物理光学作业答案
物理光学第一章答案
第一章 波动光学通论 作业1、已知波函数为：⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=-t x t x E 157105.11022cos 10),(π，试确定其速率、波长和频率。
2、有一张0=t 时波的照片，表示其波形的数学表达式为⎪⎭⎫⎝⎛=25sin 5)0,(x x E π。
如果这列波沿负x 方向以2m/s 速率运动，试写出s t 4=时的扰动的表达式。
3、一列正弦波当0=t 时在0=x 处具有最大值，问其初位相为多少？4、确定平面波：⎪⎭⎫⎝⎛-++=t z ky k x kA t z y x E ω14314214sin ),,,(的传播方向。
5、在空间的任一给定点，正弦波的相位随时间的变化率为s rad /101214⨯π，而在任一给定时刻，相位随距离x 的变化是m rad /1046⨯π。
若初位相是3π，振幅是10且波沿正x 方向前进，写出波函数的表达式。
它的速率是多少？6、两个振动面相同且沿正x 方向传播的单色波可表示为：)](sin[1x x k t a E ∆+-=ω，]sin[2kx t a E -=ω，试证明合成波的表达式可写为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=2sin 2cos 2x x k t x k a E ω。
7、已知光驻波的电场为t kzcoa a t z E x ωsin 2),(=，试导出磁场),(t z B 的表达式，并汇出该驻波的示意图。
8、有一束沿z 方向传播的椭圆偏振光可以表示为)4cos()cos(),(00πωω--+-=kz t A y kz t A x t z E试求出偏椭圆的取向和它的长半轴与短半轴的大小。
9、一束自然光在30o 角下入射到空气—玻璃界面，玻璃的折射率n=，试求出反射光的偏振度。
10、过一理想偏振片观察部分偏振光，当偏振片从最大光强方位转过300时，光强变为原来的5／8，求 (1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比； (2)入射光的偏振度；(3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比； (4)当偏振片从最大光强方位转过300时的透射光强与最大光强之比．11、一个线偏振光束其E 场的垂直于入射面，此光束在空气中以45o 照射到空气玻璃分界面上。
高中物理《物理光学》练习题(附答案解析)
高中物理《物理光学》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．从调谐电路接收到的高频振荡电流中，还原出声音信号的过程是（）A．调谐B．解调C．调频D．调幅2．关于电磁场和电磁波的说法中，下列叙述正确的是（）A．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应B．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播C．安培通过实验发现磁场对运动电荷有力的作用D．麦克斯韦建立了经典电磁理论，并证实了电磁波的存在3．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）A．赫兹预言了电磁波的存在B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场C．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒D．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波4．以下关于电磁波的说法不正确的是（）A．医院B超发出的超声波是电磁波B．无线通信是用电磁波进行传播的C．遥控器发出的红外线是电磁波D．透视使用的X射线是电磁波5．2022年9月10日是农历八月十五日的中秋望月，各地月出时刻约为18点10分至20分，所以傍晚升起的月亮可以说是最圆的月亮，关于光现象及其应用，下列说法正确的是（）A．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生光的折射造成的B．光的衍射现象说明光具有粒子性，全息照相主要是利用了光的衍射现象C．无影灯是应用光的衍射现象，分光镜是利用光的全反射原理D．红黄绿交通信号灯中，红光波长最短，最不易发生明显衍射6．衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，可以利用衍射图样分析结构，如通过X射线在晶体上衍射的实验，证实了各种晶体内部的微粒是按一定规则排列着的。
如图所示为一束光经过某孔洞后的衍射图样，则该孔洞的形状可能是（）A．B．C．D．7．如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的a、b间形成一条彩色光带。
下面的说法中正确的是（）A．在三棱镜中a侧光的波长大于b侧光的波长B．b侧光更容易产生衍射现象C．若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa＞Δxb8．如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（）A．只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉B．遇到障碍物时，b光更容易发生明显的衍射现象C．在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度D．从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大二、多选题9．下列所示的图片、示意图或实验装置图都来源于课本，则下列判断准确无误的是（）A ．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B ．乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度C ．丙图是双缝干涉的原理图，若P 到S 1、S 2的路程差是光的半波长的奇数倍，则出现亮纹D ．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现水平干涉条纹10．下列关于光的说法正确的是（ ）A ．光的偏振现象说明光是一种横波B ．立体电影是利用了光的衍射现象C ．利用激光的相干性好可以进行精准的测距D ．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象11．2022年8月，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”实现了国际上首次空间太阳h α波段光谱扫描成像，这相当于给太阳低层大气做了“CT ”扫描。
物理光学习题答案
物理光学习题答案选择题：1.A2.D3.B4.A5.D6.A7.A8.B9.A 10.D 11.C 12.C 13.C 14.C 15.D 16.B 17.B 18.C 19.B 20.A 21.A 22.D 23. (1)(4) 24.(1)(2)(3) 25. (1)(2)(3) 26.(2)(4) 27. (1)(2)(3) 28. (2)(3) 29. (1)(2)(3) 30. (1)(4) 31. (1)(3) 32.(2)(4)作业：1. 解：根据杨氏双缝干涉明纹计算公式可得:()())(2.2104007601042.1294mm dkD x =⨯-⨯⨯⨯=-=∆--紫红λλ2. 解：某波长的光的第三级明纹和红光的第二级明纹相重合，说明它们的衍射角相等 。
根据明纹条件sin (21)2a k λϕ=±+对红光第二级明纹有5sin 2a ϕλ= 对某波长的光第三级明纹有7sin 2a ϕλ''=ϕϕ=/ /2725λλ=∴nm 4506307575/=⨯==λλ3. 解：（1）9sin (21)4sin 22a k k aλλϕϕ=±+==4429tan sin 46729x a x f f fnm afλϕϕλ=====（2）4k =∴ 从P 处来看，可分为21)9k +=（个半波带 4. （1）2400()sin 21.61sin 302k a b k k a b m λϕλμ⨯+=±=+===︒（2）紫光71410m λ-=⨯ 红光727.610m λ-=⨯1212sin sin ddλλϕϕ==第一级光谱线宽度7121212163.610(tan tan )(sin sin )0.225m 1.610f x f f d ϕϕϕϕλλ--⨯∆=-=-==⨯（-）=计算题：1. 解：（1） sin b k θλ= (1)k = 1/t g x fθ= 11()f x m m bλ== （2）sin (21)(2)2b k k λθ=+=225/(2)2.5()2f tg x fk x m m bλθ====2. ．解： 由条纹间距公式D x dλ∆=中央明纹两侧的第3级明纹中心的距离为7300666 5.461107.34m m 0.134D S x dλ-=∆==⨯⨯⨯=3解：（1）()sin 21,2a k λϕ=+当1k =时，3sin 2aλϕ=()2121330.2722f f x x x cm aa λλ⎛⎫∆=-=-=⎪⎝⎭（2）由sin ,d k ϕλ= 当1k =时，sin aλϕ=()///21211.8f f x x x cm aa λλ⎛⎫∆=-=-=⎪⎝⎭4. 解：（1）中央明纹宽度7422161012mm 10f x aλ--⨯⨯⨯∆===（2）由暗纹条件2sin 2k=2sin 2a k aλλϕϕ==（）则2sin tan ,sin 12mm x ftg f ϕϕϕϕϕ∴≈=≈=由很小，简述题1．用什么方法可以由普通光源获得相干光？试举出实例。
大学物理光学习题附答案
［
］
33．5649：在如图所示的夫琅禾费衍射装置中，将单缝宽
度 a 稍稍变窄，同时使会聚透镜 L 沿 y 轴正方向作微小平移(单缝与
屏幕位置不动)，则屏幕 C 上的中央衍射条纹将
(A) 变宽，同时向上移动
(B) 变宽，同时向下移动
(C) 变宽，不移动
(D)
变窄，同时向上移动
(E) 变窄，不移动
［
］
34．5650：在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中，设中央明
的部分
(A) 凸起，且高度为 / 4
(B) 凸起，且高度为 / 2
(C) 凹陷，且深度为 / 2
(D) 凹陷，且深度为 / 4 ［
］
平玻璃
空气劈尖
工件
O
n=1.68
n=1.60 n=1.58
O
3507 图
14．3507：如图所示，平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置，全 部浸入 n＝1.60 的液体中，凸透镜可沿 OO 移动，用波长＝500 nm(1nm=109m)的单色光垂直入射。 从上向下观察，看到中心是一个暗斑，此时凸透镜顶点距平板玻璃 的距离最少是
(C) 向棱边方向平移，条纹间隔不变
(D) 向远离棱边的方向平移，条纹间隔不变
(E)
向远离棱边的方向平移，条纹间隔变小
［
］
19．5326：两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
(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
一、选择题 1．3165：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
初二物理光学练习题及答案
