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大学物理波动光学练习题(二)

1在双缝干涉实验中,若单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明纹位于O处,现将光源S向下移动到S′位置,则[ ]•A、中央明纹向上移动,且条纹间距增大•B、中央明纹向上移动,且条纹间距不变•C、中央明纹向下移动,且条纹间距增大•D、中央明纹向下移动,且条纹间距不变正确答案:B2在杨氏双缝干涉实验中,设双缝之间的距离为d = 0.2 mm,屏与双缝间的距离D=1.00 m。

(1)当波长λ = 589.0 nm的单色光垂直入射时,求10 条干涉条纹之间的距离;(2)若以白光入射,将出现彩色条纹,求第二级光谱的宽度。

正确答案:解(1)在杨氏双缝干涉的图样中,其干涉条纹为等距分布的明暗相间的直条纹。

相邻条纹之间的距离为10 条干涉条纹之间有9 个间距,所以10 条干涉条纹之间的距离为(2)第二级彩色条纹光谱宽度是指第二级紫光明纹中心位置到第二级红光明纹中心位置之间的距离。

杨氏双缝干涉明纹的位置为所以第二级光谱的宽度为在双缝干涉实验中,用波长λ=546.1nm的单色光照射,双缝与屏的距离300mm。

测得中央明纹两侧的两个第五级明条纹的间距为12.2mm,求双缝间的距离。

正确答案:解:条纹间距,考虑到中央明纹,两个第五级明条纹间有11条条纹,共有10个条纹间距,因此12.2/10 = 1.22mm,利用公式,代入数据,得双缝间的距离。

4在双缝干涉实验中,两缝间距为0.3mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1.20m的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm。

问所用光的波长为多少,是什么颜色的光?正确答案:解:双缝干涉暗纹位置,第5条暗纹,k = 4,中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm,即2x = 22.78mm,得x = 11.39 mm,因此λ=632.8nm,是红光。

5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.正确答案:C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,则此路径AB的光程为( )•A、•B、•C、•D、•正确答案: A•7在相同的时间内,一束波长为的单色光在空气中和在水中,走过的光程相等。

()正确答案:√在双缝干涉实验中,若使两缝之间的距离减小,则屏幕上干涉条纹间距________,若使单色光波长减小,则干涉条纹间距________。

正确答案:增大;减小答案解析:条纹间距,若使两缝之间的距离减小,则增大;若使单色光波长λ减小,则减小。

如图所示,当单色光垂直入射薄膜时,经上下两表面反射的两束光发生干涉。

当时,其光程差为________;当时,其光程差为________。

正确答案:;+λ/2;当时,单色光垂直入射薄膜,由于,在薄膜上表面反射光将产生半波损失,由于,在薄膜下表面反射光也将产生半波损失,两者相互抵消,无附加光程差,因此光程差为;当时,单色光垂直入射薄膜,由于,在薄膜上表面反射光将产生半波损失,由于,在薄膜下表面反射光将不产生半波损失,整体产生附加光程差λ/2,因此光程差为+λ/2。

10迈克耳孙干涉仪如图所示,假设反射镜M1和M2严格垂直,如果移动反射镜M1,看到的干涉条纹可能发生怎样的变化?(5.0分)•A、可能看到明暗相间的同心圆环变得稀疏•B、可能看到明暗相间的直条纹平移过•C、可能看到明暗相间的直条纹变得稀疏•D、以上都不对•正确答案: A如图所示,两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L,夹在两块平晶的中间,形成空气劈尖,当单色光垂直入射时,产生等厚干涉条纹。

如果滚柱之间的距离L变小,则在L范围内干涉条纹的( )。

(5.0分)•A、数目减少,间距变大.•B、数目不变,间距变小.•C、数目增加,间距变小.•D、数目减少,间距不变.•正确答案: B如图所示,两平面玻璃板构成一空气劈尖,一平面单色光垂直入射到劈尖上,当A板与B板的夹角θ增大时,干涉图样将发生什么变化( )。

(5.0分)•A、干涉条纹间距增大,并向O方向移动.•B、干涉条纹间距减小,并向B方向移动.•C、干涉条纹间距减小,并向O方向移动.•D、干涉条纹间距增大,并向B方向移动.•正确答案: C在折射率n3=1.60的玻璃片表面镀一层折射率n2=1.38的MgF2薄膜作为增透膜。

为了使波长为的光,从折射率=1.00的空气垂直入射到玻璃片上的反射尽可能地减少,薄膜的最小厚度应是()。

(5.0分)•A、250nm•B、181.2nm•C、125nm•D、90.6nm•正确答案: D在迈克尔逊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λ,则薄膜的厚度是()。

(5.0分)•A、λ/2•B、λ/(2n)•C、λ/n•D、λ/2(n-1)•正确答案: D答案解析:设膜的厚度为b,放入透明介质薄膜后,光程增大2(n-1)b,原来是b 由 2(n-1)b=λ,可得:b=λ/2(n-1) 2nb-2b迈克尔孙干涉仪结构如图所示,假设反射镜M1与M2不严格垂直。

