物理学教程第14章 波动光学.doc

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1、一、简单选择题:1光波在介质中传播时,以下关于光程与光程差的描述正确的是( D )(A)光程仅与真空中的波长有关 (B)光程仅与光波传播的几何路径有关(C)光程仅与介质的折射率无关 (D)光程与光波传播的几何路径、介质的折射率都有关2薄膜干涉是常见的光的干涉现象,如油膜、劈尖等,请问干涉条纹产生的区域是在 ( A ) (A)薄膜上表面附近区域 (B)薄膜内部区域 (C)薄膜下表面附近区域 (D)以上都不对3对于光的本性认识,历史上存在着争论,以下哪位科学家首次验证了光具有波动性 ( B )(A)牛顿 (B)托马斯-杨 (C)菲涅耳 (D)劳埃德4杨氏双缝干涉实验是( A )(A)分波阵面法双光

2、束干涉 (B)分振幅法双光束干涉(C)分波阵面法多光束干涉 (D)分振幅法多光束干涉5在研究衍射时,可按光源和显示衍射图样的屏到障碍物的距离,将衍射分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射两类,其中夫琅和费衍射为(C)(A)光源到障碍物有限远,屏到障碍物无限远 (B)光源到障碍物无限远,屏到障碍物有限远 (C)光源和屏到障碍物的距离均为无限远 (D)光源和屏到障碍物的距离均为有限远6牛顿环是由一块曲率半径很大的平凸透镜与一平板玻璃相接触,构成空气劈尖,用单色光垂直入射到空气劈尖中,请问产生干涉条纹的区域是(C )(A)在凸透镜的上表面 (B)在凸透镜内部(C)空气劈尖上表面(即凸透镜凸面)处(D)空气劈尖

3、下表面7关于光的本性的认识,以下现象不能支持波动性的是( A)(A)光电效应现象 (B)光的双缝干涉现象(C)光的薄膜干涉现象 (D)光的单缝衍射现象8两光源是相干光源,它们所满足的条件是: (A )(A)频率相同、振动方向相同、相位差恒定 (B)频率相同、振幅相同、相位差恒定(C)发出的光波传播方向相同、振动方向相同、振幅相同(D)发出的光波传播方向相同、频率相同、相位差恒定9光波的衍射没有声波的衍射显著,这是由于( D )(A)光是电磁波 (B)光速比声速大(C)光有颜色 (D)光波波长比声波波长小得多10根据惠更斯菲涅耳原理,若已知光在某时刻的波阵面为S,则S的前方某点P的光强度决定于波

4、阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的: ( D ) (A) 振动振幅之和; (B) 光强之和; (C) 振动振幅之和的平方; (D) 振动的相干叠加。二、判断题:1光波的相干叠加服从波的叠加原理,不相干叠加不服从波的叠加原理。( )2衍射条纹的分布特点是明暗相间,等间距分布。( )3若将在双缝干涉实验放在水中进行,和空气中相比,相邻条纹间距将减小。( )4劳埃德镜是用波阵面分割的方法来实现光的干涉现象的。( )5. 当光从空气入射到玻璃表面上时,折射光存在半波损失。()6. 对于普通光源,可以获得相干光。( )7白光垂直照射到肥皂膜上,肥皂膜呈彩色,当肥皂膜的厚度趋于零时,从透射光方向观

5、察肥皂膜为透明无色。( )8透镜可以改变光线的传播方向,但不附加光程差。( )9在光栅衍射中,光栅片的狭缝条数越多,明纹越亮。( )10杨氏双缝干涉实验中,两束相干光的获得方法为分振幅的方法。( )11在光栅衍射中,光栅常数越小,明纹越窄,明纹间相隔也越远。()12当光波从一种透明介质入射到另一种透明介质时,会在这两种介质分界面上产生反射和折射,则反射光与折射光必定会产生半波损失。( )13薄膜干涉中的两束相干光是采用了分波阵面法得到的。 ( )三、计算选择题:1把双缝干涉实验装置放在折射率为的水中,两缝间距离为,双缝到屏的距离为(),所用单色光在真空中的波长为,则屏上干涉条纹中相邻明纹间距是

6、: ( A )(A) (B) (C) (D) 2.波长的单色光垂直入射到光栅常数为的平面衍射光栅上,第一级衍射主极大所对应的衍射角j (A)(A)30 (B) 60 (C)45 (D)120 3以波长的白光照射光栅,在它的衍射光谱中,第二级光谱被重叠的范围是:( C ) (A) (B)(C) (D)4在单缝的夫琅禾费衍射实验中,屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分为几个半波带( B )(A)2 (B)6 (C)3 (D)45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的单缝上对应于衍射角j 的方向上若单缝处波面恰好可分成 5个半波带,则衍射角等于 ( B )(A)60 (B)30 (

