2011年波动光学学位考试总复习三
高中物理波动光学复习题集及答案
高中物理波动光学复习题集及答案复习题一：1. 在出射的等厚玻璃板上有一纵切缝，已知光的波长λ，若缝宽为d，请问当入射角为θ时，通过纵切缝的最大次级最亮光条纹的间距Δy 是多少？答案：通过纵切缝的最大次级最亮光条纹的间距Δy为Δy = (λd) / sinθ。
复习题二：2. 元晖台发射站在电子束传播距离100km处设置接收器，电子速度为3×10^7m/s，求电子束频率为多少？答案：电子束的频率f = v / λ，其中v为电子速度，λ为电子束的波长。
由于速度为3×10^7m/s，传播距离为100km，所以λ = v × t = v × (d / v) = d，其中d为传播距离。
因此，电子束的频率f = v / λ = v / d = 3×10^7m/s / 100km = 3×10^14Hz。
复习题三：3. 在一个干涉环中，两个光波的相位差为π/2，若其中一个波的振幅为A，请问干涉环中最亮处的光波振幅是多少？答案：干涉环中最亮处的光波振幅为A。
复习题四：4. 一束波长为500nm的光垂直入射到一厚度为0.5mm介质中，设折射率为1.5，请问以什么样的波长的光波为干涉最强？答案：以两倍波长的光波为干涉最强。
根据干涉条件，1.5 × λ = 2 × λ'，其中λ为入射波的波长，λ'为介质中的波长。
解方程可得λ' = 0.75λ，即以0.75倍波长的光波为干涉最强。
复习题五：5. 一束波长为600nm的平行光垂直入射到一厚度为5mm的玻璃片上，设折射率为1.5，请问在玻璃片上出现多少级次级最暗条纹？答案：次级最暗条纹的间距为Δy = (λd) / sinθ，其中λ为入射波的波长，d为玻璃片的厚度，θ为玻璃片的折射角。
根据折射定律，sinθ = λ / (λ' / n)，其中λ'为玻璃中的波长，n为玻璃的折射率。
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一、选择题：（每题3 分）1、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 3 ，则此路径 AB 的光程为(A) 1.5 ．(B) 1.5 n．(C) 1.5 n ．(D) 3 ．［］2、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．3、如图， S1、S2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为 r 1 2 1 1 1 和 r ．路径 S P 垂直穿过一块厚度为t ，折射率为 n的介质板，路径S2P 垂直穿过厚度为 t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于(A) (r2 n2t 2 ) (r1 n1t1 ) S1S2［］t1 r1t2Pn1 r2n2(B) [ r2 ( n2 1)t2 ] [ r1 (n1 1)t2 ](C) (r2 n2t 2 ) (r1 n1 t1 )(D) n2 t2 n1t1 ［］4、真空中波长为的单色光，在折射率为n 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l． A、 B 两点光振动相位差记为，则(A) l ＝ 3 / 2，＝3．(B) l＝ 3 / (2n)，＝3n．(C) l ＝ 3 / (2 n)，＝3．(D) l＝ 3n / 2，＝3n．5、如图所示，波长为的平行单色光垂直入射在折射率为n2 的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉．若薄膜厚度为 e，而且 n1＞ n2＞ n3，则两束反射光在相遇点的相位差为(A) 4 n e / ．(B) 2 n e / ．2 2(C) (4 n2 e / ．(D) (2 n2 e / ．［］6、如图所示，折射率为n 、厚度为 e 的透明介质薄膜2的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和 n3，已知 n1＜n2＜ n3．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①与②的光程差是(A) 2 n2 e．(B) 2 n2 e－/ 2 .(C) 2 n2 e－．(D) 2 n2 e－/ (2n2)．7、如图所示，折射率为n 、厚度为 e 的透明介质薄膜的2上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和 n3，已知 n1< n2>n ．若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜3上、下两表面反射的光束(用①与②示意 )的光程差是(A) 2 n e．(B) 2 n e－ / 2.2 2 ［］n1n2 e n3① ②n1n2 en3［］① ②n1n2 e［］8 在双缝干涉实验中，两缝间距为d，双缝与屏幕的距离为 D (D>>d ) ，单色光波长为，屏幕上相邻明条纹之间的距离为(A) D/d ．(B)d/D ．(C) D/(2 d)．(D) d/(2D )．［］9、在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是(A)使屏靠近双缝．(B)使两缝的间距变小．(C)把两个缝的宽度稍微调窄．(D) 改用波长较小的单色光源．［］10、在双缝干涉实验中，光的波长为600 nm ( 1 nm＝ 10－9 m) ，双缝间距为 2 mm ，双缝与屏的间距为300 cm ．在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为(A) 0.45 mm ．(B) 0.9 mm ．(C) 1.2 mm(D) 3.1 mm ．［］11、在双缝干涉实验中， 1 2 距离相等，若单色光源 S 到两缝 S 、S则观察屏上中央明条纹位于图中O 处．现将光源 S 向下移动到示意S1图中的S 位置，则S O(A) 中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变．S S2(B) 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变．(C) 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大．(D)中央明条纹向上移动，且条纹间距增大．［］12、在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹(A)向下平移，且间距不变．(B) 向上平移，且间距不变．(C) 不移动，但间距改变．(D)向上平移，且间距改变．［］13、在双缝干涉实验中，两缝间距离为d，双缝与屏幕之间的距离为 D (D >> d)．波长为的平行单色光垂直照射到双缝上．屏幕上干涉条纹中相邻暗纹之间的距离是(A) 2 D / d．(B) d / D．(C) dD /．(D) D /d．［］14 把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中，两缝间距离为d，双缝到屏的距离为D (D >> d) ，所用单色光在真空中的波长为，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是(A) D / (nd)(B) n D /d．(C) d / (nD )．(D) D / (2 nd)．［］15、一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n 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(A)．(B)/ (4 n)．(C)．(D) / (2n) ．［］大学物理波动光学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，则反射光形成的干涉条纹中暗环半径r k的表达式为(A) r k =k R ．(B) r k =k R / n ．(C) r k =kn R ．(D) r k =k / nR ．［］17、在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为 d 的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了(A) 2 ( n- 1 ) d．(B) 2 nd．(C) 2 ( n- 1 ) d+ / 2 ．(D) nd．(E) ( n- 1 ) d．［］18、在迈克耳孙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，则薄膜的厚度是(A) / 2．(B)/ (2 n)．(C) / n．(D)．［］2 n 119、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为a＝ 4的单缝上，对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为(A) 2个．(B) 4个．(C) 6 个．(D) 8个．20、一束波长为的平行单色光垂直入射到一单缝 AB 上，装置如图．在屏幕 D 上形成衍射图样，如果 P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则［］L DAPBC 的长度为(A)．(B)．(C) 3 / 2 ．(D) 2．［］BCf屏21、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 的光强度决定于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的(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．