初二物理光学练习题及答案1. 题目：以下哪一项不属于光的性质？A. 折射B. 反射C. 吸收D. 发射答案：D. 发射2. 题目：光的传播速度在以下哪种介质中最快？A. 真空B. 水C. 空气D. 玻璃答案：A. 真空3. 题目：以下哪种材料具有最强的折射能力？A. 金属B. 木材C. 玻璃D. 塑料答案：C. 玻璃4. 题目：以下哪种现象是由光的反射引起的？A. 彩虹B. 折射C. 投影D. 色散答案：C. 投影5. 题目：以下哪种现象是由光的折射引起的？A. 眩光B. 绕射C. 反射D. 极化答案：B. 绕射6. 题目：光的颜色是由什么决定的？A. 光的频率B. 光的波长C. 光的幅度D. 光的速度答案：B. 光的波长7. 题目：以下哪个现象是光的干涉现象？A. 色散B. 极化C. 衍射D. 反射答案：C. 衍射8. 题目：以下哪个现象是光的偏振现象？A. 光的干涉B. 光的反射C. 光的折射D. 光的吸收答案：D. 光的吸收9. 题目：平面镜的特点是什么？A. 只有一面能反射光B. 反射光具有色散现象C. 反射光没有方向性D. 只有特定角度可以观察到镜中的物体答案：A. 只有一面能反射光10. 题目：以下哪个光学器件利用了光的折射原理？A. 凸透镜B. 凹透镜C. 平面镜D. 磨凸镜答案：A. 凸透镜总结：物理光学是初中物理课程中的一个重要内容，通过学习光的性质、传播规律以及光学现象等知识，我们可以更好地理解光的行为和光学器件的工作原理。
本文给出了一些初二物理光学的练习题及答案，希望能帮助同学们复习和巩固相关知识。
通过解答这些问题，同学们可以检验自己对物理光学的理解程度，加深对光学知识的记忆和理解。
在学习过程中，同学们还可以通过查阅教科书和其他资料，对光学知识进行更深入的学习和拓展。
物理光学课后习题答案-汇总
，
两式相减，可得 ，利用折射定律和小角度近似，得 ，( 为平行平板周围介质的折射率)
对于中心点，上下表面两支反射光线的光程差为 。因此，视场中心是暗点。由上式，得 ，因此，有12条暗环，11条亮环。
解：由题意，得，波列长度 ，
由公式 ，
又由公式 ，所以频率宽度
。
某种激光的频宽 Hz，问这种激光的波列长度是多少？
解：由相干长度 ，所以波列长度 。
第二章光的干涉及其应用
在与一平行光束垂直的方向上插入一透明薄片，其厚度 ，若光波波长为500nm，试计算插入玻璃片前后光束光程和相位的变化。
解：由时间相干性的附加光程差公式
，所以
。
杨氏干涉实验中，若波长 =600nm，在观察屏上形成暗条纹的角宽度为 ，（1）试求杨氏干涉中二缝间的距离（2）若其中一个狭缝通过的能量是另一个的4倍，试求干涉条纹的对比度
解：角宽度为 ，
所以条纹间距 。
由题意，得 ，所以干涉对比度
若双狭缝间距为，以单色光平行照射狭缝时，在距双缝远的屏上，第5级暗条纹中心离中央极大中间的间隔为，问所用的光源波长为多少是何种器件的光源
解：由公式 ，所以
= 。
此光源为氦氖激光器。
在杨氏干涉实验中，照明两小孔的光源是一个直径为2mm的圆形光源。光源发光的波长为500nm，它到小孔的距离为。问两小孔可以发生干涉的最大距离是多少？
解：因为是圆形光源，由公式 ，
则 。
月球到地球表面的距离约为 km，月球的直径为3477km，若把月球看作光源，光波长取500nm，试计算地球表面上的相干面积。
物理第3-4讲光学作业
35. 如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为 45°，假设二者对 光无吸收，光强为 I0 的自然光垂直射在偏振片上，则出射光强为：【 】。
（A） I0 4
（B） 3I 0 8
（C） I0 2
（D） 3I 0 4
2008-36. 一束波长为 的单色光分别在空气和在玻璃中传播，则在相同的传播
2101-32. 在双缝干涉实验中，光的波长 600nm，双缝间距 2mm，双缝与屏的间距 为 300cm，则屏上形成的干涉图样的相邻条纹间距为：【 】。 （A）0.45mm （B）0.9mm （C）9mm （D）4.5mm
2010-33. 在双缝干涉实验中，若在两缝后（靠近屏一侧）各覆盖一块厚度均为 d ，
（A） D a
（B） D 2a
（C） 2D a
（D） D 4a
2013
2013-32. 两偏振片叠放在一起，欲使一束垂直入射的线偏振光经过这两个偏振 片后振动方向转过 90°，且使出射光强尽可能大，则入射光的振动方向与前后 二偏振片的偏振化方向夹角分别为：（ ）。 （A）45°和 90° （B）0°和 90° （C）30°和 90° （D）60°和 90°
A.2.24×10-3rad
B.1.12×10-4rad
C.2.24×10-4rad
D.1.12×10-3rad
2016-36.在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在每透光栅衍射的暗 纹方向上，因而时间上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度 a 和相邻两缝间
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不透光部分宽度 b 的关系为： A.a=2b C.a=b
已知通过此两偏振片后的光强为 I ，则入射至第二偏振片的线偏振光强度为：
A. I C. 3I
大学物理光学练习题及答案详解
光学练习题一、 选择题11. 如图所示，用厚度为d 、折射率分别为n 1和n 2 (n 1＜n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3(B) 123n n -λ(C) λ2(D)122n n -λ17. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一片厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片的折射率均为n , d 1＞d 2, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距减小(B) 条纹间距增大 (C) 整个条纹向上移动(D) 整个条纹向下移动18. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距增大(B) 整个干涉条纹将向上移动 (C) 条纹间距减小(D) 整个干涉条纹将向下移动26. 如图(a)所示，一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖，用波长λ＝500nm(1nm = 10-9m)的单色光垂直照射．