波动光学二答案

姓名 __________ 学号 ____________ 《大学物理Ⅱ》答题纸 第十八章

第十二章 波动光学（二） 一. 选择题

[ D ]1. 一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是

(A) 紫光． (B) 绿光． (C) 黄光． (D) 红光． 注:dsin??k?波长越长,偏离中心越远.

[ B ]2. 在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为?的单色光垂直入射在宽度为a＝4??的单缝上，对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 (A) 2 个． (B) 4 个． (C) 6 个． (D) 8 个．

注:asin??4??2

[ B ]3. 一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数(a + b)为下列哪种情况时(a代表每条缝的宽度)，k=3、6、9 等级次的主极大均不出现？

(A) a＋b=2 a． (B) a＋b=3 a． (C) a＋b=4 a． (A) a＋b=6 a．

注:

da?k/k',当此比值

第十三章 光的波动性

内容：1．光波及其相干条件 2．杨氏双缝干涉

3．薄膜干涉 4．迈克尔孙干涉仪 5．单缝衍射 6．光栅衍射 7．X光衍射

8．自然光与偏振光

9．起偏与检偏 3．反射光与折射光的偏振

重点与难点：

1．杨氏双缝干涉 2．等倾干涉； 3．等厚干涉；

4．迈克尔孙干涉仪的应用 5．单缝衍射 6．光栅衍射

7．马吕斯定律； 8．布儒斯特定律； 要求：

1．掌握等倾干涉、等厚干涉的本质； 2．掌握薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉； 3．了解迈克尔孙干涉仪。 4．掌握夫琅和费单缝衍射

5．了解圆孔衍射艾理斑公式及光学仪器的分辨率； 6．掌握光栅衍射的基本规律；

波动光学

一、概念选择题

1. 如图所示，点光源S置于空气中，S到P点的距离为r，若在S与P点之间置一个折射率为n（n＞1），长度为l的介质，此时光由S传到P点的光程为（ D ） （A）r （B）r?l l （C）r?nl （D）r?l(n?1)

· · r 2. 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（ C ） （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。

3. 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（ C ）

（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,光速不同 4. 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

高二物理竞赛（9） 几何光学和波动光学

班级：_____________ 姓名：_________________ 座号：_____________

一、一平凸透镜焦距为f，其平面上镀了银，现在其凸面一侧距它2f处，垂直于主轴放置一高为H的物，其下端在透镜的主轴上（如图所示）。

（1）用作图法画出物经镀银透镜所成的像，并标明该像是虚、是实； （2）用计算法求出此像的位置和大小。

二、有一水平放置的平行平面玻璃板H，厚3.0cm，折射率n=1.5。在其下表面下2.0cm处有一小物S；在玻璃扳上方有一薄凸透镜L，其焦距f=30cm，透镜的主轴与玻璃板面垂直；S位于透镜的主轴上，如图所示。若透镜上方的观察者顺着主轴方向观察到S的像就在S处，问透镜与玻璃板上表面的距离为多少？

1

三、一束平行光沿薄平凸透镜的主光轴入射，经透镜折射后，会聚于透镜f=48cm处，透镜的折射率n=1.5。若将此透镜的凸面镀银，物置于平面前12cm处，求最后所成像的位置。

四、图中，三棱镜的顶角α为60°，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为f=30.0cm的两个完全相同的凸透镜L1和L2。

第九章 波动光学

9.1 在双缝干实验中，波长λ=500nm的单色光入射在缝间距d=2×10m的双缝上，屏到双缝的距离为2m，求：

（1）每条明纹宽度；（2）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；（3）若用一厚度为e=6.6×10m的云母片覆盖其中一缝后，零级明纹移到原来的第7级明纹处；则云母片的折射率是多少？ 解：(1)Δχ

D?=d2?500?10?9=

2?10?4-6

-4

m=5×10m

-3

（2）中央明纹两侧的两条第10级明纹间距为 20Δχ=0.1m

(3)由于e(n-1)=7λ,所以有 n=1+

7?e=1.53

-4

9.2 某单色光照在缝间距为d=2.2×10的杨氏双缝上，屏到双缝的距离为D=1.8m，测出屏上20条明纹之间的距离为9.84×10m，则该单色光的波长是多少？ 解：因为?x?Dy d-2

x?20?x?9.84?10?2m

2.2?10?4?9.84?10?2m?601.3nm 所以??20?1.89.3 白光垂直照射到空气中一厚度e=380nm的肥皂膜(n=1.33)上，在可见光的范围内400～760nm)，哪些波长的光在反射中增强？