［］22、波长为的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为 =± / 6，则缝宽的大小为(A) ．(B) ．(C) 2 ．(D) 3 ．［］23、在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹(A) 对应的衍射角变小．(B) 对应的衍射角变大．(C) 对应的衍射角也不变．(D) 光强也不变．［］24、如果单缝夫琅禾费衍射的第一级暗纹发生在衍射角为30°的方位上．所用单色光波长为=500 nm ，则单缝宽度为(A) 2.5 × 10 -m．(B) 1.0 × 10 m．25、一单色平行光束垂直照射在宽度为 1.0 mm 的单缝上， 在缝后放一焦距为 2.0 m 的会聚透镜． 已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为 2.0 mm ，则入射光波长约 为 (1nm=10 - 9m)(A) 100 nm (B) 400 nm(C) 500 nm(D) 600 nm［ ］26、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽，其他条件不变，则中央明条纹(A) 宽度变小． (B) 宽度变大．(C) 宽度不变，且中心强度也不变． (D) 宽度不变，但中心强度增大．［ ］27、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不变，则中央明条纹(A) 宽度变小； (B) 宽度变大；(C) 宽度不变，且中心强度也不变；(D) 宽度不变，但中心强度变小．［ ］28、在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为 的单色光垂直入射到单缝上．对应于衍射角 为 30°的方向上，若单缝处波面可分成 3 个半波带，则缝宽度 a 等于(A) ．(B) 1.5 ．(C) 2 ．(D) 3 ．［ ］29、在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中，设 LC中央明纹的衍射角范围很小．若使单缝宽度a 变为原来的 3，同时使入射的单色光的波长变为原来的 3 /a24，则屏幕 C 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度 x 将变为原来的f(A) 3 / 4 倍．(B) 2 / 3 倍． y(C) 9 / 8 倍． (D) 1 / 2 倍．Ox(E) 2 倍．［］30、测量单色光的波长时，下列方法中哪一种方法最为准确？ (A) 双缝干涉．(B) 牛顿环 ．(C) 单缝衍射． (D) 光栅衍射．［］ 31、一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数(a + b)为下列哪种情况时(a 代表每条缝的宽度 )， k=3、 6、 9 等级次的主极大均不出现？(A) a ＋ b=2 a ．(C) a ＋ b=4 a ．(B) a ＋b=3 a ．(A) a ＋ b=6 a ． ［ ］32、一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远 的是(A) 紫光．(B) 绿光．(C) 黄光．(D) 红光．［］使屏幕上出现更高级次的主极大，应该(A)换一个光栅常数较小的光栅．(B)换一个光栅常数较大的光栅．(C)将光栅向靠近屏幕的方向移动．(D) 将光栅向远离屏幕的方向移动．［］34、若用衍射光栅准确测定一单色可见光的波长，在下列各种光栅常数的光栅中选用哪一种最好？(A) 5.0 × 10 - 1 mm．(B) 1.0 × 10 - 1 mm．(C) 1.0 × 10 - 2 mm．(D) 1.0 × 10 -3 mm ．［］35、在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度 a 和相邻两缝间不透光部分宽度 b 的关系为1(B) a=b ．(A) a= b．2(C) a= 2b．(D) a= 3 b．［］36、在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹．若在两缝后放一个偏振片，则(A)干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强．(B)干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱．(C)干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱．(D) 无干涉条纹．［］37、如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为 I 0 的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为(A) I 0 / 8．(B) I 0 / 4．(C) 3 I0 / 8．(D) 3 I 0 / 4 ．［］38、一束光强为I 0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45°角，则穿过两个偏振片后的光强I 为(A) I0/ 4 2 ．(B) I0 / 4．(C) I 0 / 2．(D) 2 I0/ 2．［］39、如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为 I 0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为(A) I 0 / 8．(B) I 0 / 4．(C) 3 I 0 / 8．(D) 3 I 0 / 4．［］40、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(A)在入射面内振动的完全线偏振光．(B) 平行于入射面的振动占优势的部分偏振光．(C) 垂直于入射面振动的完全线偏振光．(D) 垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光．［］二、填空题：（每题 4 分）41、若一双缝装置的两个缝分别被折射率为n 1和 n2 的两块厚度均为 e 的透明介质所遮盖，此时由双缝分别到屏上原中央极大所在处的两束光的光程差＝_____________________________ ．42、波长为的单色光垂直照射如图所示的透明薄膜．膜厚度为 e，两束反射光的光程差＝n1 = 1.00__________________________ ．n2 = 1.30 en3 = 1.5043、用波长为的单色光垂直照射置于空气中的厚度为 e 折射率为 1.5 的透明薄膜，两束反射光的光程差＝ ________________________ ．44、波长为的平行单色光垂直照射到如图所示的透明薄膜上，膜厚为 e，折射率为 n，透明薄膜放在折射率为n1的媒质中， n1＜ n，则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的相位差＝ __________________ ．45、单色平行光垂直入射到双缝上．观察屏上 P 点到两缝的距离分别为 r1和 r 2．设双缝和屏之间充满折射率为n 的媒质，则 P 点处二相干光线的光程差为________________ ．n1ne n1S1r1pdr 2S246、在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为 1 2 的透明nn 和 n薄膜遮盖，二者的厚度均为e．波长为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＝ _______________________ ．47、如图所示，波长为的平行单色光斜入射到S1距离为 d 的双缝上，入射角为．在图中的屏中央 O 处( S1O S2 O )，两束相干光的相位差为 dO ________________ ．S248、用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是：(1)________________________________________．(2) ________________________________________．49 、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为 1.0 mm ．若整个装置放在水中，干涉条纹的间距将为____________________ mm． ( 设水的折射率为4/3 )屏的距离 D ＝1.2 m ，若测得屏上相邻明条纹间距为 x ＝ 1.5 mm ，则双缝的间距 d ＝ __________________________ ．51、在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，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_________________ ．52、把双缝干涉实验装置放在折射率为 n 的媒质中，双缝到观察屏的距离为 D ，两缝之间的距离为 d (d<<D )，入射光在真空中的波长为 ，则屏上干涉条纹中相 邻明纹的间距是 _______________________ ．53、在双缝干涉实验中，双缝间距为 d ，双缝到屏的距离为 D (D >>d)，测得中央零级明纹与第五级明之间的距离为 x ，则入射光的波长为 _________________ ． 