看到的反射光的干涉条纹如图(b)所示．有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切．则工件的上表面缺陷是[ ] (A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm(B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm43. 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(C) 光是有颜色的(D) 光的波长比声波小得多53. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝K 沿垂直光的入射光(x 轴)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KS1L 2L xaEf54. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝宽度 a 稍稍变宽，同时使单缝沿x 轴正向作微小移动，则屏幕E 的中央衍射条纹将 [ ] (A) 变窄，同时上移(B) 变窄，同时下移 (C) 变窄，不移动 (D) 变宽，同时上移55. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝宽度a 稍稍变窄，同时使汇聚透镜L 2沿x 轴正方向作微小移动，则屏幕E 上的中央衍射条纹将[ ] (A) 变宽，同时上移(B) 变宽，同时下移 (C) 变宽，不移动 (D) 变窄，同时上移56. 一衍射光栅由宽300 nm 、中心间距为900 nm 的缝构成, 当波长为600 nm 的光垂直照射时, 屏幕上最多能观察到的亮条纹数为[ ] (A) 2条 (B) 3条 (C) 4条 (D) 5条57. 白光垂直照射到每厘米有5000条刻痕的光栅上, 若在衍射角ϕ = 30°处能看到某一波长的光谱线, 则该光谱线所属的级次为 [ ] (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 483. 如图所示，起偏器A 与检偏器B 的偏振化方向相互垂直，偏振片C 位于A 、B 中间且与A 、B 平行，其偏振化方向与A 的偏振化方向成30°夹角. 当强度为I 的自然光垂直射向A 片时，最后的出射光强为 [ ] (A) 0(B)2I (C)8I(D) 以上答案都不对84. 如图所示，一束光强为I 0的自然光相继通过三块偏振片P 1、P 2、P 3后，其出射光的强度为8I I =．已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直．若以入射光线为轴转动P 2, 问至少要转过多少角度才能出射光的光强度为零?[ ] (A) 30° (B) 45° (C) 60° (D) 90°IACI1P 32P86. 两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过．当其中一偏振片慢慢转动时, 投射光强度发生的变化为 [ ] (A) 光强单调增加(B) 光强先增加，后又减小至零 (C) 光强先增加，后减小，再增加(D) 光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零1. 在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气和在玻璃中[ ] (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2. 真空中波长为的单色光, 在折射率为n 的均匀透明介质中从a 点沿某一路径传到b点．若a 、b 两点的相位差为π3，则此路径的长度为[ ] (A)n23λ (B)nλ3 (C)λ23 (D)λn 23 3. 相干光波的条件是振动频率相同、相位相同或相位差恒定以及[ ] (A) 传播方向相同 (B) 振幅相同 (C) 振动方向相同 (D) 位置相同4. 如图所示，有两个几何形状完全相同的劈形膜：一个由空气中的玻璃形成玻璃劈形膜; 一个由玻璃中的空气形成空劈形膜．当用相同的单色光分别垂直照射它们时, 从入射光方向观察到干涉条纹间距较大的是[ ] (A) 玻璃劈形膜(B) 空气劈形膜(C) 两劈形膜干涉条纹间距相同 (D) 已知条件不够, 难以判定5. 用波长可以连续改变的单色光垂直照射一劈形膜, 如果波长逐渐变小, 干涉条纹的变化情况为[ ](A) 明纹间距逐渐减小, 并背离劈棱移动 (B) 明纹间距逐渐变小, 并向劈棱移动 (C) 明纹间距逐渐变大, 并向劈棱移动 (D) 明纹间距逐渐变大, 并背向劈棱移动 6. 牛顿环实验中, 透射光的干涉情况是[ ] (A) 中心暗斑, 条纹为内密外疏的同心圆环 (B) 中心暗斑, 条纹为内疏外密的同心圆环 (C) 中心亮斑, 条纹为内密外疏的同心圆环 (D) 中心亮斑, 条纹为内疏外密的同心圆环7. 若用波长为的单色光照射迈克耳孙干涉仪, 并在迈克耳孙干涉仪的一条光路中放入一厚度为l 、折射率为n 的透明薄片, 则可观察到某处的干涉条纹移动的条数为[ ](A)λln )1(4- (B)λln(C)λln )1(2- (D)λln )1(-8. 如图12-1-44所示，波长为 的单色光垂直入射在缝宽为a 的单缝上, 缝后紧靠着焦距为f 的薄凸透镜, 屏置于透镜的焦平面上, 若整个实验装置浸入折射率为n 的液体中, 则在屏上出现的中央明纹宽度为[ ] (A) na f λ(B) na f λ (C)naf λ2(D)anf λ2 9. 在一光栅衍射实验中，若衍射光栅单位长度上的刻痕数越多, 则在入射光波长一定的情况下, 光栅的[ ] (A) 光栅常数越小(B) 衍射图样中亮纹亮度越小 (C) 衍射图样中亮纹间距越小(D) 同级亮纹的衍射角越小10. 一束平行光垂直入射在一衍射光栅上, 当光栅常数)(b a +为下列哪种情况时(a 为每条缝的宽度, b 为不透光部分宽度) , k = 3, 6, 9, …等级次的主极大均不出现．