大学物理波动光学.ppt

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1、大学物理波动光学 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.在相同的时间内，一束波长为在相同的时间内，一束波长为 的单色光在空气中的单色光在空气中和在玻璃中和在玻璃中（A）传播的路程相等，走过的光程相等。）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。）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。）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。）传播的路程不相等，走过的光

2、程不相等。一、选择题一、选择题C （A）（B）（C）（D）2.在双缝干涉实验中，两缝间距为在双缝干涉实验中，两缝间距为d，双缝与屏幕，双缝与屏幕的距离为的距离为D（D d），入射光波长为），入射光波长为 ，屏幕上，屏幕上相邻明条纹之间的距离为相邻明条纹之间的距离为A3.如图所示，用波长为如图所示，用波长为 的单色光照射双缝干涉实的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为验装置，若将一折射率为 n 的透明劈尖插入光线的透明劈尖插入光线 2 中，则当劈尖中，则当劈尖 缓慢地向上移动时（缓慢地向上移动时（只遮住只遮住 S2），），屏上的干涉条纹屏上的干涉条纹（A）间隔变大，向下移动。）间隔变大，向

3、下移动。（B）间隔变小，向上移动。）间隔变小，向上移动。（C）间隔不变，向下移动。）间隔不变，向下移动。（D）间隔不变，向上移动。间隔不变，向上移动。C4.在玻璃（折射率为在玻璃（折射率为1.60）表面镀一层）表面镀一层 MgF2（折射（折射率为率为1.38）薄膜作为增透膜。为了使波长为）薄膜作为增透膜。为了使波长为500nm的光从空气（折射率为的光从空气（折射率为1.00）正入射时尽可能少反）正入射时尽可能少反射，射，MgF2 薄膜的最少厚度应是薄膜的最少厚度应是（A）125nm （B）181nm （C）250nm （D）78.1nm （E）90.6nm E5.用劈尖干涉检验工件的表面。当波

4、长为用劈尖干涉检验工件的表面。当波长为 的单色光垂直入的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图所示，图中每一个条纹弯曲部射时，观察到干涉条纹如图所示，图中每一个条纹弯曲部分的顶点恰好与右边相邻明条纹的直线部分相切，由图可分的顶点恰好与右边相邻明条纹的直线部分相切，由图可判断工件表面：判断工件表面：（A）有一凹陷的槽，深为）有一凹陷的槽，深为 /4.（B）有一凹陷的槽，深为）有一凹陷的槽，深为 /2.（C）有一凸起的梗，高为）有一凸起的梗，高为 /4.（D）有一凸起的梗，高为）有一凸起的梗，高为 /2.D6.在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为

5、为 n 的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长量为一个波长 ，则薄膜的厚度是，则薄膜的厚度是（A）（B）（C）（D）D7.在单缝夫琅和费衍射实验中，若减小缝宽，其在单缝夫琅和费衍射实验中，若减小缝宽，其它条件不变，则中央明条纹它条件不变，则中央明条纹（A）宽度变小；宽度变小；（B）宽度变大；宽度变大；（C）宽度不变，且中心强度也不变；宽度不变，且中心强度也不变；（D）宽度不变，但中心强度变小。宽度不变，但中心强度变小。B8.在单缝夫琅和费衍射实验中，波长在单缝夫琅和费衍射实验中，波长 的单色光垂直的单色光垂直入射在宽度为入射在宽度为a=

6、4 的单缝上，对应于衍射角为的单缝上，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的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为（A）2个个 （B）4个个 （C）6个个 （D）8个个 B二、填空题二、填空题1.在空气中用波长为在空气中用波长为 的单色光进行双缝干涉实验的单色光进行双缝干涉实验时，观测到干涉条纹的间距为时，观测到干涉条纹的间距为1.33mm，当把实验，当把实验装置放在水中时（水的折射率装置放在水中时（水的折射率 n=1.33）,则相邻则相邻明条纹的间距变为明条纹的间距变为 。1mm2.相干光必须满足的条件是：相干光必须满足的条件是：（1）_，（2）_，（3）_.相长干涉

7、的条件是：相长干涉的条件是：_.相消干涉的条件是：相消干涉的条件是：_.频率相同频率相同振动方向相同振动方向相同相位差恒定相位差恒定相干光在相遇点的相位差相干光在相遇点的相位差 =2k，kZ相干光在相遇点的相位差相干光在相遇点的相位差 =(2k+1)，kZ 3.如图所示，若劈形空气膜上表面向上平移，干涉如图所示，若劈形空气膜上表面向上平移，干涉4.条纹发生的变化为条纹发生的变化为_；若劈；若劈形空气膜上表面向右平移，干涉条纹的变化为形空气膜上表面向右平移，干涉条纹的变化为5._；若劈形空气膜的夹；若劈形空气膜的夹角增大，干涉条纹的变化为角增大，干涉条纹的变化为6._。向棱边移动且条纹间距减小，