移动反射镜M1,看到的干涉条纹可能会发生怎样的变化?( )(5.0分)•A、可能看见明暗相间的同心圆环变得稀疏•B、可能看到明暗相间的直条纹变得稀疏•C、可能看到明暗相间的直条纹平移过•D、以上都不对•正确答案: C如图所示的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( )。

(5.0分)•A、全明•B、全暗•C、右半部明,左半部暗•D、右半部暗,左半部明•正确答案: D如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e,并且n1<n2 ,n2>n3,为入射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的位相差为( )(5.0分)•A、••B、••C、••D、•正确答案:C用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上。

当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹( )。

(5.0分)•A、静止不动.•B、向中心收缩.•C、向外扩张.•D、向右平移.•正确答案: B19两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射.若上面的平玻璃以棱边为轴,沿逆时针方向作微小转动,则干涉条纹的间隔变大,并向远离棱边方向平移。

( )(5.0分)正确答案:×20白光垂直照射在空气中厚度为的玻璃片上,玻璃的折射率为1.50,在可见光范围内(),哪些波长的光反射增强?哪些波长的光透射增强?(12.5分)正确答案:解:(1)反射增强满足即,有(2)透射增强即反射减弱,满足,即,有21在制造珠宝时,为了使人造水晶(n=1.5)具有强反射本领,就在其表面上镀一层一氧化硅(n=2.0)。

要使波长560nm的光反射增强,镀膜层至少应为多厚?(12.5分)正确答案:解: 光垂直入射时,反射光干涉增强,反射光光程差,则当k=1时,膜层厚度最小利用劈尖等厚干涉条纹可以测量很小的角度。

现在很薄的玻璃劈尖上,垂直射入波长为589.3nm的钠黄光,测得相邻暗条纹间距离5.0mm,玻璃的折射率为1.52,求此劈尖的夹角。

(12.5分)正确答案:解:相邻暗条纹间距离劈尖干涉的几何关系为,其中,23用单色光垂直照射来观察牛顿环,测得某一明环的直径为3.00mm,在它外面第5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。

(12.5分)正确答案:解:明纹半径公式,则,二式联立,有24波长为λ的单色光垂直照射在缝宽为a=4λ的单缝上,对应θ=30°衍射角,单缝处的波面可划分为()个半波带数目。

•A、2个•B、4个•C、6个•D、8个•正确答案: B25在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中,将单缝宽度a 稍稍变宽,同时使单缝沿y 轴正方向作微小位移,则屏幕C 上的中央衍射条纹将()。

•A、变窄,同时向上移•B、变窄,同时向下移•C、变窄,不移动•D、变宽,同时向上移•正确答案:C已知单缝宽度,透镜焦距,用和的单色平行光分别垂直照射,求这两种光的第一级明纹离屏中心的距离,以及这两条明纹之间的距离。

正确答案:由单缝衍射明条纹条件,,根据几何关系,屏上距离屏中心x 处的P 点明条纹的衍射角满足公式,由于角很小,有,所以,,和分别代入,得,。

这两条明纹之间的距离为。

27用每毫米内有400 条刻痕的平面透射光栅观察波长为589nm 的钠光谱,则光垂直入射时,最多能观察到几级光谱?()•A、4•B、3•C、2•D、1正确答案:A答案解析:将cita当作Π/2 dsinC=+-k^在通常亮度下,人眼的瞳孔直径为3mm,则人眼对红光()最小分辨角为多少?()A、0.0002684弧度B、0.00056弧度C、0.0003弧度D、0.00025弧度•正确答案:A用波长为624nm的单色光照射一光栅,已知该光栅的缝宽b 为0.012mm,不透明部分的宽度a 为0.029mm,缝数N 为1000条,则单缝衍射图样中央宽度内能看到多少级光谱?()B、1D、3•正确答案:D在通常亮度下,人眼的瞳孔直径为3mm,如果纱窗上两根细丝的距离为2.0mm.则人在多远出恰能分辨(取波长为550nm)?()A、7mC、9mD、10m正确答案:C31光栅是指大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件。

()正确答案:√32光栅分辨本领是指分辨两波长相近的光谱线的能力。

()正确答案:√三.简答题(共1题,14.8分)汽车两盏前灯相距,与观察者相距S = 10 km。

夜间人眼瞳孔直径D = 5.0 mm。

人眼敏感波长为λ= 550 nm,若只考虑人眼的圆孔衍射,求人眼可分辨出汽车两前灯的最小间距。

正确答案:人眼恰能分辨汽车两前灯时,两前灯对人眼所夹的角等于艾里斑的半角宽度,即,可得:34两偏振片紧贴着放在一盏灯的前面,此时没有光透过。

当其中一片转过时,将观察到()•A、透射光光强先增强,然后减弱,最后又增强•B、透射光光强在整个过程中都逐渐增强•C、透射光光强先增强,然后又减少到零•D、透射光光强先增强、然后减弱,又再次增强、然后减弱•正确答案: C自然光以60°的入射角照射到某两种介质交界面时,反射光为线偏振光,则知折射光为•A、线偏振光且折射角是30°•B、部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为的介质•时,折射角是30°•C、部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角•D、部分偏振光且折射角是30°•正确答案: D自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上,反射光是在入射面内振动的线偏振光。

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