普通物理学第五版第17章光学答案

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1、这里是普通物理学第五版1、本答案是对普通物理学第五版第十七章 的答案，本章共19节内容，习题有63题 ，希望大家对不准确的地方提出宝贵意 见 。 2、答案以ppt的格式，没有ppt的童鞋请自 己下一个，有智能手机的同学可以下一 个软件在手机上看的哦，亲们，赶快行 动吧。17-1 在双缝干涉实验中，两缝的间距为 0.6mm，照亮狭缝S 的光杠杆汞弧灯加上绿 色滤光片，在2.5m远处的屏幕上出现干涉条 纹，测得相邻两明条纹中心的距离为2.27 mm。试计算入射光的波长。 返回结束解：由杨氏双缝干涉条件Dxdl=Dxdl=0.602.27 2500=5.4510-4 (mm) =5450 () 返回

2、结束17-2 用很薄的云母片(n=1.58)覆盖在 双缝实验中的一条缝上，这时屏幕上的零级 明条纹移到原来的第七级明条纹的位置上， 如果入射光波长为 l =550 nm。 试问此云 母片的厚度为多少? 返回结束解：设云母片的厚度为e=6.610-6 (m) =0r2r1nee7l=()+r2r11()n7l=e=75.510-7 1.58 11()n7l=e无云母片时放置云母片后联立两式返回结束17-3 在双缝干涉实验装置中，屏幕到 双缝的距高D 远大于双缝之间的距离d，对 于钠黄光(l = 589.3nm)，产生的干涉条纹， 相邻两明纹的角距离(即相邻两明纹对双缝处 的张角)为0.200 。

3、(1)对于什么波长的光，这个双线装置所 得相邻两条纹的角距离比用钠黄光测得的角 距离大10%?(2)假想将此整个装置没入水中(水的折射 率n =133)，用钠黄光照射时，相邻两明条 纹的角距离有多大?返回结束解： dlsinj0 =684.210-4 (nm) l1dsinj =ll1sinj0 sinj =l2lnsin5894sin0.200.220=sinj0 sinj n=sin0.20 1.33 j=0.150=j00.20j=0.220(1)对于钠光对于l1光(2)放入水中后返回结束17-4 (1)用白光垂直入射到间距为d = 0.25mm的双链上，距离缝1.0m处放置屏 幕。求第

4、二级干涉条纹中紫光和红光极大点 的间距(白光的波长范围是400760nm)。 返回结束解：=2.88 (mm) D dl22()=x2x1l11.0(760-400)=2 0.2510-3返回结束17-5 一射电望远镜的天线设在湖岸上， 距湖面高度为h 对岸地平线上方有一恒星刚 在升起，恒星发出波长为l 的电磁波。试求 当天线测得第一级干涉极大时恒星所在的角 位置 q (提示:作为洛埃镜干涉分析) qh返回结束解：qacosl2ld2=+=a22sinq=a2lhsinq=a4qsinq=hlqh2qa返回结束17-6 在杨氏双线实验中，如缝光源与双 缝之间的距离为 D , 缝光源离双缝对称轴

5、 的距离为b, 如图所示(D d )。求在这情 况下明纹的位置。试比较这时的干涉图样和 缝光源在对称轴时的干涉图样。 S1S2SbD D d屏返回结束解：当光源向上移动后的光程差为 d=r2r1 ()dtgqtgj +Db+=d Dxd=r2r1=dsinj=kldDx=()Db+dDx xd=0x=DbD x为k 级新的明条纹位置 原来的光程差为dsinqsinj +d=两式相减得到：n1n2n3所以要考虑半波损失i2sin2ld+=n2n122e2e2=(2.12)2 1sin24502l+=e222l+= e42l+光程差为：k=0,1,2,.明纹条件为：=d= e42l+kl返回结束e