解：由于光垂直入射，光程上有半波损失，即2ne+ =kλ时，干涉加强。所以

大学物理Ⅱ习题集

第11章 波动光学

一. 基本要求

1. 解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差与相位差的关系。

2. 能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及等厚、等倾干涉条纹的特点（干涉加强、干涉减弱的条件及明、暗条纹的分布规律；了解迈克耳逊干涉仪的原理。

3. 了解惠更斯——菲涅耳原理；掌握分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。 4. 理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。

5. 理解自然光和偏振光及偏振光的获得方法和检验方法。 6. 理解马吕斯定律和布儒斯特定律。 二. 内容提要

1. 相干光及其获得方法 能产生干涉的光称为相干光。产生光干涉的必要条件是：频率相同；振动方向相同；有恒定的相位差。

获得相干光的基本方法有两种：一种是分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃镜干涉、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等）；另一种是分振幅法（如平行波膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等）。

2. 光程、光程差与相位差的关系 光波在某一介质中所经历的几何路程l与介质对该光波的折射率n的乘积nl称为光波的光学路程，简称光程。若光波先后通过几种介质，其总光程为各分段光程之和。若在界面反射时有半

大学物理 波动光学

一、选择题：（每题3分）

1、在真空中波长为?的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3?，则此路径AB的光程为 (A) 1.5??． (B) 1.5 ?? n．

(C) 1.5 n??． (D) 3??． ［ ］

2、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． ［ ］

3、如图，S1、S2是两个相干光源，它

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第11章 波动光学

一. 基本要求

1. 解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差与相位差的关系。

2. 能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及等厚、等倾干涉条纹的特点（干涉加强、干涉减弱的条件及明、暗条纹的分布规律；了解迈克耳逊干涉仪的原理。

3. 了解惠更斯——菲涅耳原理；掌握分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。 4. 理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。

5. 理解自然光和偏振光及偏振光的获得方法和检验方法。 6. 理解马吕斯定律和布儒斯特定律。 二. 内容提要

1. 相干光及其获得方法 能产生干涉的光称为相干光。产生光干涉的必要条件是：频率相同；振动方向相同；有恒定的相位差。

获得相干光的基本方法有两种：一种是分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃镜干涉、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等）；另一种是分振幅法（如平行波膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等）。

2. 光程、光程差与相位差的关系 光波在某一介质中所经历的几何路程l与介质对该光波的折射率n的乘积nl称为光波的光学路程，简称光程。若光波先后通过几种介质，其总光程为各分段光程之和。若在界面反射时有半

大学物理 波动光学

一、选择题：（每题3分）

1、在真空中波长为?的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3?，则此路径AB的光程为 (A) 1.5??． (B) 1.5 ?? n．

(C) 1.5 n??． (D) 3??． ［ ］

2、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． ［ ］

3、如图，S1、S2是两个相干光源，它

波动光学讨论题

一、观察与讨论下列日常生活中遇到的光的衍射现象：（1）在晚间对着远处的白炽灯泡张开一块手帕，或隔着窗帘看远处的白炽灯，将现象记录下来；（2）通过眼前张开的手帕注视远处的高压水银灯，将看到的现象记录下来。与白炽灯情形相比有何不同？（3）肉眼观察远处的灯，有时会看到它周围有光芒辐射。这种现象是怎样产生的？你同意人的瞳孔是多边形这一说法吗？如何检验？（4）当你瞪大或眯小眼睛时，灯泡周围的辐射光芒有什么变化？晃动或摇摆你的脑袋时，这些光芒有什么变化？这些现象有助于肯定还是否定（3）中提出的解释？（5）当你注视月亮或日光灯时，能看到这些辐射状的光芒吗？对你的观察结果做出解释；（6）将手指并拢贴在眼前，透过指缝看一灯泡发光，记录并解释你观察到的现象；（7）俗话说：“隔着门缝看人，把人看扁（贬）了。”从波动光学的角度看，这句歇后语有道理吗？

二、迈克尔逊干涉仪中反射镜M1和M2的像M2?组成一的等效空气层。（1）当转动摇把使M1平移时，你如何判断等效的空气层在增厚还是增薄？（2）当你看到平行的直线干涉条纹时，怎样判断等效空气层哪边厚哪边薄？（3）如何有意识地调节镜面倾角，使M1、M2?完全平行？（4）根据什么现象，可以比较准确地判断M1、M