高考物理二轮复习专题课件波动光学

•The end！
答案：C
条纹间距
x D
d
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
3.如图，光垂直入射到四个厚度均为e 的薄层上，这些薄层及其上下方介质的折射率都 已在图中给出。薄层的折射率用 n 表示，入射单色光波长用 表示，若薄膜上下表面
两反射光发生相消干涉，波长 满足关系式 2ne k, k 1, 2, 3... 的情况为（ ）
光的干涉
一 相干光的获得
1. 相干条件：振动方向相同、振动频率相同、相位相同或相位差 恒定.
2. 相干光的获得方法
波阵面分割法
振幅分割法
s1
光 * s2 源
光的干涉
二 杨氏双缝干涉
Dd
r d sin
S1 d
r1
B
r2
x
x Dtg D sin d
S2
D
r x
干涉条件
D
r
d
x
D
=
k
k 0,1, 2,
射面的振动大于垂直于入射面的振动 .
布儒斯特角
tgi0
n2 n1
反射光 完全偏振光 ，振动面垂
直于入射面.
折射光 部分偏振光，平行于入
玻璃
射面的振动大于垂直于入射面的振动 .
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
1．如图所示的杨氏双缝干涉实验中，光屏E上出现明暗相间的干涉条纹，若将其中的 一条缝盖住，则（ ） (A) 干涉图样不变； (B) 干涉条纹间距不变，亮纹强度降为原来的一半； (C) 干涉条纹间距不变，亮纹强度降为原来的1/4； (D) 不再出现干涉条纹。
1．波长为 500nm的绿光投射在间距 d为 的双缝上，在距离 180cm处的光屏上形成干涉
条纹，求相邻两个亮纹之间的距离。若改用波长为700nm 的红光投射在此双缝上，两个
相邻亮纹之间的距离又是多少？计算这两种光第二级亮纹位置间的距离。
解： 亮纹的条件为 d x k ，其中 k 0, 1, 2...
面相互平行。一束自然光以入射角i入射，若在两个交界面上的反射光都是线偏振光，则：
（1）入射角i 是多大？（2）折射率 n3 是多大？
解： 据布儒斯特定律 tan i n2 / n1 1.43 i 55.03
在中间介质中的折射角为 r 则 r 90 i
tan r n3 / n2
n3 n2 tan r n2cot i n2n1 / n2 1.00
解：（1） 2d 10 d 2375nm
2
（2） 2nd k
当 k 14
n 1.47
• 三、计算题
波动光学练习题（一）
3.单色平行光垂直入射到单缝上，单缝宽度 b 0.10 mm。缝后的凸透镜焦距为 ，在透镜
的焦平面上 f 2.0 m ，测得中央明条纹两侧的两个第3级暗条纹之间的距离为7.1 cm，
(2k 1)
明 （正向一侧）
暗
条纹位置
x r D =
d
D k
2
d
D (2k 1)
d
2
明 k 0,1, 2,
暗
条纹间距
x D
d
三 薄膜干涉
光的干涉
反射光
透射光
n1 n2 n3
2n2d
2n2d 2
n1 n2 n3
2n2d
2n2d
2
n1
n2 , n3
n2
2n2d
答案：D
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
2.把杨氏双缝干涉实验装置放在折射率为 的水中，两缝间距离为d ，双缝到屏的距离
为D(D d)，所用单色光在水中的波长为 ，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距
离是( )
(A) D / (nd) (B) nD / d (C) D / d (D) n2D / d
arcsin( k )
b b
屏
x o
一 马吕斯定律
I0
光的偏振
I1
I0 2
I1
I2 I1 cos2
马吕斯定律
光的偏振
二 反射光和折射光的偏振
反射光 部分偏振光 ，垂直于入
ii
射面的振动大于平行于入射面的振动 .