54 、在双缝干涉实验中，若两缝的间距为所用光波波长的N 倍，观察屏到双缝的距离为 D ，则屏上相邻明纹的间距为 _______________ ．55、用 ＝ 600 nm 的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第４个 (不计中央暗斑 )暗环对应的空气膜厚度为_______________________ m ． (1 nm=10 - 9 m)56、在空气中有一劈形透明膜，其劈尖角 ＝ 1.0×10 -4nm 的单色 rad ，在波长 ＝ 700 光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距 l ＝ 0.25 cm ，由此可知此透明材料的折射率n＝ ______________________ ． (1 nm=10 - 9 m)57、用波长为 的单色光垂直照射折射率为 n 2 的劈形膜 (如图 )图中各部分折射率的关系是n 1＜ n 2＜ n 3 ．观察反射光的干涉条纹， n 1n 2 从劈形膜顶开始向右数第 5 条暗条纹中心所对n 3应的厚度 e ＝ ____________________ ．58、用波长为 的单色光垂直照射如图所示的、折射率为n的n 12劈形膜 (n 1 ＞ n 2 ， n 3＞ n 2 )，观察反射光干涉．从劈形膜顶n 2n 3开始，第 2 条明条纹对应的膜厚度e ＝ ___________________ ．59、用波长为 的单色光垂直照射折射率为 n 的劈形膜形成等厚干涉条纹，若测得相邻明条纹的间距为 l ，则劈尖角 ＝ _______________ ．60、用波长为 的单色光垂直照射如图示的劈形膜(n ＞ n ＞ n )，观n 1123察反射光干涉．从劈形膜尖顶开始算起，第 2 条明条纹中心所对应的膜n 2 厚度 e ＝ ___________________________ ．n 361 、已知在迈克耳孙干涉仪中使用波长为 的单色光．在干涉仪的可动反射镜移 动距离 d 的过程中，干涉条纹将移动 ________________ 条．62、在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n，厚度为 d 的透明薄片．插入这块薄片使这条光路的光程改变了_______________ ．63 、在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜移动了距离 d 的过程中，若观察到干涉条纹移动了 N 条，则所用光波的波长=______________ ．64、波长为 600 nm 的单色平行光，垂直入射到缝宽为a= 0.60 mm 的单缝上，缝后有一焦距 f = 60 cm的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样．则：中央明纹的宽度为 __________ ，两个第三级暗纹之间的距离为____________ ． (1 nm= 10﹣9 m)65、 He －Ne 激光器发出=632.8 nm (1nm=10 -9 m)的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝 3 m 远的屏上观察夫琅禾费衍射图样，测得两个第二级暗纹间的距离是 10 cm，则单缝的宽度 a=________ ．66、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_________________ 个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是______________________________ 纹．67、平行单色光垂直入射于单缝上，观察夫琅禾费衍射．若屏上P 点处为第二级暗纹，则单缝处波面相应地可划分为___________ 个半波带．若将单缝宽度缩小一半， P 点处将是 ______________ 级 __________________ 纹．68、波长为的单色光垂直入射在缝宽a=4 的单缝上．对应于衍射角=30 °，单缝处的波面可划分为 ______________ 个半波带．69、惠更斯引入__________________ 的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用______________ 的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯－菲涅耳原理．70、惠更斯－菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各面积元所发出的子波在观察点P 的 _________________ ，决定了 P 点的合振动及光强．71、如果单缝夫琅禾费衍射的第一级暗纹发生在衍射角为30°的方位上，所用单色光波长500 nm (1 nm = 10 9 m)，则单缝宽度为 _____________________m ．72、在单缝夫琅禾费衍射实验中，如果缝宽等于单色入射光波长的 2 倍，则中央明条纹边缘对应的衍射角=______________________ ．73、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为a=2 的单缝上，对应于衍射角为 30 方向，单缝处的波面可分成的半波带数目为________ 个．74、如图所示在单缝的夫琅禾费衍射中波1.5长为 的单色光垂直入射在单缝上．若对应于 A会聚在 P 点的衍射光线在缝宽 a 处的波阵面恰1C 好分成 3 个半波带，图中 AC CD DB ，a2D 则光线 1 和 2 在 P 点的B3 4P相位差为 ______________ ．75、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 a=5 的单缝上．对应于衍射角 的方向上若单缝处波面恰好可分成 5 个半波带，则衍射角 =______________________________ ．76、在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置示意图LC中，用波长为 的单色光垂直入射在单缝上，若P 点是衍射条纹中的中央明纹旁第二个暗条纹的中心，则 A由单缝边缘的 A 、 B 两点分别到Pa达 P 点的衍射光线光程差是__________ ．Bf77、测量未知单缝宽度 a 的一种方法是：用已知波长 的平行光垂直入射在单缝上，在距单缝的距离为D 处测出衍射花样的中央亮纹宽度为 l ( 实验上应保证 D ≈ 103a ，或 D 为几米 )，则由单缝衍射的原理可标出 a 与 ，D ，l 的关系为a =______________________ ．78、某单色光垂直入射到一个每毫米有 800 条刻线的光栅上，如果第一级谱线的 衍射角为 30°，则入射光的波长应为 _________________ ．79、在光学各向异性晶体内部有一确定的方向，沿这一方向寻常光和非常光的 ____________ 相等，这一方向称为晶体的光轴．只具有一个光轴方向的晶体称 为 ______________ 晶体．80、光的干涉和衍射现象反映了光的________性质．光的偏振现像说明光波是__________ 波．三、计算题： （每题 10 分）81、在双缝干涉实验中，所用单色光的波长为600 nm ，双缝间距为 1.2 mm 双缝与屏相距 500 mm ，求相邻干涉明条纹的间距．82、在双缝干涉实验中，双缝与屏间的距离 D ＝ 1.2 m ，双缝间距 d ＝ 0.45 mm ，若测 得屏上干涉条纹相邻明条纹间距为 1.5 mm ，求光源发出的单色光的波长 ．83、用波长为 500 nm (1 nm=10 - 9 m) 的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气 劈形膜上．在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边 l = 1.56 cm 的 A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心．(1) 求此空气劈形膜的劈尖角 ；(2) 改用 600 nm 的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A 处是明条纹还是暗条纹？84、图示一牛顿环装置，设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是R＝ 400 cm．用某单色平行光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环，测得第 5 个明环的半径是 0.30 cm ．A(1) 求入射光的波长．O(2) 设图中 OA＝ 1.00 cm ，求在半径为 OA 的范围内可观察到的明环数目．85、用白光垂直照射置于空气中的厚度为 0.50 m 的玻璃片．玻璃片的折射率为 1.50．在可见光范围内 (400 nm ~ 760 nm) 哪些波长的反射光有最大限度的增强？(1 nm=10 -9 m)86、两块长度10 cm 的平玻璃片，一端互相接触，另一端用厚度为0.004 mm 的纸片隔开，形成空气劈形膜．以波长为500 nm 的平行光垂直照射，观察反射光的等厚干涉条纹，在全部10 cm 的长度内呈现多少条明纹？(1 nm=10 -9 m)87、一平面衍射光栅宽 2 cm，共有8000 条缝，用钠黄光可能出现的各个主极大对应的衍射角．(1nm=10 -9m)88、如图，P1、P2为偏振化方向相互平行的两个偏振片．光强为 I 0的平行自然光垂直入射在P1上．