8、条纹变密。向棱边移动且条纹间距减小，条纹变密。向棱边移动；向棱边移动；向远离棱边移动；向远离棱边移动；4.当白光以入射角当白光以入射角 照射折射率照射折射率n2=1.33的肥皂膜时，反射光呈现黄色（的肥皂膜时，反射光呈现黄色（），），则此肥皂膜的最小厚度应则此肥皂膜的最小厚度应为为 。5.用波长用波长 的单色光垂直照射在如图所示的牛顿环装的单色光垂直照射在如图所示的牛顿环装置上，观察从空气膜上下表面反射光形成的牛顿环。置上，观察从空气膜上下表面反射光形成的牛顿环。若使平凸透镜慢慢地垂直向上移动，从透镜顶点与平若使平凸透镜慢慢地垂直向上移动，从透镜顶点与平面玻璃接触到两者距离为面玻璃接触到两者距

9、离为d 的移动过程中，移过视场的移动过程中，移过视场中某固定观察点的条纹数目等于中某固定观察点的条纹数目等于 。6.在夫琅和费单缝衍射实验中，在夫琅和费单缝衍射实验中，表明，表明在条纹对应衍射角在条纹对应衍射角 的方向上，单缝处的波阵面被的方向上，单缝处的波阵面被分成分成 个半波带，此时在位于透镜焦平面的屏上个半波带，此时在位于透镜焦平面的屏上将形成将形成 纹（明、暗）。若透镜焦距为纹（明、暗）。若透镜焦距为 f,则此则此条纹在透镜焦平面屏上的位置条纹在透镜焦平面屏上的位置 x=。6暗暗7.在单缝衍射中，级次越髙的明条纹，其亮度越在单缝衍射中，级次越髙的明条纹，其亮度越小，原因是小，原因是 。

10、单缝处波前被分成的波带数越多，每单缝处波前被分成的波带数越多，每个波带面积越小。个波带面积越小。8.夫琅和费单缝衍射实验中，设第一级暗纹的衍射夫琅和费单缝衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小，若钠黄光（角很小，若钠黄光（1=589nm）的中央明纹宽度）的中央明纹宽度为为4.0mm，则，则 2=442nm 的篮紫色光的中央明纹宽的篮紫色光的中央明纹宽度为度为 。3mm解：解：三、三、计算题计算题1.用复色光垂直照射一薄膜，此薄膜处于空气中，用复色光垂直照射一薄膜，此薄膜处于空气中，其厚度其厚度 ，折射率为，折射率为n2=1.4。试问在。试问在可见光范围内，哪些波长的光在反射时干涉加强可见光范围内

11、，哪些波长的光在反射时干涉加强？由 得 由此可分别求得相应于k=1,2,3,4的波长为：在可见光范围（400nm-760nm）内，故波长为746.7nm和448nm的两种光在反射时加强。2.在双缝干涉实验中，波长在双缝干涉实验中，波长 =550 mm 的单色平行的单色平行光垂直入射到缝间距光垂直入射到缝间距 d=2104 m 的双缝上，屏到双的双缝上，屏到双缝的距离缝的距离 D=2 m.求：求：（1）中央明纹两侧的两条第中央明纹两侧的两条第10 级明纹中心的间距；级明纹中心的间距；（2）用一厚度用一厚度 e=6.6106 m、折射率、折射率 n=1.58 的的云母片覆盖一缝后，零级明纹将移到原

12、来的第几级明云母片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？纹处？解：解：（1）（2）未加膜未加膜加膜加膜3.如图所示，牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃如图所示，牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃之间有一小缝隙之间有一小缝隙 e0.现用波长为现用波长为 的单色光垂直的单色光垂直照射，已知照射，已知平凸透镜的曲率半径为平凸透镜的曲率半径为 R，求反射光，求反射光形成的牛顿环的各暗环半径。形成的牛顿环的各暗环半径。e0解：解：Rr暗环条件：暗环条件：e4.一束紫色平行光垂直入射到一宽度一束紫色平行光垂直入射到一宽度a=0.5mm的单的单缝上。单缝后面放置一焦距缝上。单缝后面放置一焦距 f=0.40m

13、的透镜，使衍的透镜，使衍射条纹呈现在位于透镜焦平面的屏幕上。若在距射条纹呈现在位于透镜焦平面的屏幕上。若在距离中央明条纹中心为离中央明条纹中心为 x=1.20mm处观察到明条纹，处观察到明条纹，试求入射光波长试求入射光波长 。从该方向望去，单缝处的波。从该方向望去，单缝处的波前被分为几个波带？前被分为几个波带？解：解：令k=1 （红外光）（黄光）（紫光）令k=2 令k=3 入射光是紫色平行光，所以入射光是紫色平行光，所以观观察到的波察到的波长为长为428.6nm即即为为第三第三级级明条明条纹纹。又因。又因k=3，则则所以，所以，对应对应于于这这个衍射方向，可以把个衍射方向，可以把单缝处单缝处的波前分的波前分为为7个波个波带带。