n1
n2
玻璃 反射光与折射
光相互垂直
i0 i0 n1
n2
折射光 部分偏振光，平行于入
求入射光的波长。
解： 第3级暗纹 b sin3 3 ，
tan 3
sin 3
3
b
两个第3级暗纹间距
x3
2f
tan3
2f
3
b
b 6f
x3
0.10 103 6 2.0
7.1102
5.9 107 (m)
• 三、计算题
波动光学练习题（一）
4.三种透明介质的折射率分别为 n1 1.00 、n2 1.43 和 n3 ，它们如图所示放置，两界
D
相邻明纹的间距 x D
d
明纹的位置
x D k
d
1 500nm
x1
D d
1
180 102 0.022 102
500 109
4.09 103 m
2 700nm
x2
D d
2
180 102 0.022 102
700 109
5.73103 m
第二级亮纹的间距
x
2
D d
(2
1 )
2
180 102 0.022 102
（C）光是有颜色的；
（D）光的波长比声波小得多。
答案：D
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
7．在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，光源S沿透镜光轴的垂直方向稍微平移，则
（）
（A）衍射条纹移动，条纹宽度不变；
（B）衍射条纹移动，条纹宽度变动；
（C）衍射条纹不动，条纹变宽；
（D）衍射条纹不动，条纹宽度不变。
l
2n
答案：A
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
5.在牛顿环实验装置中，由同种材料制成的、曲率半径为 R 的平凸透镜与平玻璃板在中心
恰好接触，它们之间充满折射率为 n 的透明介质，垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在
真空中的波长为 ，则透射光形成的干涉条纹中第k级暗环半径 rk 的表达式为（ ）。
9.如图所示，M为起偏器，N为检偏器。今以单色自然光垂直入射，实验发现此时通过N
的光强为零。若保持M不动，将N绕 轴转动 ，则在转动过程中通过N的光强变化为
()
(A) 光强始终为零； (B) 光强先增加，后又减小至零； (C) 光强先增加，后减小，然后再增加； (D) 光强先增加，然后减小到不为零的极小值。
2
2n2d
n1 n2 , n3 n2
2n2d 2
2n2d
反射光
n1
d n2
n3
透射光
n1
d n2
n3
光的干涉
四 劈尖（等厚干涉）
2nd =k明k 0,1, 2,2 (2k 1) 暗
相邻明（暗）纹对应的厚度差 2
d
dk 1
dk
2n
很小， tg sin
D / 2n
(700 109
500 109 )
3.27 103 m
• 三、计算题
波动光学练习题（一）
2.两光学平玻璃间夹一细丝构成空气劈尖，上下玻璃的折射率分别为n1和n2，以波长为 500nm的单色光入射，求：（1）第10条明纹中心P处对应的劈尖厚度；（2）在玻璃间充
以某种液体，这时棱边处为明纹中心，P点变为第15条明纹中心，求液体折射率。
答案：B
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
10．一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45o角，则 穿过两个偏振片后的光强I为（ ）
（A） I0 42
（B） I0 4
（C） I 0 2
（D） 2I0 2
答案：B
马吕斯定律 I2 I1 cos2
• 三、计算题
波动光学练习题（一）
(A) (1)和(2)
2ne (2k 1)
2
2
(B) (2)和(3)
(C) (1)和(4)
(D) (3)和(4)
2ne k
答案：C
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
4.两块平板玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射。若两平板玻璃 的夹角稍稍增加，可观测到干涉条纹的（ ）
(A) 间隔变小，并向棱边方向平移； (B) 间隔变大，并向远离棱边方向平移； (C) 间隔不变，向棱边方向平移； (D) 间隔变小，并向远离棱边方向平移。
2,
x f tan f sin 2
f k
暗
x
b k 1, 2,
f (2k 1) 明
b
2
光的衍射
R
L
A
B
中央明纹宽度 其它明纹宽度
P Q
x
o
x0
2
f b
x f
b
光的衍射
二 衍射光栅
光栅方程：明纹位置
(b b' ) sin k
(k 0,1,2,)
bb'
屏上各级明纹位置：
f
x f tan
L l 2nl
θ dn
L
l θ
D
/ 2n
光的干涉
五 牛顿环
明环 半径
r
(k 1) R
2n
(k 1,2,3,)
暗环 半径
r
kR
n
(k 0,1,2,)
n ——介质折射率 R ——透镜曲率半径
d
牛顿环干涉图样
一 单缝衍射
BC bsin k '
2k 2
bsin
2
k (2k
1, 1)
Shanghai Institute of Technology
第6章 波动光学
教学要求
• 1. 掌握光的干涉条件，理解获得相干光的两种方法（分波阵面法和分振幅法）。 • 2. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系；理解在什么情况下反射光有半波
损失；能分析各类干涉实验中干涉条纹间距及明暗条纹的位置（杨氏双缝干涉， 薄膜干涉，劈尖干涉和牛顿环干涉）；
答案：A
其他明纹宽度
x f
b
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
8.波长=550 nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4 cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（ ）。
(A) 2
(B) 3
(C) 4
(D) 5
答案：B
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
(A) rk (k 1 / 2)n R
(B) rk k R / n
(C) rk kn R 答案：D
(D) rk (k 1 / 2) R / n
反射光干涉明环半径公式 r (k 1) R
2n
波动光学练习题（一）
• 一、选择题
6.光波的衍射现象没有声波显著，这是由于（ ）
（A）光波是电磁波，声波是机械波； （B）光波传播速度比声波大；
• 3. 了解惠更斯－菲涅耳原理及其在光衍射现象中的应用，掌握用半波带法分析夫 琅禾费单缝衍射条纹的分布规律。
• 4. 掌握光栅衍射的特点和光栅方程，理解光栅光谱的形成和单缝衍射对条纹形成 的影响。
• 5. 理解自然光、线偏振光和部分偏振光的含义，理解线偏振光的获得及检验方法， 掌握马吕斯定律和布儒斯特定律。