6、=75nm600=8(2k-1)e=65nm520=8(2k-1)对于红光k=0,1,2,.明纹条件为：=d= e42l+kl=e8l(2k-1)膜的厚度为：k=1取对于绿光返回结束17-14 利用劈尖的等厚干涉条纹可以测 量很小的角度，今在很薄的劈尖玻璃板上， 垂直地射入波长为589.3nm的钠光，相邻 暗条纹间距离为5.0mm，玻璃的折射率为 1.52，求此劈尖的夹角。 返回结束已知：qnll 2=21.52510-6 589.3=3.8310-5 (rad) =8返回结束17-15 波长为680nm的平行光垂直地 照射到12cm长的两块玻璃片上，两玻璃片 一边相互接触，另一边被厚0.04

7、8mm的纸 片隔开，试问在这l2cm内呈现多少条明条 纹? 返回结束解：l2lsinq=l2l sinq=d/L2l=d2l=L=680120 20.048=0.85 (mm) Lk =l=141(条)120 0.85已知：l=680nm，L =12cm，d =0.048mmLd q返回结束17-16 一玻璃劈尖的末端的厚度为0.05 mm，折射率为1.50，今用波长为700nm 的平行单色光以300的入射角射到劈尖的上 表面，试求：(1)在玻璃劈尖的上表面所形成的干涉条 纹数目；(2)若以尺寸完全相同的由两玻璃片形成 的空气劈尖代替上述的玻璃劈尖，则所产生 的条纹数目又为多少?返回结束解：k

8、=0,1,2,.=202条kli2sin2l+=n2n122e2k1l=2 2l+n2n12e2sin2300=(1.5)2 120.522+20.0510-470010-970010-9=(1)2 1.520.522+20.0510-470010-970010-9k2=94条若为空气劈尖返回结束17-17 使用单色光来观察牛顿环，测得 某一明环的直径为3.00mm，在它外面第五 个明环的直径为4.60mm，所用平凸透镜的 曲率半径为1.03m，求此单色光的波长。 返回结束解：第k级明环半径2 2=rk2k-1Rl=rk+52(k+5)-12 2Rl2=2k+9Rl=5Rl2rkrk+52l=

9、2rkrk+525R()()+dkdk+5dkdk+5 5R4=()()+rkrk+5rkrk+5 5R=(4.60+3.00)(4.60-3.00) 451030 =5.1910-4 (mm) =590 (nm) 返回结束17-18 一柱面平凹透镜A，曲率半径为R放在 平玻璃片B上，如图所示。现用波长为l 的单色平 行光自上方垂直往下照射，观察A和B间空气薄膜 的反射光的干涉条纹，如空气膜的最大厚度d =2l ，(1)分析干涉条纹的特点(形状、分布、级次高低 )，作图表示明条纹；(2)求明条纹距中心线的距离；(3)共能看到多少条明条纹；(4)若将玻璃片B向下 平移，条纹如何移动?若玻璃片移动

10、了l /4， 问这时还能看到几条明条纹?ABd返回结束解：对于边缘处e =0由于有半波损失为暗纹k=1,2,.e2lkl2+=(2k+1)2le2l2+=k=0,1,2,.暗纹条件：e2=kl=42=l2l取k=4e2l k2+=l=4.52l+=l2 2l明纹最高级数暗纹最高级数4级明纹条件：暗纹9条 明纹8条返回结束(2)设第k级明纹到中心的距离为rkR (d-e)2R2=2rkR2=(d-e)2Rdlk1 2=()R=rk2Rdlk1 2()R(3)若将玻璃片B向下平移，条纹将向外移动返回结束17-19 如图所示，G1和G2是两块块规 (块规 是两个端面经过磨平抛光，达到相互平行的钢质

11、长方体)，G1的长度是标准的，G2是同规格待校 准的复制品(两者的长度差在图中是 夸大的)。G1 和G2放置在平台上，用一块样板平玻璃T 压住。(1)设垂直入射光的波长l =589.3nm， G1与 G2相隔d =5cm，T 与G1以及T 与G2间的干涉条 纹的间隔都是0.5mm。试求G1与G2的长度差;(2)如何判断G1 、G1哪一块比较长一些?(3)如果T与G1间的干涉条 纹的间距是0.5mm，而T与 G2间的干涉 条纹的间距是 0.3mm，则说明了什么问题? G1G2adc baT返回结束解：l2lsina =l2lsina =589.310-6589.310-9 20.510-3hds