[ ] (A) a b a 2=+ (B) a b a 3=+ (C) a b a 4=+(D) a b a 6=+11. 自然光以 60的入射角照射到不知其折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则[ ](A) 折射光为线偏振光，折射角为 30 (B) 折射光为部分线偏振光，折射角为 30 (C) 折射光为线偏振光，折射角不能确定 (D) 折射光为部分线偏振光，折射角不能确定 12. 关于光的干涉，下面说法中唯一正确的是[ ](A) 在杨氏双缝干涉图样中, 相邻的明条纹与暗条纹间对应的光程差为2λ (B) 在劈形膜的等厚干涉图样中, 相邻的明条纹与暗条纹间对应的厚度差为2λ (C) 当空气劈形膜的下表面往下平移2λ时, 劈形膜上下表面两束反射光的光程差将增加2λ (D) 牛顿干涉圆环属于分波振面法干涉二、 填空题1. 如图12-2-1所示，折射率为2n 、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折λfaE L射率分别为1n 和3n ，已知321n n n ><，若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下表面反射的光束（用①与②示意）的光程差是2. 真空中波长 = 400 nm 的紫光在折射率为 n =1.5 的介质中从A 点传到B 点时, 光振动的相位改变了5, 该光从A 到B 所走的光程为 ．4. 如图所示，在双缝干涉实验中SS 1=SS 2，用波长为λ的光照射双缝S 1和S 2，通过空气后在屏幕E 上形成干涉条纹．已知P 点处为第三级明条纹，则S 1和S 2到P 点的光程差为 ____________．若将整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条纹，则该液体的折射率n ＝ ____________．5. 两条狭缝相距2 mm, 离屏300 cm, 用600 nm 的光照射时, 干涉条纹的相邻明纹间距为___________mm.6. 将一块很薄的云母片(n = 1.58)覆盖在杨氏双缝实验中的一条缝上，这时屏幕上的中央明纹中心被原来的第7级明纹中心占据．如果入射光的波长λ = 550 nm, 则该云母片的厚度为___________．9. 如图所示，在玻璃(折射率n 3 = 1.60)表面镀一层MgF 2(折射n 2=1.38)薄膜作为增透膜．为了使波长为500 nm 的光从空气(折射率n 1=1.00)正入射时尽可能减少反射，MgF 2膜的最小厚度应是 ． 10. 用白光垂直照射厚度e = 350 nm 的薄膜，若膜的折射率n 2 = 1.4 , 薄膜上面的介质折射率为n 1，薄膜下面的介质折射率为n 3，且n 1 < n 2 < n 3．则透射光中可看到的加强光的波长为 ．14. 波长为λ的平行单色光垂直地照射到劈尖薄膜上，劈尖薄膜的折射率为n ，第二级明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是 _____________． 15. 两玻璃片中夹满水(水的折射率34=n )形成一劈形膜, 用波长为λ的单色光垂直照射其上, 若要使某一条纹从明变为暗, 则需将上面一片玻璃向上平移 ．22. 若在迈克耳孙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 ．23. 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 的透明介质薄片，放入后，这条光路的光程改变了 ．25. 如果单缝夫琅禾费衍射的第一级暗纹发生在衍射角为30=ϕ的方位上，所用的单色光波长为nm 500=λ，则单缝宽度为 ．26. 一束平行光束垂直照射宽度为1.0 mm 的单缝上，在缝后放一焦距为2.0 mm 的汇聚透镜．已知位于透镜焦平面处的中央明纹的宽度为2.0 mm ，则入射光波长约为 ． 29 用半波带法讨论单缝衍射暗条纹中心的条件时，与中央明条纹旁第三个暗条纹中心相对应的半波带的数目是__________．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 点处为第三级暗纹，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．36. 一衍射光栅, 狭缝宽为a , 缝间不透明部分宽为b ．当波长为600 nm 的光垂直照射时, 在某一衍射角 ϕ 处出现第二级主极大．若换为400 nm 的光垂直入射时, 则在上述衍射角 ϕ 处出现缺级, b 至少是a 的 倍．38. 已知衍射光栅主极大公式(a ＋b ) sin ϕ＝±k λ，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∆＝_____________．40. 当自然光以58︒角从空气射入到玻璃板表面上时, 若反射光为线偏振光, 则透射光的折射角为_________．41. 一束自然光入射到空气和玻璃的分界面上, 当入射角为60︒时反射光为完全偏振光, 则此玻璃的折射率为_________．44. 一束由自然光和线偏振光组成的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束轴旋转偏振片，测得透射光强度的最大值是最小值的7倍；那么入射光束自然光和线偏振光的光强比为_____________．三、 计算题8. 用白光垂直照射置于空气中的厚度为0.50 μm 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? 13. 图12-3-13所示为一牛顿环装置，设平凸透镜中心恰好与平玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是R ＝400 cm ．用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 ．