(1) 求通过 P 后的光强 I ．2 (589.3 nm) 垂直入射，试求出II0P 1P3P 2(2) 如果在 P1、P2之间插入第三个偏振片P3，(如图中虚线所示)并测得最后光强I＝ I 0 / 32 ，求： P3的偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角(设为锐角)．89、三个偏振片P 、 P 、 P 顺序叠在一起，P 、 P3 的偏振化方向保持相互垂直，P11 2 3 1与 P2的偏振化方向的夹角为，P2可以入射光线为轴转动．今以强度为I0的单色自然光垂直入射在偏振片上．不考虑偏振片对可透射分量的反射和吸收．(1) 求穿过三个偏振片后的透射光强度I 与角的函数关系式；(2) 试定性画出在P2转动一周的过程中透射光强I 随角变化的函数曲线．90、两个偏振片P1、 P2叠在一起，一束单色线偏振光垂直入射到P1上，其光矢量振动方向与 P1 的偏振化方向之间的夹角固定为30°．当连续穿过 P1、 P2 后的出射光强为最大出射光强的 1 / 4 时， P1 、P2的偏振化方向夹角是多大？91、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为60 o，一束光强为 I 0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成 30°角．(1)求透过每个偏振片后的光束强度；(2)若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度．92、将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成 45 和 90 角．(1)强度为 I 0的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，试求经每一偏振片后的光强和偏振状态．(2)如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？93、如图所示，媒质Ⅰ为空气(n1＝ 1.00) ，Ⅱ为玻璃 (n2＝ 1.60)，两个交界面相互平行．一束自然光由媒质Ⅰ中以ｉi角入射．若使Ⅰ、Ⅱ交界面上的反射光为线偏振光，Ⅰ(1) 入射角 i 是多大？r(2) 图中玻璃上表面处折射角是多大？Ⅱ(3) 在图中玻璃板下表面处的反射光是否也是线偏振I光？94、在水 (折射率 n1＝ 1.33) 和一种玻璃 ( 折射率 n2＝ 1.56 的交界面上，自然光从水中射向玻璃，求起偏角 i 0．若自然光从玻璃中射向水，再求此时的起偏角i0．95、一束自然光由空气入射到某种不透明介质的表面上．今测得此不透明介质的起偏角为 56°，求这种介质的折射率．若把此种介质片放入水 (折射率为 1.33)中，使自然光束自水中入射到该介质片表面上，求此时的起偏角．96、一束自然光以起偏角 i0＝ 48.09°自某透明液体入射到玻璃表面上，若玻璃的折射率为 1.56 ，求：(1)该液体的折射率．(2)折射角．97、一束自然光自空气入射到水(折射率为 1.33)表面上，若反射光是线偏振光，(1)此入射光的入射角为多大？(2)折射角为多大？98、一束自然光自水(折射率为 1.33) 中入射到玻璃表面上(如图 ). 水当入射角为49.5°时，反射光为线偏振光，求玻璃的折射率．玻璃99、一束自然光自水中入射到空气界面上，若水的折射率为1.33，空气的折射率为 1.00，求布儒斯特角．100、一束自然光自空气入射到水面上，若水相对空气的折射率为 1.33 ，求布儒斯特角．大学物理 ------波动光学参考答案一、选择题01-05 ACBCA06-10 ABABB11-15 BBDAB16-20 BADBB21-25 DCBCC26-30 ABD DD31-35 BDBDB36-40 BABAC二、填空题41. ( n 1 n 2 )e or (n 2 n 1 )e ； 42. 2.60e ； 43. 3.0e+λ/2 or 3.0e-λ/2；44. (4ne1) or(4ne 1) ； 45. n( r 2r 1 ) ； 46. 2 (n 2n 1 ) e；47. 2 d sin / ； 48. (1) 使两缝间距变小，（2）使屏与两缝间距变大；49. 0.75 ； 50. 0.45mm ； 51. 变小， 变小； 52.D ； 53.dx； 54. D ；dn 5D N55. 1.2 m ； 56. 1.40 ； 57.9； 58. 3； 59.rad ； 60. ；4n 24n 22nl2n 261. 2d / ； 62. 2(n 1)d ； 63. 2d / N ； 64. 1.2mm ， 3.6mm ；65. 7.60 10 2 mm ；66. 6，第一级明纹； 67. 4，第一， 暗； 68. 4 ；69. 子波， 子波相干叠加； 70. 相干叠加； 71. 10 6 m ； 72.30 0 ； 73.2 ； 74.；75. 300 ； 76. 2 ； 77. 2D / l ； 78. 625nm ；79. 传播速度， 单轴； 80. 波动， 横波。
大学物理 第十一章 波动光学 复习题及答案详解 精品
第十一章 波动光学第一部分一、填空题：1、波长为λ的平行单色光垂直照射到如题4-1图所示的透明薄膜上，膜厚为e ，折射率为n ，透明薄膜放空气中，则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的位相差ϕ∆= 。
2、如题4-2图所示，假设有两个同相的相干点光源1S 和2S ，发出波长为λ的光。
A 是它们连线的中垂线上的一点。
若在1S 与A 之间插入厚度为e 、折射率为n 的薄玻璃片，则两光源发出的光在A 点的位相差ϕ∆= 。
若已知λ=5000A ， 1.5n =，A 点恰为第四级明纹中心，则e = A 。
3、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.00mm 。
若整个装置放在水中，干涉条纹的间距将为 mm 。
（设水的折射率为43）。
4、在空气中有一劈尖形透明物，其劈尖角41.010rad θ-=⨯，在波长7000λ=A 的单色光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距0.25l cm =，此透明材料的折射率n = 。
5、一个平凸透镜的顶点和一个平板玻璃接触，用单色光垂直照射，观察反射光形成的牛顿环，测得第k 级暗环半径为1r 。
现将透镜和玻璃板之间的空气换成某种液体（其折射率小于玻璃的折射率），第k 级暗环的半径变为2r ，由此可知该液体的折射率为 。
6、若在麦克尔逊干涉仪的可动反射镜M 移动0.620mm 的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为 A 。
7、光强均为0I 的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强是。
8、为了获得相干光，双缝干涉采用 方法，劈尖干涉采用 方法。
题4-1图题4-2图 A9、劳埃德镜实验中，光屏中央为 条纹，这是因为产生 。
二、选择题1、在真空中波长为λ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 两点位相差为3π，则此路径AB 的光程为 （ ）（A ）1.5λ （B ）1.5n λ （C ）3λ （D ）1.5n λ2、在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射到宽度为a =4λ的单缝上,对应于衍射角30︒的方向,单缝处波阵面可分成的半波带数目为(A) 2 个. (B) 4个. (C) 6 个. (D) 8个.3、如图4-4所示，用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n 、劈尖角为α 的透明劈尖b 插入光线2中，则当劈尖b 缓慢地向上移动时(只遮住s 2) ，屏C 上的干涉条纹 (A) 间隔变大,向下移动. (B) 间隔变小,向上移动.(C) 间隔不变,向下移动. (D) 间隔不变,向上移动.4、用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则 （ ）（A ）干涉条纹的宽度将发生变化。
大学物理学习课件-2波动光学总复习
1. 单缝衍射
：中央明纹最亮，最宽，是其他明纹宽度的两倍。
RL
1
b
P
x
o
f
中央明纹角宽度
21 2
a
例：11.4
asin0 中央明纹中心
asin2kk干涉相消（暗纹）2k个半波带
asin(2k21) 干涉加强（明纹） (k1,2,3,) 2
2k 1
个半波带
波动光学总复习
基本知识点----光的衍射
（2）在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目。
s1
s d o
r1
r2
s 2 r
f
Bp
x
o
解：（1）dsink
波动光学总复习
例（10）：
一双缝缝距d=0.40mm，两缝宽度都是a=0.08mm，用波长480nm 的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距为f=2.0m的透镜， 求（1）在焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距为多少？ （2）在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目。
2. 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉 条纹的位置.
3. 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.