12、ina =5 10-2589.310-6=2.9510-5(m) G1G2dhaT返回结束17-20 一实验装置如图所示，一块平玻璃片上 放一滴油，当油滴展开成油膜时，在单色光(波长 l=600nm)垂直照射下，从反射光中观察油膜所形 成的干涉条纹(用读数显微镜观察)，已知玻 璃的折射率 n1=1.50， 油滴的折射率 n2=1.20。(1)当油滴中心最高点与玻璃片的上表面相距 h=l.2mm时，描述所看到的条纹情况，可以看到几 条明条纹?明条纹所在处的油膜的厚度是多?中心 点的明暗如何? (2)当油膜继续推展时， 所看到的条纹情况将如何 变化?中心点的情况如何 变化?Sh返回结束解：nekl

13、2=2nekl=0.25010-6 k(m)=60010-9 21.2k0, 0.250, 0.5, 0.75, 1.00m m因为最大厚度为 h=l.2mm，所以能看到=0,1,2,3,4k当时对应的厚度为的明条纹数为5条。返回结束17-21 迈克耳孙干涉仪可用来测量单 色光的波长，当M2移动距离d=0.3220mm 时，测得某单色光的干涉条纹移过N=1204 条，试求该单色光的波长。 返回结束解： Ndl2=Nd l2=0.32210-3 1024=534.8 (nm)返回结束17-22 常用雅敏干涉仪来测定气体在各种 温度和压力下的折射率干涉仪的光路如图S 为光 源，L为聚光透镜，G1、

14、G2为两块等厚而且互相 平行的玻璃板，T1、T2为等长的两个玻璃管，长 度为 l 进行测量时，先将T1、T2抽空。然后将待 测气体徐徐导入一管中，在 E处观察干涉条纹的 变化，即可求出待测气体的折射率。例如某次测 量某种气体时，将气体徐徐放入T2管中，气体达 到标准状态时，在E处共看到有98条干涉条纹移 动，所用的黄光被长为 589.3nm (真空中) l =20cm。求该气体在 标准状态下的折射率。ESLtlG1G2T2T1返回结束解：l=98nlld=1n=98+l l201081= +985893=1.00029返回结束17-23 迈克耳孙干涉仪可以用来测量光 谱中非常接近的两谱线的波长

15、差，其方法是 先将干涉仪调整到零光程差，再换上被测光 源，这时在视场中出现被测光的清晰的干涉 条纹，然 后沿一个方向移动 M2 ，将会观察 到视场中的干涉条纹逐渐变得模糊以至消失 。如再继续向同一方向移动M2干涉条纹又会 逐渐清晰起来。设 两 次出现最清晰条纹期 间，M2移过的距离为0.289mm，已知光的 波长大约是589nm。试计算两谱线的波长 差l。返回结束其中l2l()+=l2=()l2ll1解：设两谱线的波长差为l开始时两谱线的d =0,因而两者都是极大，视场 中出现清晰的干涉条纹。当调整干涉仪两臂时， 使其光程差为d 时，两谱线又同时达到干涉加强 条件即l1的第 k+1 级与l2的

16、第 k 级重合,干涉条 纹又清晰了。(k+1)kl2ld()=()+=l2l=20.289 k=ll从上式解得返回结束再代入式k=ll从上式解得=2 ll d=6.00210-10 (m) =(5.8910-9 )2 20.28910-3(k+1)kl2ld()=()+=l2l2 lld=得到返回结束17-24 有一单缝，宽a =0.10mm，在 缝后放一焦距为50cm的会聚透镜，用平行 绿光(l = 546.0nm)垂直照射单缝。试求位 于透镜焦面处的屏幕上的中央明条纹及第二 级明纹宽度。 返回结束解：中央明纹的宽度为=5.4610-4 (mm) aDxl2=25.4610-4500 0.1x2=x=2.73