(1) 求入射光的波长；(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．18. 在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两种波长1λ和2λ，并垂直入射于单缝上．假如1λ的第一级衍射极小与2λ的第二级衍射极小相重合，试问：(1) 这两种波长之间有何关系?(2) 在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其它极小相重合?19. 某种单色平行光垂直地入射在一单缝上, 单缝的宽度a = 0.15 mm ．缝后放一个焦距f = 400 mm 的凸透镜，在透镜的焦平面上，测得中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为8.0 mm ，求入射光的波长．30. 一衍射光栅，每厘米有200条透光缝，每条透光缝宽为a = 2⨯10-3 cm ，在光栅后方一焦距f = 1 m 的凸透镜．现以nm 600=λ的单色平行光垂直照射光柵，求：(1) 透光缝a 的单缝衍射中央明区条纹宽度； (2) 在透光缝a 的单缝衍射中央明纹区内主极大条数.31. 波长λ = 600nm 的单色光垂直入射到一光柵上，测得第二级主级大的衍射角为30o ，且第三级是缺级．(1) 光栅常量(a ＋b )等于多少?(2) 透光缝可能的最小宽度a 等于多少?(3) 在选定了上述(a ＋b )和a 之后，求在屏幕上可能呈现的全部主极大的级次．36 两个偏振片叠在一起，欲使一束垂直入射的线偏振光经过这两个偏振片之后振动方向转过了90°，且使出射光强尽可能大，那么入射光振动方向和两偏振片的偏振化方向之间的夹角应如何选择？这种情况下的最大出射光强与入射光强的比值是多少?。
物理光学第二章答案
第二章光的干涉作业1、在杨氏干涉实验中，两个小孔的距离为1mm，观察屏离小孔的垂直距离为1m，若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波，试求：（1）两光波分别形成的条纹间距；（2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。
2、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm，试决定该薄片的厚度。
3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采用垂直的激光束（632.8nm）垂直照射双棱镜，问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。
4、在洛埃镜干涉实验中，光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。
洛埃镜长为40cm，置于光源和屏的中央。
（1）确定屏上看见条纹的区域大小；（2）若波长为500nm，条纹间距是多少？在屏上可以看见几条条纹？5、在杨氏干涉实验中，准单色光的波长宽度为0.05nm，平均波长为500nm，问在小孔S1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。
6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。
设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。
7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ，太阳光的平均波长为550nm ，试计算地球表面的相干面积。
8、在平行平板干涉装置中，平板置于空气中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。
试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。
9、在平行平板干涉装置中，若照明光波的波长为600nm ，平板的厚度为 2mm ，折射率为1.5，其下表面涂上高折射率（1.5）材料。
试问：（1）在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑？（2）由中心向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=P P ’20cm）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？10、检验平行平板厚度均匀性的装置中，D是用来限制平板受照面积的光阑。
物理光学作业参考答案3
即
利用贝塞耳函数表解上方程，得到：
因此，圆环衍射强度的第一个零点的角半径为：
[13-14]不透明屏幕上有一孔径 ，用一个向P点会聚的球面波照明，P点位于孔径后面与孔径相距z的平行平面上，如图所示。
(1)求出孔径平面上入射球面波的傍轴近似，设P点分别位于Z轴上和轴外(0，y1)点两种情形。
物理光学作业参考答案
[13-4]波长 的平行光垂直射向直径 的圆孔，与圆孔相距 处放一屏幕，问：(1)屏幕上正对圆孔中心的 点是亮点还是暗点?(2)要使 点变成和(1)相反的情况，至少要把屏幕向前或向后移动多少距离?
解：（1）圆孔对P点暴露出的菲涅尔半波带数为：
，所以，P点是亮点。
（2）使P点变为暗点，则圆孔对P点暴露出的菲涅尔半波带数应为偶数，即为2或4：
此结果表明，观察面上复振幅分布 就是平行光垂直照射孔径 的夫琅和费衍射场分布，只不过分布的中心在(0,y1)点处，即P点处。
当P点位于z轴上时， ，此时只是上述情况的特例：
[13-18]一台显微镜的数值孔径为0.85，问(1)它用于波长为400nm时的最小分辨距离是多少?(2)若利用油浸物镜使数值孔径增大到1.45，分辨率提高了多少倍?(3)显微镜的放大率应设计成多大?(设人眼的最小分辨角为1 )。
根据条件（3），光栅缝宽a应为：
再根据条件（4），光栅的缝数N至少应有：
所以，光栅的总宽度W至少为：