波动光学总复习
基本知识点----光的干涉
1. （1）光程
L= nr
光程差 L2L1
相位差 Δ 2π Δ
λ
（：光在真空中的波长）
➢ 干涉加强
Δ k, k 0 ,1 ,2 ,
2 k π,k 0 ,1 ,2 ,
(n2n1)d
o
5
d 5 8103nm
n2 n1
解：（1） L2L1 (r 2 d n 2 d ) (r 1 d n 1 d )
波动光学总复习
n2 n1
波动光学练习题
波动光学练习题1. 介绍波动光学是物理学中的一个重要分支，研究光在传播过程中的波动性质。
它深入研究了光的传播和干涉、衍射、偏振、散射等现象，对于理解光的本质和应用具有重要意义。
本文将为大家介绍一些波动光学的练习题，以帮助读者更好地理解相关概念和原理。
2. 题目一：干涉现象一束波长为550nm的单色光以垂直入射的方式照射到一块玻璃薄膜上，该薄膜的折射率为1.5，厚度为500nm，折射率与入射角度无关。
求在此条件下，该薄膜表面反射光的相位差和干涉条纹的间距。
解析：根据菲涅尔公式，入射角为垂直入射的情况下，反射光的相位差为2δ，其中δ为反射光的相位改变：δ = 2πnt/λ其中n为玻璃的折射率，t为薄膜的厚度，λ为入射光的波长。
代入具体数值，可得：δ = 2π * 1.5 * 500 * 10^(-9) / 550 * 10^(-9) ≈ 5.455rad干涉条纹的间距d可以由以下公式计算得到：d = λ / (2sinθ)其中θ为反射光的角度。
由于入射角为垂直入射，故θ = 0，因此d无穷大，即干涉条纹间距无限宽。
3. 题目二：衍射光斑有一束波长为600nm的单色光通过一条宽度为0.1mm的狭缝照射到屏幕上，屏幕距离狭缝的距离为1m。
求衍射光斑的宽度和位置。
解析：根据夫琅禾费衍射公式，衍射光斑的宽度可以由以下公式计算得到：δy = (λL) / (2d)其中δy为衍射光斑的宽度，λ为入射光的波长，L为狭缝到屏幕的距离，d为狭缝的宽度。
代入具体数值，可得：δy = (600 * 10^(-9) * 1) / (2 * 0.1 * 10^(-3)) ≈ 3mm衍射光斑的位置可以由以下公式计算得到：y = (λL) / d其中y为光斑离中心的偏移距离。
代入具体数值，可得：y = (600 * 10^(-9) * 1) / (0.1 * 10^(-3)) ≈ 6mm所以，衍射光斑的宽度为3mm，位置偏移约为6mm。
波动光学复习总结
② 透镜的分辩本领 几何光学：
（经透镜）
物点 象点 物（物点集合） 象（象点集合） （ 经透镜） 波动光学 ： 物点 象斑 衍射限制了透镜的分辨能力。 ③ 瑞利判据（理解）
小孔（直径D）对两个靠近的遥远的点光源的分辨
离得远 可分辨
瑞利判据
刚能分辨
离得太近
不能分辨
④ 最小分辨角及分辩本领
a. 测波长：已知θ、n，测L可得λ b. 测折射率：已知θ、λ，测L可得n
c. 测表面不平度 (p.24 例9-10)
l 2nek + = k l 2
d. 测细小直径、厚度、微小变化
尖劈状肥皂膜的干涉图样(左图为倒象)
劈尖
不规则表面
等厚干涉条纹
白光入射
单色光入射
肥皂膜的等厚干涉条纹
八、牛顿环干涉
反射光是与入射光在薄膜的同侧而透射光与入射光在薄膜两侧五半波损失薄膜干涉的光程差五半波损失薄膜干涉的光程差对反射光对反射光32abbc对透射光对透射光54bccesinsin半波损失半波损失反射无透射有反射无透射有透射无反射有透射无反射有光程差光程差六等倾干涉六等倾干涉增透膜不增反膜见后面习题分析实验装置实验装置丌要求掌握仅需记住各量的含义条纹特点条纹特点等倾条纹即倾角一定时i也一定形状
d 总能化成整数比，出现明纹缺级。 a
例如： d = 4a
干涉明纹（主极大）缺级的级次：
d k k 4k 4,8, a
N=4
-2 I0 单 I单 sin ( /a)
-1
0 1 I N2I0单
2
缺级
-8 -4 0 4 sin 8 ( /d )
单缝衍射和多缝衍射干涉的对比 （d =10a） 单 缝
波动光学复习题
波动光学复习题波动光学复习题波动光学是光学中的一门重要分支，研究光的波动性质以及与物质相互作用的规律。
它涉及到许多重要的概念和理论，如干涉、衍射、偏振等。
下面我们来复习一些波动光学的重要知识点和相关问题。
1. 什么是光的干涉？请解释干涉的条件和干涉的类型。
干涉是指两个或多个波源发出的波在空间中相遇并叠加产生干涉现象的过程。
干涉的条件包括波源的相干性和波的相位差。
波源的相干性要求波源发出的波具有相同的频率、相位和振幅。
波的相位差是指两个波源发出的波在相遇点的相位差。
干涉可以分为两种类型：建立在光的波动性基础上的干涉和建立在光的粒子性基础上的干涉。
前者包括分波前干涉、分波后干涉和多光束干涉；后者包括光的自相干性干涉和光的外相干性干涉。
2. 什么是光的衍射？请解释衍射的条件和衍射的类型。
衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时发生偏离直线传播的现象。
衍射的条件包括波的波长和障碍物或狭缝的尺寸。
当波长接近或小于障碍物或狭缝尺寸的数量级时，衍射现象就会显著。
衍射可以分为两种类型：菲涅尔衍射和菲拉格衍射。
菲涅尔衍射是指波前为平面波的衍射，适用于距离光源较近的情况。
菲拉格衍射是指波前为球面波的衍射，适用于距离光源较远的情况。
3. 什么是光的偏振？请解释偏振的条件和偏振的类型。
偏振是指光波中的电矢量在空间中只沿着一个方向振动的现象。
偏振的条件是光波中的电矢量在某个特定的方向上振动，而在其他方向上的振动被消除。
偏振可以分为两种类型：自然光的偏振和人工偏振。
自然光的偏振是指自然光中的电矢量在各个方向上都有振动，没有特定的偏振方向。
人工偏振是指通过偏振器等人为手段将自然光中的电矢量限制在某个特定方向上振动。
4. 什么是光的相干性？请解释相干性的条件和相干性的类型。
相干性是指波源发出的波在时间和空间上保持一定关系的性质。
相干性的条件包括波源的频率、相位和振幅的稳定性。
波源的频率要求稳定，相位要求相对稳定，振幅要求相对稳定。
相干性可以分为两种类型：时域相干性和空域相干性。
波动光学复习题及答案
第九章波动光学9.1 在双缝干实验中，波长入=500nm的单色光入射在缝间距d=2x 10-4m的双缝上，屏到双缝的距离为2m，求：(1) 每条明纹宽度；(2)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(3)若用一厚度为e=6.6 x 10”m的云母片覆盖其中一缝后，零级明纹移到原来的第7级明纹处；则云母片的折射率是多少？9解：(I) Ax = —= 2 50010 m=5< 10-3md 2 10(2) 中央明纹两侧的两条第10级明纹间距为20 Ax =0.1m(3) 由于e(n-1)=7入,所以有n=1 + — =1.53e9.2 某单色光照在缝间距为d=2.2 x 10-4的杨氏双缝上，屏到双缝的距离为D=1.8m,测出屏上20条明纹之间的距离为9.84 x 10-2m,则该单色光的波长是多少？解：因为x Dyd2x 20 x 9.84 10 m2.2 10 4 9.84 10 2所以601.3 nm20 1.89.3 白光垂直照射到空气中一厚度e=380nm的肥皂膜(n=1.33) 上，在可见光的范围内400〜760nm),哪些波长的光在反射中增强？解：由于光垂直入射，光程上有半波损失，即206+ 2 =''时，干涉加强。
所以入=如2k 1在可见光范围内，k=2时，入=673.9nmk=3 时,入=404.3nm9.4 如题图9.4所示，在双缝实验中入射光的波长为550nm 用一厚度为e=2.85 x 10-4cm的透明薄片盖住s缝，发现中央明纹。
试求：透明薄片的折射率。
解：当用透明薄片盖住S i缝，以单色光照射时，经S i缝的光程，在相同的几何路程下增加了，于是原光程差的中央明纹位置从O 点向上移动，其他条纹随之平动，但条纹宽度不变。
依题意，图中O'为中央明纹的位置，加透明薄片后，①光路的光程为r i e ne * (n 1)e :②光路的光程为D。
因为点是中央明条纹的位置，其光程差为零，所以有 a [r i (n 1)e] 0，即r2 r i (n 1)e⑴在不加透明薄片时，出现中央明条纹的条件为r2r-i k⑵由⑴式和式⑵可得 (n 1)e k所以介质的折射率为k 彳 n1e依题意，代入已知条件和的数值得此介质薄片是云母片9.5如题图9.5所示，在杨氏双缝干涉实验中，已知入射光的波长为550nm ，缝距为d=0.33cm ，缝与屏间距为D=3m 试求:⑴条纹间距；⑵若在缝S 2前盖住e=0.01mm 的平行平面玻璃， 试确定条纹的位移方向和计算位移的公式，又假设已知条纹⑵设在S 2缝前盖住玻璃片前后，第k 级明条纹分别出现在离屏幕3 550 10 2.85 101.58折射率。
波动光学考研试题及答案
波动光学考研试题及答案1. 简述光的干涉现象及其应用。
答案：光的干涉是指两束或多束光波在空间某一点相遇时，它们的振幅相加形成新的光波的现象。
干涉现象可以分为两种类型：相长干涉和相消干涉。
相长干涉发生在两束光波的相位差为0或2π的整数倍时，此时光强增强；相消干涉发生在相位差为π的整数倍时，此时光强减弱。
干涉现象在光学中有着广泛的应用，例如干涉仪用于测量物体的微小位移，干涉滤光片用于光谱分析等。
