第三级暗纹所对应的单缝处波面可划分为 6 个半波带。若将缝宽缩小一半，原来的第三级暗纹处将是 第一级明 纹。

6. 用n?1.58的透明云母片覆盖杨氏双缝干涉装置的一条缝，若此时原来屏上中央明纹的位置为第五级亮条纹中心，已知光源波长为0.55?m，则云母片的厚度为4.7?10m

?6

7. 用波长为?=6300?10m的激光来垂直照射宽为0.1mm单缝，则屏上中央亮条纹的线宽度 L?6.3?10m?3-10

已知透镜焦距f = 50cm，观察屏置于焦平面上。

解：中央亮条纹的线宽度为：

f?2?50?10?2?6300?10?10L?2??6.3?10?3m?

a0.1三、计算题

1. 在利用牛顿环测未知单色光波长的实验中，用波长 589.3nm 的钠黄光垂直照射，测得第一和第四暗环的距离为 4×10 m 。未知的单色光垂直照射时，测得第一和第四暗环之间的距离为 3.85×10

－3

－3

m 。求未知单色光的波长。

解：暗环半径为：r?kR???

r4?r1?4?1R??1R?4?103 R?1?4?10???(1)3r4??r1??4?2R??2R?3.85?103 R?2?3.85?10???(2)联解（１）（２）得：

3

?142?,??546nm ?23.8522

2. 在杨氏双缝干涉实验中，用波长为5.0×10m的单色光垂直入射到间距为a?0.5mm的双缝上，屏到双缝中心的距离D =1.0m。求： （1）第10级明纹中心的位置；x10=?0.01m （2）条纹宽度；?x=1?10m

（3）用一云母片（n=1.58）遮盖其中一缝，中央明纹移到原来第8级明纹中心处，云母处的厚度是多少？e淮6.9010m

解：

（1） xk??k

-6-7

-3D? a

D?（2） (?x)?k?1?d

（3）

21

未加透明片前，对中央明纹，有：

??r??(r?e)?ne??r2??r1?(n?1)e????r2?r1?0?r2?r1??(n?1)e?8?

3. 用?＝589 nm的单色光垂直照射在宽为3cm，共有5000条缝的光栅上。问：

（1）光栅常数是多少？ （2）第二级主极大的衍射角θ为多少？（3）光屏上可以看到的条纹的最大级数？ （1）光栅常数d=6?10-6m

o（2）第二级主极大的衍射角?2?arcsin0.196?11.3

（3）屏上可以看见的条纹最大级数是10．

解：（1）d=a+b

dsin?（2） ??k?，k?0,1,2,?（3）

4．用旋转检偏器的方法观察由偏振光和自然光组成的部分偏振光，发现由最大光强位置转°

过60后光强减少一半，求该光中自然光光强I1与偏振光光强I2的比值。 解： Imax?d?1??k?1I1?I2 2°

当偏振片的偏振化方向转过60时透射光强为：

I? I1

1111I1?I2cos2600?I1?I2?Imax 2242:I2?1:1

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