光栅产生的谱线应在 的范围内，当 时：
第4级谱线对应于 方向，实际上不可能看到，此外第3级缺级，所以，只能看见 共5条谱线。
[13-25]有一多缝衍射屏如图所示，缝数为 ，缝宽为 ，缝间不透明部分的宽度依次为 和 。求正入射情况下，这一衍射屏的夫琅和费衍射强度分布公式。
初二物理光学试题及答案
初二物理光学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^5 km/sB. 3×10^8 m/sC. 3×10^8 km/sD. 3×10^6 m/s2. 以下哪种现象不属于光的折射？（）。
A. 彩虹B. 透镜成像C. 影子D. 水下物体看起来位置偏移3. 光的三原色是（）。
A. 红、绿、蓝B. 红、黄、蓝C. 红、绿、黄D. 红、橙、蓝4. 以下哪个选项是光的反射现象？（）。
A. 激光笔在墙上的光斑B. 镜子中的影像C. 彩虹D. 透镜成像5. 光的直线传播现象包括（）。
B. 月食C. 彩虹D. 以上都是6. 以下哪个选项是光的折射现象？（）。
A. 激光笔在墙上的光斑B. 镜子中的影像C. 影子D. 透镜成像7. 光的色散现象是指（）。
A. 光在不同介质中的传播速度不同B. 光在不同介质中的折射率不同C. 光在不同介质中的传播方向不同D. 光在不同介质中的颜色不同8. 以下哪个选项是光的反射定律？（）。
A. 入射角等于反射角B. 入射角大于反射角C. 入射角小于反射角D. 反射角大于入射角9. 光的折射定律中，入射光线、法线和折射光线（）。
A. 都在同一平面内B. 都不在同一平面内C. 只有入射光线和折射光线在同一平面内D. 只有入射光线和法线在同一平面内10. 光的反射定律中，入射角和反射角（）。
A. 相等C. 互为余角D. 互为补角二、填空题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是_______m/s。
2. 光的三原色是红、绿、______。
3. 光的折射现象中，光线从空气进入水中时，折射角______入射角（填“大于”、“小于”或“等于”）。
4. 光的直线传播现象包括激光笔在墙上的光斑、______、影子等。
5. 光的反射现象中，入射光线、法线和反射光线______。
6. 光的折射定律中，入射光线、法线和折射光线______。
物理光学作业参考答案1
物理光学作业参考答案[11-1]一个平面电磁波可以表示为0],2)(102cos[2,014=+-⨯==z y x E t c z E E ππ，求：（1）该电磁波的频率、波长、振幅和原点的初相位？（2）波的传播方向和电矢量的振动方向？（3）相应的磁场B 的表达式？ 解：（1）由平面电磁波的表达式知，该波的圆频率为14102⨯=πω，速度v=c ，故：频率 14141021022=⨯==πππωv Hz 波长 m m v c μλ3103101036148=⨯=⨯==- 振幅 m V A /2=初相位 rad 2πϕ=（2） 波沿z 轴正方向传播，电矢量沿y 轴方向振动（3） 由V B E =，知T c A V E B 881067.01032-⨯=⨯===（特斯拉=韦伯/米2） 故，相应的磁场B 的表达式为：0,0],2)(102cos[1067.0148==+-⨯⨯-=-z y x B B t c z B ππ[11-2]在玻璃中传播的一个线偏振光可以表示为)]65.0(10cos[10,0,0152t czE E E x z y -===π，试求：（1）光的频率和波长；（2）玻璃的折射率。
解：（1）由平面电磁波的表达式知，该波的圆频率为1510⨯=πω，速度c V 65.0=，故光的： 频率 Hz v 141052⨯==πω波长 m m v c v V μλ39.01039.010510365.065.06148=⨯=⨯⨯⨯===- （2）玻璃的折射率为：54.15385.165.0≈===ccV c n[11-3] 平面电磁波的表示式为)]1063(102exp[)322(8600t y x i y x E ⨯-+⨯+-=π，试求该平面波的偏振方向，传播方向，传播速度，振幅，波长和频率。
解：由题设知：148666101210610201021032322⨯=⨯⨯⨯==⨯=⨯==-=ππωππz y x y x k k k A A ，，，因此，振幅：)/(422m V A A A y x =+=波数：)(10416222-⨯=++=m k k k k z y x π偏振方向与x 轴的夹角为： 6042cos cos 11-=-==--A A x α 由于传播方向与偏振方向垂直，故传播方向k与x 轴的夹角为 30。
文档：物理光学作业参考答案4
物理光学作业参考答案[15-1] 一束自然光以30角入射到玻璃-空气界面，玻璃的折射率54.1=n ，试计算（1）反射光的偏振度；（2）玻璃-空气界面的布儒斯特角；（3）以布儒斯特角入射时透射光的偏振度。
解：（1）入射自然光可以分解为振动方向互相垂直的s 波和p 波，它们强度相等，设以0I 表示。
已知： 301=θ，所以折射角为：35.50)30sin 54.1(sin )sin (sin 1112=⨯==--θθn根据菲涅耳公式，s 波的反射比为：12.0)35.5030sin()35.5030sin()sin()sin(222121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-= θθϑθρs 4 因此，反射波中s 波的强度：00)(124.0I I I s R s ==ρ而p 波的反射比为：004.0881.5371.0)()(222121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=θθθθρtg tg p 因此，反射波中p 波的强度： 00)(004.0I I I p R p==ρ于是反射光的偏振度： %94%8.93004.0124.0004.0124.00000≈=+-=I I I I P（2）玻璃-空气界面的布儒斯特角：3354.11111121====---tg n tg n n tg B θ （3）对于以布儒斯特角入射时的透射光，s 