2. 描述光的衍射现象，并举例说明其在日常生活中的应用。
答案：光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波的传播方向发生偏离直线传播的现象。
衍射现象是波动光学中的重要概念，它说明了光波在遇到障碍物时，光波的波前会弯曲，形成明暗相间的条纹。
衍射现象在日常生活中的应用包括但不限于：CD或DVD的读取、光学显微镜的成像原理、以及激光束通过光纤的传输等。
3. 什么是光的偏振？请解释马吕斯定律。
答案：光的偏振是指光波电场振动方向的特性。
在自然光中，电场振动方向是随机的，而在偏振光中，电场振动方向是有序的，只在一个平面内振动。
马吕斯定律描述了偏振光通过一个偏振片时，透射光强度与偏振片的偏振轴之间角度的关系。
根据马吕斯定律，透射光强度与偏振轴和入射光偏振方向之间夹角的余弦的平方成正比。
4. 简述光的色散现象，并解释为什么天空是蓝色的。
答案：光的色散是指不同波长的光在通过介质时，传播速度不同，导致光波的分离现象。
这种现象通常在光通过棱镜时观察到，不同颜色的光被分散成不同的角度。
天空呈现蓝色是因为大气中的气体分子和其他微粒对短波长的蓝光散射效果更强，使得更多的蓝光到达我们的眼睛。
5. 什么是菲涅尔方程？它在光学中有何应用？答案：菲涅尔方程是描述光波在两种不同介质界面上反射和折射时振幅比的一组方程。
它包括了反射系数和透射系数的计算，可以用来预测光波在界面上的反射和透射情况。
菲涅尔方程在光学设计、薄膜光学、光波导设计等领域有着重要的应用。
光学复习资料(波动光学部分)
一、双光束干涉：1. 如图所示，折射率2 1.2n =的油滴落在3 1.5n =的平板玻璃上，形成一上表面近似于球面的油膜测得油膜中心最高处的高度 1.1m d m μ=，用600nm λ=的单色光垂直照射油膜，求： (1) 油膜周边是暗环还是明环？ (2) 整个油膜可看到几个完整暗环？解：(1)因为光在油膜的上下表面反射时，均发生半波损失，故光程差：22n d δ=在油膜的边缘处，0d =，故0δ=，为亮纹。
(2)产生暗纹的条件是()22212n d j λδ==+，(j 为整数)，故2222113.922m n d n dj λλ=-≤-= 所以暗环最高级3j =，整个油膜可以看到4个完整暗环。
2. 如图所示，这是一种利用干涉条纹的移动来测量气体折射率的原理性结构。
在双缝之一1S 后面置放一长度为l 的透明容器，待测气体徐徐注入容器而使空气逐渐排出，在此过程中，观察者视场中的条纹就将移动，人们可由条纹移动的方向和数目，测定气体的折射率。
(1)若待测气体的折射率大于空气折射率，试预测干涉条纹怎样移动？(2)设l 为2cm ，光波长为589.3nm ，空气折射率为1.000276；往容器内充以氯气，观测到条纹移动了20个，求待测氯气的折射率。
λS1SS 2SPl解：(1) 条纹向上移动。
(2) 光程差变化为：120δλ=()20n n l δ=-根据题意，12δδ= 解得020 1.000865n n lλ=+=3. 如图所示的劳埃德镜装置中，各物理量的数值分别为：2a cm =，3b m =，5c cm =，0.5e mm =。
光波的波长为589.3nm λ=。
试求：(1) 屏上条纹间距； (2)解：(1)劳埃德镜为双光束干涉，两个光源的间距为：2d e = 条纹间距为：1.77a b cy r mm ddλλ++∆=== (2) 干涉区域的线度为：()122121tan tan y y y Oy Oy c b b αα==-=+-e O又2tan e a α=，1tan e a cα=+ 代入得54y mm =条纹数29.76yN y==∆ 可以看到29条条纹。
波动光学复习题答案
波动光学复习题答案1. 光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于光波的相位差引起的光强分布的规律性变化。
在双缝干涉实验中，当两束光波的相位差为零时，会发生构造性干涉，光强最大；当相位差为π时，会发生破坏性干涉，光强最小。
2. 薄膜干涉是指光波在薄膜的前后表面反射后，由于光程差引起的干涉现象。
薄膜干涉的条纹间距与薄膜厚度、光波波长和入射角有关。
3. 光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，会发生弯曲和扩散的现象。
衍射现象说明了光具有波动性。
4. 单缝衍射的衍射图样是一个中心亮斑和两侧的暗条纹交替出现的衍射图样。
中心亮斑的宽度与狭缝宽度成正比，与光波波长成反比。
5. 圆孔衍射的衍射图样是一个中心亮斑和第一暗环的直径与圆孔直径相等，随着远离中心，亮斑的亮度逐渐减弱，暗环的直径逐渐增大。
6. 光的偏振现象是指光波振动方向的选择性。
自然光是无偏振光，而偏振光是只有一个振动方向的光。
偏振片可以改变光的偏振状态。
7. 马吕斯定律描述了偏振光通过偏振片后，透射光的强度与入射光的偏振方向和偏振片的偏振轴之间角度的关系。
当偏振片的偏振轴与入射光的偏振方向平行时，透射光强度最大；当偏振轴与入射光的偏振方向垂直时，透射光强度为零。
8. 布儒斯特定律描述了当偏振光以布儒斯特角入射到透明介质表面时，反射光完全偏振。
布儒斯特角与介质的折射率有关。
9. 光的色散现象是指不同波长的光在介质中传播速度不同，导致光的折射率不同，从而引起光的分离。
色散现象可以通过棱镜或光栅实现。
10. 光的全反射现象是指当光从光密介质入射到光疏介质时，当入射角大于临界角时，光将完全反射回光密介质中，不会发生折射。
临界角的大小与两种介质的折射率有关。
波动光学2011级
波动光学答案一.选择题:⒈ C；⒉ A；⒊ C（应为51.8m）；⒋E；⒌A；⒍E；⒎C；⒏ C；⒐ A；二、填空题1．；光程。
2. ；。
3．频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两束光；将一个光源发出的同一光波列分为两束，使它们在空间经不同路程再相遇而相干；分波前；分振幅。
4．。
5. 暗；明；；。
6. 光疏；光密；反射；l/2；。
7. ；；明。
8. 2； 0.25 ；。
9. ；；1.32 。
10．； 11. ；12. 寻常；非常；光轴； O三、问答题答：⑴将待检光线垂直入射偏振片，并以入射光为轴旋转偏振片，透射光强若不变则为自然光；⑵光强有强弱变化但最弱不为0则为部分偏振光；⑶光强有强弱变化且最弱处光强为0则为全偏光。
四、计算题1. 解：设相邻两条纹间距为l，则l＝b/10, l=sinθ=λ/2, sinθ≈tanθ=d/L2. 解：（1）由已知条件，明纹公式为2n1e+λ/2＝kλ将最高点e＝h 代入得:共有k＝1，2，3，4，5 的5条明纹，对应于k的油膜厚度e k 为：k＝1，e1=90nm; k＝2，e2=270nm; k＝3，e3=450nmk＝4，e4=630nm; k＝5，e5=810nm(2) h＝864nm ，k=5.3为非整数，条纹介于明暗之间，非明非暗条纹。
h＝810nm时k=5，为明纹；h＝720nm时，k=4.5，为暗纹；故条纹变化为：明暗之间→明纹→暗纹。
3.解：（1）斜入射公式（a+b）(sinθ+sinφ）＝kλ当 φ＝π／2，sin＝1时可得最高级次, 一侧:, 最多可看到第九级；另侧 ,最多第三级；（2）（a+b）sinφ＝kλ, 当 φ＝π／2，sin＝1时, 两侧均最多可以看到第六级；（3）光栅方程（a+b）sinφ＝kλ,单缝衍射的暗纹条件asinφ＝k’λ因此缺级为： =3k’, 即衍射条纹的第3，6级缺级由此可以看到0，±1，±2，±4，±5, 共9 条五、附加题：相消条件=>, k=1时D max=1665m。
波动光学复习题
第十二章 波动光学一、选择题1、单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e ，且n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在n 1中的波长，则两束反射光的光程差为(A) 2n 2e ． (B) 2n 2 e - λ1 / (2n 1)．(C) 2n 2 e - n 1 λ1 / 2． (D) 2n 2 e - n 2 λ1 / 2． ［ ］2、 在相同的时间内，一束波长为λ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． ［ ］3、 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是(A) 使屏靠近双缝．(B) 使两缝的间距变小．(C) 把两个缝的宽度稍微调窄．(D) 改用波长较小的单色光源． ［ ］4、 在双缝干涉实验中，屏幕E 上的P 点处是明条纹．若将缝S 2盖住，并在S 1 S 2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M ，如图所示，则此时 (A) P 点处仍为明条纹．(B) P 点处为暗条纹．(C) 不能确定P 点处是明条纹还是暗条纹．(D) 无干涉条纹。
