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1、18-22 光学、量子物理习题课,光源和光谱,原子的发光模型,原子光波列,普通光源发光特点,光波列的频谱宽度,第18章主要内容,相干叠加,干涉相长（明）,干涉相消（暗）,平行等间距的明暗相间直条纹,双缝（型）干涉,有些情况要考虑半波损失？,光程差：,薄膜干涉,等倾干涉条纹,等厚干涉条纹,劈尖干涉,牛顿环,内疏外密的圆条纹,内疏外密的圆条纹,平行于劈尖的等间距直条纹,中央级次高，边缘级次,半径越大，级次越高,干涉条件+几何结构决定干涉条纹形状。,?,迈克尔逊干涉仪,相干长度,1. 结构,2. 原理,补偿板,半透半反膜,单缝的夫琅和费衍射,菲涅耳半波带法,asinq = kl,暗纹：,中央明纹（主
2、极大）,角宽度,光栅 多缝干涉,主极大,( k=0,1,2,),光栅暗纹（极小）：,（m= 1 ,2 , m kN）,两相邻的主极大之间有(N-1)条暗纹，有(N-2)条次极大。,第19章主要内容,衍射对双缝、多缝干涉的影响多缝衍射,衍射因子,干涉因子,主极大缺级现象,缝宽 a,缝间距 d,主极大位置分布,主极大光强分布的包络线,光栅的分辨本领,asinq = kl,缺级,圆孔衍射,光学仪器最小分辨角,光学仪器分辨本领,布喇格方程：,X射线的衍射,第20章主要内容,五种偏振态,线偏振光,椭圆偏振光,自然光,部分偏振光,圆偏振光,偏振光,偏振片 马吕斯定律,由反射和折射获得偏振光,布儒斯特定律,
3、当自然光以布儒斯特角 ib 入射到两不同介质的分界面时，其反射光为线偏振光，光振动垂直于入射面, 折射光仍为部分偏振光.,黑体辐射的两个实验定律,普朗克的能量子假说,普朗克公式,热辐射 基尔霍夫定律,第21章主要内容,光电效应,爱因斯坦光量子假设,光的波粒二象性,康普顿散射,反冲电子的动能,氢原子光谱 Bohr理论,巴尔末系: m = 2 ， 可见光,德布罗意物质波假设,物质波的实验验证,第22章主要内容,戴维逊革末实验,波函数及统计解释,粒子的几率密度、几率、粒子数：,波函数应满足的条件：,单值、有限、连续、归一化,不确定度关系,薛定谔方程,定态薛定谔方程,薛定谔方程的应用,一维无限深势阱中
4、的粒子,定态波函数为:,一维散射问题,隧道效应,氢原子量子理论,氢原子中的电子运动状态由四个量子数决定：,主量子数n： n=1, 2, 3,轨道角量子数l：l = 0, 1, 2, (n-1),轨道磁量子数ml：ml=0, 1, 2, , l,自旋磁量子数ms：ms=1/2,（n, l, ml , ms）,塞曼（Zeeman）效应证明轨道角动量的空间量子化,电子的自旋,自旋角动量,自旋量子数,(ms 称为自旋磁量子数),斯特恩盖拉赫实验,1、单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且n1n2n3，l1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差
5、为： (A) 2n2e (B) 2n2 e l1 / (2n1) (C) 2n2e n1l1 / 2 (D) 2n2 e n2l1 / 2,C,2、如图，S1、S2是两个相干光源，它们到P点的距离分别为r1和r2路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于,(A),(B),(C),(D),B,8、在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n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l，则薄膜的厚度是 (A) l / 2 (B) l / (2n) (C) l / n (D
6、) l / 2( n-1),D,14、若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜M移动0.620 mm过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为_nm(1 nm=10-9 m),539.1,26、在如图所示的瑞利干涉仪中，T1、T2是两个长度都是l的气室，波长为l的单色光的缝光源S放在透镜L1的前焦面上，在双缝S1和S2处形成两个同相位的相干光源，用目镜E观察透镜L2焦平面C上的干涉条纹当两气室均为真空时，观察到一组干涉条纹在向气室T2中充入一定量的某种气体的过程中，观察到干涉条纹移动了M条试求出该气体的折射率n (用已知量M，l和l表示出来),3、在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等
7、的若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变)，则 (A) 干涉条纹的间距变宽 (B) 干涉条纹的间距变窄 (C) 干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零 (D) 不再发生干涉现象,C,9、在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹 (A) 间距变大 (B) 间距变小 (C) 不发生变化 (D) 间距不变，但明暗条纹的位置交替变化,C,11、在双缝衍射实验中，若保持双缝S1和S2的中心之间的距离d不变，而把两条缝的宽度a略微加宽，则 单缝衍射的中央主极大变宽，其中所包含的干涉条纹数目变少(B) 单缝衍射的中央主极大变宽，其中所包含的干涉条纹数目变
