第十三章光学题目
衍射角为 5°C,求单缝的宽 度。
解:d sin ? ? (2k'? 1) ? '
2
解:a sin ? ? k?
a?
k? sin ?
?
632.8 ? 10?9 sin 5?
d sin ? ? (2k ? 1) ?
2
7? ? 5? '
22
? 7.26 ? 10?7 (m)
? ? 5? 630 450(nm)
500
700
(2k1 ? 1) 2 ? (2k2 ? 1) 2
5(2k1 ? 1) ? 7(2k2 ? 1)
10k1 ? 14k2 ? 2
故 k1 ? 3 k2 ? 2
500 7 ? 500
e?
(2k1
? 1) 2?
2n油
?
4 ? 1.30
?
673.1(nm)
教材P266 13-15、把一细铁丝夹在两块光学平玻璃之间,形成空气 劈尖,已知钢丝的直径d = 0.048mm,钢丝与劈尖顶点的距离L = 120mm,用波长为 632.8nm的平行光垂直照射在玻璃面上,求, (1)两玻璃面之间的夹角是多少?(2)相邻两明条纹间距是多少?(3) 在这120mm内呈现多少明条纹?
N
?
0.01 1265.6 ? 10?9
?
7900(条)
sin ? ? 2? ? 1
1265.6
不可能,因为对应于第二级亮纹的衍射角为90°。
教材P268 13-26、用波长为 632.8nm的单色光垂直照射一光栅,已 知该光栅的缝宽a = 0.012mm,不透光部分的宽度b = 0.029mm,
2d
2d
d
? ? d ?? x ? 0.3 ? 10?3 ? 22.78 ? 10?3 ? 632.8(nm)
9D
9? 1.2
红光
教材P265 13-10、在劳厄镜装置中, 教材 P266 13-11、在双缝干涉 狭缝光源和它的虚像在离镜左边 20 实验中,两缝分别被折射率
cm的平面内,镜长为 30cm,在镜 为n1和n2的透明薄膜遮盖, 的右边边缘处放置一毛玻璃光屏, 二者的厚度均为 e,波长为 λ 若到镜面的垂直距离为 1.0mm,使 的平行单色光垂直照射到双 用波长 680nm的红光,试计算镜面 缝上,在屏中央处,求两束 右边边缘到第一条明纹中心的距离。 相干光的相位差。
i0 ? arctan1.33 ? 37? ? E 矢量振动面垂直于入射面
d ?3 a
a ? d ? 800(nm) 3
指导P265 3、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纹移到原来的第七级明条纹的位置上。 如果入射光波长为550nm,试求此云母片的厚度为多少? 解:设云母片厚度,由云母片引起的附加光程差为
(2) d sin ? ? k? a sin ? ? ?
d sin ? 0.012 ? 10?3 k ? ? ? 632.8? 10?9
? 18.96
k ? d ? 0.012 ? 0.029 ? 3.42
a
0.012
k ? 3 能看到7条明纹
教材P268 13-27、试设计一透明 教材P269 13-37、从水面上反射出 光栅,当用平行光垂直照射时, 来的太阳光是完全偏振的,则太
解:由于? 50 ? 10?2 m d ? 2 ? 10?3 m
? ? 680 ? 10?9 m
x?
D?
2d
?
50 ? 10?2 ? 680? 10?9 2 ? 2? 10?3
? 8.5? 10?5 (m)
? ? ? ?2? ?r ?
? ?2? (r ? e? n1e) ? (r ? e? n2e) ?
/4
? 151.5
呈现152条明纹
教材 P267 13-22、在夫琅禾费 教材P267 13-23、在单缝夫琅禾费衍 单 缝 衍 射 中 , 以 波 长 λ = 射中,波长为λ的单色光的第三级亮
632.8nm的He-Ne激光垂直照 条纹与λ' = 630nm的单色光的第二级 射时,测得衍射第一极小的 亮条纹恰好重合,计算λ的数值。
教材P265 13-8、在杨氏双缝实验中,两缝间的距离是 0.30mm,用 单色光照射,在离缝 1.2m远的屏上测得两个第5级暗纹间的距离为 22.78mm,问入射光的波长为多少?它是什么颜色的光?
解:暗条纹的位置
x ? ? (2k ? 1) D?
2d
故两个第5级暗纹间距
? x ? 9D? ? (? 9D? ) ? 9D?
求(1)单缝衍射花样的中央明纹角宽度; (2) 单缝衍射花样中央明
纹宽度内能看到的主极大数目; (3)若a = b = 0.006mm,则能看到
哪几级主极大?
解:(1)单缝衍射花样的中央明纹角宽度
(3)
d ?2 a
第二级缺级
?0
?
2?
a
?
2?
632.8? 10?9 0.012 ? 10?3
?
0.1055
可以在衍射角φ = 30°方向上 阳在地平线上的仰角为多大?反
观察到600nm的第二级主极大, 射光中 E矢量的振动面方向是怎
却看不到400nm的第三级主极 样的?
大。 解: d sin ? ? k?
解:
tan i0
?
n2 n1
? 1.33
k? 2 ? 600 d ? sin ? ? sin 30? ? 2400(nm)
解: (1)两玻璃片间的夹角
? ? d ? 0.48 ? 4 ? 10 ? 4 (rad)
L 120
(2)相邻两明条纹间距
l?
? 2n?
?
632.8 ? 10?9 2 ? 1? 4 ? 10? 4
?
7.91? 10? 4 (m)
(3)相邻两明条纹间距
N
?
L? l/4 l
?
120 ? 10?3 ? 7.91? 10?4 7.91? 10? 4
? 2? (n2 ? n1)e ?
教材P266 13-13、在空气中垂直入射的白光从薄油膜上反射,油膜 覆盖在玻璃板上,在可见光谱中观察到 500nm与700nm这两个波
长的光在反射中消失,油的折射率为1.30,玻璃的折射率为1.50,
试求油膜的厚度。
解:
2n油e
?
(2k1
?
1)
500 2
700 2n油e ? (2k2 ? 1) 2
7
教材P268 13-24、为了测定一光栅的光栅常数,用波长λ = 632.8nm 的 He-Ne 激光器光源垂直照射光栅,已知第一级亮条纹出现在 30°的方向上,问这光栅常数是多大?这光栅的 1cm内有多少条 缝?第二级亮条纹是否可能出现?为什么?
解: (a ? b)sin? ? ? k?
? 632.8 (a ? b) ? sin? ? sin 30? ? 1265.6(nm)