［ ］5、 在双缝干涉实验中，光的波长为600 nm (1 nm ＝10－9 m )，双缝间距为2 mm ，双缝与屏的间距为300 cm ．在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为(A) 0.45 mm ． (B) 0.9 mm ．(C) 1.2 mm (D) 3.1 mm ． ［ ］6、 若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹(A) 中心暗斑变成亮斑． (B) 变疏．(C) 变密． (D) 间距不变． ［ ］7、 如图，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(A) 向右平移． (B) 向中心收缩． (C) 向外扩张． (D) 静止不动．(E) 向左平移． ［ ］8、 在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n ，厚度为d 的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了(A) 2 ( n -1 ) d ． (B) 2nd ．(C) 2 ( n -1 ) d + / 2． (D) nd ．(E) ( n -1 ) d ． ［ ］9、 在如图所示的单缝的夫琅禾费衍射实验中，将单缝Ｋ沿垂直于光的入射方向(沿图中的x 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) 衍射条纹中心不动，条纹变宽.(D) 衍射条纹不动，条纹宽度不变.(E) 衍射条纹中心不动，条纹变窄． ［ ］10、 在如图所示的单缝的夫琅禾费衍射实验中，将单缝Ｋ沿垂直于光的入射方向(沿图中的x 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) 衍射条纹中心不动，条纹变宽.(D) 衍射条纹不动，条纹宽度不变.(E) 衍射条纹中心不动，条纹变窄． ［ ］11、 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹(A) 间距变大．(B) 间距变小．(C) 不发生变化．(D) 间距不变，但明暗条纹的位置交替变化． ［ ］12、 一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数(a + b )为下列哪种情况时(a 代表每条缝的宽度)，k =3、6、9 等级次的主极大均不出现？(A) a ＋b =2 a ． (B) a ＋b =3 a ．(C) a ＋b =4 a ． (A) a ＋b =6 a ． ［ ］13、 设光栅平面、透镜均与屏幕平行．则当入射的平行单色光从垂直于光栅平面入射变为斜入射时，能观察到的光谱线的最高级次k(A) 变小． (B) 变大．(C) 不变． (D) 的改变无法确定． ［ ］14、一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是(A) 紫光． (B) 绿光． (C) 黄光． (D) 红光． ［ ］2 S2 S15、在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹．若在两缝后放一个偏振片，则(A) 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强．(B) 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱．(C) 干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱．(D) 无干涉条纹． ［ ］16、一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为(A) 1 / 2． (B) 1 / 3．(C) 1 / 4． (D) 1 / 5． ［ ］ 17 、 光强为I 0的自然光依次通过两个偏振片P 1和P 2．若P 1和P 2的偏振化方向的夹角α＝30°，则透射偏振光的强度I 是(A) I 0 / 4．(B)3I 0 / 4． (C)3I 0 / 2． (D) I 0 / 8． (E) 3I 0 / 8． ［ ］18、如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为(A) I 0 / 8． (B) I 0 / 4．(C) 3 I 0 / 8． (D) 3 I 0 /4． ［ ］19、一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i 0，则在界面2的反射光(A) 是自然光．(B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面．(C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面．(D) 是部分偏振光． ［ ］20、ABCD 为一块方解石的一个截面，AB 为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交线．光轴方向在纸面内且与AB 成一锐角θ，如图所示．一束平行的单色自然光垂直于AB 端面入射．在方解石内折射光分解为o 光和e 光，o 光和e 光的(A) 传播方向相同，电场强度的振动方向互相垂直．(B) 传播方向相同，电场强度的振动方向不互相垂直． (C) 传播方向不同，电场强度的振动方向互相垂直．(D) 传播方向不同，电场强度的振动方向不互相垂直． ［ ］二、填空题 D21、 如图所示，假设有两个同相的相干点光源S 1和S 2，发出波长为λ的光．A 是它们连线的中垂线上的一点．若在S 1与A 之间插入厚度为e 、折射率为n 的薄玻璃片，则两光源发出的光在A 点的相位差∆φ＝________．若已知λ＝500 nm ，n ＝1.5，A 点恰为第四级明纹中心，则e ＝_____________nm ．-922、 如图，在双缝干涉实验中，若把一厚度为e 、折射率为n 的薄云母片覆盖在S 1缝上，中央明条纹将向__________移动；覆盖云母片后，两束相干光至原中央明纹O 处的光程差为__________________．23、 一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0 mm．若整个装置放在水中，干涉条纹的间距将为____________________mm ．(设水的折射率为4/3)24、 在双缝干涉实验中，所用光波波长λ＝5.461×10–4 mm ，双缝与屏间的距离D ＝300 mm ，双缝间距为d ＝0.134 mm ，则中央明条纹两侧的两个第三级明条纹之间的距离为__________________________．25、用λ＝600 nm 的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第４个(不计中央暗斑)暗环对应的空气膜厚度为_______________________μm ．(1 nm=10-9 m)26、 图a 为一块光学平板玻璃与一个加工过的平面一端接触，构成的空气劈尖，用波长为λ的单色光垂直照射．看到反射光干涉条纹(实线为暗条纹)如图b 所示．则干涉条纹上A 点处所对应的空气薄膜厚度为e ＝________．27、 一个平凸透镜的顶点和一平板玻璃接触，用单色光垂直照射，观察反射光形成的牛顿环，测得中央暗斑外第k 个暗环半径为r 1．现将透镜和玻璃板之间的空气换成某种液体(其折射率小于玻璃的折射率)，第k 个暗环的半径变为r 2，由此可知该液体的折射率为____________________．28、 已知在迈克耳孙干涉仪中使用波长为λ的单色光．在干涉仪的可动反射镜移 动距离d 的过程中，干涉条纹将移动________________条．29、 He －Ne 激光器发出λ=632.8 nm (1nm=10-9 m)的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝3 m 远的屏上观察夫琅禾费衍射图样，测得两个第二级暗纹间的距离是10 cm ，则单缝的宽度a =________．30、 平行单色光垂直入射于单缝上，观察夫琅禾费衍射．若屏上P 点处为第二级暗纹，则单缝处波面相应地可划分为___________ 个半波带．若将单缝宽度 缩小一半，P 点处将是______________级__________________纹．31、 一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹．若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第 _____________级和第____________级谱线．32、 波长为λ=550 nm (1nm=10-9m )的单色光垂直入射于光栅常数d =2×10-4 cm S 图b 图a的平面衍射光栅上，可能观察到光谱线的最高级次为第________________级．33、若波长为625 nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上时，则第一级谱线的衍射角为______________________．34、衍射光栅主极大公式(a＋b) sinϕ＝±kλ，k＝0,1,2……．在k＝2的方向上第一条缝与第六条缝对应点发出的两条衍射光的光程差δ＝___________________．35、用波长为546.1 nm(1 nm =10-9 m)的平行单色光垂直照射在一透射光栅上，在分光计上测得第一级光谱线的衍射角为θ =30°．则该光栅每一毫米上有_____条刻痕．36、两个偏振片叠放在一起，强度为I0的自然光垂直入射其上，若通过两个偏振片后的光强为8/I，则此两偏振片的偏振化方向间的夹角(取锐角)是_________，若在两片之间再插入一片偏振片，其偏振化方向与前后两片的偏振化方向的夹角（取锐角）相等．则通过三个偏振片后的透射光强度为____________．37、如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射．已知反射光是完全偏振光，那么折射角r的值为_______________________．38、应用布儒斯特定律可以测介质的折射率.今测得此介质的起偏振角i0＝56.0，这种物质的折射率为_________________．39、某一块火石玻璃的折射率是1.65，现将这块玻璃浸没在水中（n=1.33）。