8、多(C) 单缝衍射的中央主极大变宽，其中所包含的干涉条纹数目不变(D) 单缝衍射的中央主极大变窄，其中所包含的干涉条纹数目变少(E) 单缝衍射的中央主极大变窄，其中所包含的干涉条纹数目变多,D,4、在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为 (A)全明(B)全暗 (C)右半部明，左半部暗 (D)右半部暗，左半部明,D,5、一束波长为l的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 (A) l / 4 (B) l / (4n) (C) l / 2 (D) l / (2n
9、),6、若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹 (A) 中心暗斑变成亮斑 (B) 变疏 (C) 变密 (D) 间距不变,B,C,例、在牛顿环实验中，在平凸透镜的凸面与平板玻璃之间是空气时，第K级明条纹的半径为r0，在平凸透镜的凸面与平板玻璃之间充以某种液体时，第K级明条纹的半径变为r，由此可知该液体的折射率n为： （A） （B） （C） （D） （E） （F）,F,例、右图为一干涉膨胀仪示意图，上下两平行玻璃板用一对热膨胀系数极小的石英柱支撑着，被测样品W在两玻璃板之间，样品上表面与玻璃板下表面间形成一空气劈尖，在以波长为的单色光照射下
10、，可以看到平行的等厚干涉条纹。当W受热膨胀时，条纹将 （A）条纹变密，向右靠拢 （B）条纹变疏，向左展开 （C）条纹疏密不变，向右平移 （D）条纹疏密不变，向左平移,D,7、用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为l的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分,（A）凸起，且高度为l / 4（B）凸起，且高度为l / 2（C）凹陷，且深度为l / 2（D）凹陷，且深度为l / 4,C,例、在用单色光观测等倾干涉的实验中，当平行薄膜厚度e 增厚过程中观测到的圆环形干涉条纹 (a) 收缩、变密 (b
11、) 收缩、变疏 (c) 收缩、疏密不变 (d) 扩展、变密 (e) 扩展、变疏 (f) 扩展、疏密不变,d,例、在牛顿环实验中，观察到的牛顿环的干涉圆环形条纹第9级明条纹所占的面积与第16级明条纹所占的面积之比约为 (a) 9/16 (b) 3/4 (c) 1/1 (d) 4/3 (e) 16/9,c,10、在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为,B,例、波长在400nm到760 nm的白光照在某光栅上，形成如图所示的光栅光谱，该光谱的第二级与第三级部分相重合。试判别下列哪种说法是正确
12、的：增加光栅的光栅常数可将第二级与第三级相重合部分分开 ； (b) 减小光栅的光栅常数可将第二级与第三级相重合部分分开 ； (c) 改变光栅的光栅常数不可能将第二级与第三级相重合部分分开。,c,16、惠更斯引入_的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用_的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯菲涅耳原理,子波干涉,子波,17、波长为l=550 nm(1nm=109m)的单色光垂直入射于光栅常数d=210-4 cm的平面衍射光栅上，可能观察到光谱线的最高级次为第_级,3,18、一束平行单色光垂直入射在一光栅上，若光栅的透明缝宽度a与不透明部分宽度b相等，则可能看到的衍射光谱的级次为_,0，1，3，,19
13、、若光栅的光栅常数d、缝宽a和入射光波长l都保持不变，而使其缝数N增加，则光栅光谱的同级光谱线将变得_,更窄更亮,例、用两平面玻璃片检测金属丝，已知A为标准金属丝，B为待测金属丝。现采用波长为600nm的黄光观测得的干涉图象如右上图所示，可知待测金属丝B与标准金属丝A的误差为_.如将A、B金属丝的位置如右下图所示，请将观测到的相应干涉条纹画在右下图中。,1.6510-6m,例、佘山天文台的一台反射式望远镜的口径d=156cm,假定所观测的星星的光的波长为550nm,则该望远镜能分辨的两颗星对望远镜所张的最小的角度为_度。,4.310-7rad=2.4710-5度,20、如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射已知反射光是完全偏振光，那么折射角r的值为_,p / 2arctg(n2 / n1),21、在以下五个图中，前四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最后一图表示入射光是自然光n1、n2为两种介质的折射率，图中入射角 i0=arctg (n2/n1)，ii0试在图上画出实际存在的折射光线和反射光线，并用点或短线把振动方向表示出来,