7、C)45 (D)1506单缝夫琅禾费衍射装置中,设中央明纹的衍射角范围很小若使单缝宽度b变为原来的3/2,同时使入射的单色光的波长l变为原来的3/4,则屏上单缝衍射条纹中央明纹的宽度Dx将变为原来的( D ) (A)3/4 (B)2/3 (C)2 (D)1/27如图所示,折射率为、厚度为的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为和,已知。若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两表面反射的光束与的光程差是(A)(A) (B)(C) (D)8一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0mm的单缝上,在缝后放一焦距为2.0m的凸透镜。已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2

8、.0mm,则入射光波长为(C)(A)100 nm (B)400 nm (C)500 nm (D)600 nm9在真空中波长为的单色光,在折射率为的透明介质中从A沿某路径传播到B,若A、B两点相位差为3/n,则此路径AB的光程为(B ) (A) (B)(C) (D)10真空中波长为的单色光,在折射率为的均匀透明媒质中,从A点沿某一路径传播到B点,路径的长度为。A、B两点光振动相位差记为,则(C )(A)当l (B)当(C)当 (D)当 11一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为的透明薄膜上,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(B)(A)l / 4 (B)l / (

9、4n)(C)l / 2 (D)l / (2n)四、填空题:1. 在杨氏双缝干涉实验中,S1、S2为双缝,S是单色缝光源,若S不动,而在上缝S1后加一很薄的云母片,中央明条纹将向 上 移动。2氟化镁增透膜的折射率为n1,厚度为d,当光垂直由空气(折射率为n0)经增透膜进入玻璃(折射率为n2),且n0n1n2,其反射光的光程差为 2n1d 。3在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e ,波长为l的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差Dj = 。4. 一束波长为l的光线,投射到一双缝上,在屏幕上形成明、暗相间的干涉条纹,那么对应于第一级暗纹

10、的光程差为 。5. 波长为的单色光在折射率为n的媒质中,由a点传到b点相位改变了,则对应的光程差(光程)为 。 五、计算题:1在双缝干涉实验中,波长的单色平行光垂直入射到缝间距的双缝上,屏到双缝的距离。求:(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距; (0.11m)(2)若用一厚度、折射率的云母片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处? (7级)解: (1) (2) , 零级明纹将移到原来第7级明纹处。2使一束水平的氦氖激光器发出的激光()垂直照射一双缝,在缝后2.0m处的墙上观察到中央明纹和第1级明纹的间隔为14cm。求:(1)两缝的间距;()(2)在中央条纹以上还能看到几条明纹。

11、(看到14级条纹)解:(1),得(2),取整得,即还能看到14条明纹。3空气中有一劈形透明膜,其劈尖角,在波长的单色光垂直照射下,测得两相邻干涉明条纹间距,求(1) 此透明材料的折射率;(1.4)(2) 第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差。(750nm)解:(1)劈尖干涉公式,所以 (2)设劈尖厚度为,产生明纹条件为 所以第级明对应的薄膜厚度为 则第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差为 4用复色光垂直照射一薄膜,此薄膜处于空气中,其厚度e =410-7m,折射率为n2 =1.4。试问在可见光范围内(),哪些波长的光在反射时干涉加强? (448nm)解:根据反射光加强条件: 所以

12、在可见光范围之间,有 5为了测定一光栅的光栅常数,用波长的He-Ne激光器光源垂直照射光栅。已知第二级亮条纹出现在45角的方向上,问(1)光栅常数是多大?()(2)此光栅内有多少条缝?(5587条)(3)最多能观察到第几级明纹?一共能看到几条明纹?(0,1,2级)解:(1)光栅方程: 将带入方程得: (2) (3)带入光栅方程可得明纹最大级次: ,所以最多能观察到第2级明纹 加上0级条纹,一共能看到5条明纹 6平行光垂直入射到一宽度a=0. 5mm的单缝上。单缝后面放置一焦距f=0.40 m的透镜,使衍射条纹呈现在位于透镜焦平面的屏幕上。若在距离中央明条纹中心为x=1.20 mm处观察,看到的是第3级明条纹。求(1)入射光波长;(428.6nm)(2)从该方向望去,单缝处的波前被分为几个半波带?(7个)(1)解:单缝衍射明纹出现的条件: 明纹在屏幕上出现的位置:

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