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波动光学总复习三 晶体光学基础与光的偏振
一、
1、一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振化方向成45°角．已知通过此两偏振片后的光强为I ，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为____． 2I
2、一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为[ ]
(A) 1 / 2． (B) 1 / 3． (C) 1 / 4． (D) 1 / 5． A
3、请解释说明马吕斯定律？
答：θ212cos I I =，所表达的线偏光通过检偏器后透射光强随θ角变化的这种规律，
叫做马吕斯定律。
4、一束光强为I 0的自然光，相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后，出射光的光强为I ＝I 0 / 8．已知P 1和P 2的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P 2，要使出射光的光强为零，P 2最少要转过的角度是
(A) 30°． (B) 45°． (C) 60°． (D) 90°． [ ] B
5、一束光强为I 0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45°角，则穿过两个偏振片后的光强I 为
(A) 4/0I 2 ． (B) I 0 / 4． (C) I 0 / 2． (D) 2I 0 / 2． [ ] B
6、自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全线偏振光，则知折射光为
(A) 完全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3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°．
D
二、
1、强度为I 0的一束光，垂直入射到两个叠在一起的偏振片上,这两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为60°.若这束入射光是强度相等的线偏振光和自然光混合而成的，且线偏振光的光矢量振动方向与此二偏振片的偏振化方向皆成30°角，求：透过每个偏振片后的光束强度． 解：透过第一个偏振片后的光强为
2001cos 212121⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=I I I 30°＝5I 0 / 8
透过第二个偏振片后的光强I 2＝( 5I 0 / 8 )cos 260°＝5I 0 / 32
2、两个偏振片叠在一起，在它们的偏振化方向成λ1＝30°时，观测一束单色自然光．又在λ2＝45°时，观测另一束单色自然光．若两次所测得的透射光强度相等，求：两次入射自然光的强度之比．
解：令I 1和I 2分别为两入射光束的光强．透过起偏器后，光的强度分别为I 1 / 2
和I 2 / 2马吕斯定律，透过检偏器的光强分别为
1211
cos 21αI I =', 2222cos 21αI I =' 按题意，21I I '='，于是 222121c o s 2
1c o s 21ααI I =
得 3/2c o s /c o s /221221==ααI I
3、有三个偏振片叠在一起．已知第一个偏振片与第三个偏振片的偏振化方向相
互垂直．一束光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上，已知通过三个偏振片后的光强为I 0 / 16．求：第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间的夹角． 解：
设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向间的夹角为θ．透过第一个偏振片后的光强
I 1＝I 0 / 2．
透过第二个偏振片后的光强为I 2，由马吕斯定律，
I 2＝(I 0 /2)cos 2θ
透过第三个偏振片的光强为I 3，
I 3 ＝I 2 cos 2(90°－θ ) = (I 0 / 2) cos 2θ sin 2θ = (I 0 / 8)sin 22θ 由题意知
I 3＝I 2 / 16 所以
sin 22θ = 1 / 2，
()
2/2sin 2
11-=θ＝22.5°
5、两个偏振方向正交放置的偏振片，以光强为I0的自然单色光照射，若在
其中插入另一块偏振片，求：
(1) 若透过的光强为I0 /8，插入的偏振片方位角 (2) 若透过的光强为0，插入的偏振片方位角 (3) 能否找到合适的方位，使透过的光强为I0 /2
(4) 若在其中插入一块1/4波片，其光轴与第一块偏振片的偏振方向成30°
角，出射光的强度为多少 解:
(1) 设插入的偏振片与第一块偏振片偏振方向的夹角为θ，则与第二块的夹
角为90°-θ
自然光透过第一块偏振片后的光强为 02
1
I
根据马吕斯定律透过插入偏振片后的光强为θ20cos 2
1
I
则从第二块偏振片出射的光强为
()220220011
cos cos 90cos sin 22I I I θθθθ=-=
整理得
θ2sin 81
20I I = 若081
I I =则045=θ，即插入的偏振片与两个偏振片均成045角
(2) 令I=0，得02sin 2
=θ即20πθ或=插入的偏振片偏振方向与其中的一
块平行
(3) 令021I I =，得θ2sin 2说明出射光强不可能为02
1
I
(4) 通过第一片偏振片P1的光振幅为A1，则射入1/4波片的寻常光和非常光振幅分别为
1111111sin cos 2
2o e A A A A A A αα==
==
在第二片偏振片通光轴上的分量为u
211211cos sin 4
4o o e e A A A A A A αα==
==
通过1/4玻片后，o 光和e 光有p i/2的相位差，另外通
过第二片偏振片P2后,产生附加相位差p i 则出射的o 光和e 光总的相位差为
ππ
+2
P 1
通过第二片偏振片通光轴上的o 光和e 光相干，合成光强为
⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=ππ2cos 22
022
22222e e o A A A A A
整理得
2
12283A A =
由马吕斯定律可知
02121I A =
则出射光强为
02
2163I A I =
=
6、将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振化方向成45︒和90︒角．
(1) 强度为I 0的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，试求经每一偏振片后的光强和偏振状态．
(2) 如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？ 解：(1) 自然光通过第一偏振片后，其强度 I 1 = I 0 / 2 通过第2偏振片后，I 2＝I 1cos 245︒＝I 1/ 4 通过第3偏振片后，I 3＝I 2cos 245︒＝I 0/ 8
通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，其光振动方向与刚通过的偏振片的偏振化方向平行．
(2) 若抽去第2片，因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直，所以此时 I 3 =0.
I 1仍不变．。