波的透射系数为： 4067.133cos 57sin 2cos sin 2)sin(cos sin 2122112===+=θθθθθθs t式中，331==B θθ，而57902=-=B θθ 所以，s 波的透射强度为：002021122)(834.04067.133cos 54.157cos 0.1)cos cos (I I I t n n Is T s=⨯==θθ 而p 波的透射系数为：5398.1)5733cos(4067.1)cos()cos()sin(cos sin 221212112=-=-=-+=θθθθθθθθs p t t所以，p 波的透射强度为： 002021122)(9998.05398.133cos 54.157cos 0.1)cos cos (I I I t n n Ip T p=⨯==θθ 所以，透射光的偏振度： %9834.09998.0834.09998.00000=+-=I I I I P[15-3]选用折射率为2.38的硫化锌和折射率为1.38的氟化镁作镀膜材料，制作用于氦氖激光（)8.632nm =λ的偏振分光镜。
物理光学习题答案
❖ 解： 光束垂直入射
透射率为T1=n[2/(n+1)]2≈0.96
因为 所以
sinθc=1/1.52 θc>45˚ 光束在直角棱镜的斜面上发生全反射 R2=1 全反光束经直角棱镜的直角边垂直透射出
其透射率T3=T1
∴ I=I0T1R2T3 ≈0.92I0
1.27 一直圆柱形光纤，光纤纤芯的折射率为n1,包层的折射率为n2,并且n1>n2. （1）证明：
S A
R A1s '2 A1 p '2
A1 2
A1 2
A1s A1 sin A1p A1 cos
p
S波和p波的振幅：
A1
A1s
sin
A1 p
cos
R A1s '2 sin 2 A1p '2 cos 2
A1s 2
A1 p 2
12 线偏振光的偏振面和入射面间的夹角称为振动的方位角，
解: 已知P0= 10μW/m2 r=10km
(1)由
I
1 2
c 0 A2
得此信号的电场强度大小为
A 2I 0.086V / m
c 0
E
（2）由
vc B
知相应的磁场强度大小为2.9×10-10T
（3）发射机的总功率P=P04πr2≈1.26×104W
1.8 沿空间K方向传播的平面波可以表示为
E 100 exp{i[(2x 3y 4z) 16 108t]}
t)
102
cos[2
( 0.65
z 2c 1015
t 2 1015
)] 102
cos[1.3c21015
(z
0.65ct)]
所以 （1）光的频率 （2）波长
物理光学第二章课后作业解答
1.0
0.5 rs C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
R2相对与入射光而言无附加的“半波损失”。
解:(1)入射角小于布儒斯特角
n1
n1
n2
n2
因此，R1和R2之间有附加的“半波损失”。
解:(2)入射角大于布儒斯特角
①对于R1光而言： rs < 0，rp< 0
sinu n12n22
(2)若n1＝1.62，n2＝1.52，求最大孔径角2u＝?
解：(1)证：由
n0siunn1sin1 得
1
arcsinn0( n1
sinu)
而 c 901, sic nsi9 n 0 (1)co 1s
即可得到：
1(n0 sinu)2 n2
n1
n1
时在光纤内表面上发生全反射，
解: (1)
g
d d
c2 b22 d
c2 b22 d
c2 b22 b22
c2 =
b22
b22
c2
/
c2 b22
c2 b22
(2)
c/ 2c2a2 k /
k 2c2a2 /c
d d k2 1 c 21c2a2 22dd ( )
(2)
g
d dk
1
2c
1
1 2 c2a2
2
2
d ( ) d
R1
R2
解:(1)入射角小于布儒斯特角 ①对于R1光而言：
rs 0,rp 0
n1 n2
1.0
tp
0.5
rp ts
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3.13 波长为589.3nm 的钠黄光照在一双缝上，在距离双缝100cm 的观察屏上测量20个条纹共宽2.4cm,试计算双缝之间的距离。
解：设孔距l ，观测屏到干涉屏的距离为d ，条纹间距为e,所用光波的波长为λ；
条纹间距24 1.220mm
l mm =
= 根据d e l λ=可知：589.310.491.2d nm m
l mm e mm
λ⨯===
3.18 在菲涅尔双面镜试验中，若单色光波长为500nm ，光源和观测屏到双面镜棱线的距离
分别为0.5m 和1.5m ，双面镜的夹角为10-3弧度：（1）、求观察屏上条纹间距。
（2）、问观察屏上最多可以看到多少条两纹。
菲涅耳双面镜
l
解：根据已知条件，
条纹间距等于()933
500100.5 1.51101220.510
d
e m mm s λα---⨯⨯+===⨯=⨯⨯ 能看到条纹的区域为P1P2，设反射镜棱至观察屏的距离为B
可以看出 ()312
102tan 2 1.5tan 1800.00333.1415926PP B m mm α-⎛⎫==⨯⨯⨯== ⎪⎝⎭
可看到条纹数：12
331
PP N e =
== 3.21 在很薄的楔形玻璃板上用垂直入射光照射，从反射光中看到相邻暗纹的间隔为5mm ，
已知光的波长为580nm ，波的折射率为1.5mm ，求楔形角。
解：相邻条纹的间距2e n λ
θ
≈
知： 953
58010 3.861022 1.5510m
rad ne m
λ
θ---⨯≈==⨯⨯⨯⨯ 3.24 为了测量一条细金属丝的直径，可把它夹在两块玻璃片的一段，如图所示，测得亮条
纹的距离为d ,若金属丝与楔角定点的距离为l ，垂直入射的光波长为λ，问金属丝的直径为多少？
解：由根据2e n λθ≈
知道，楔形角2ne
λθ≈；同时由题意知n =1； 根据图中的几何关系知道，金属丝的直径D 为：tan 2l D l l e
λ
θθ=≈=
3.31 测得牛顿环从中间数第5环和第6环的半径为0.7mm 和1.7mm ，求透镜的曲率半径，设照射波长为632.8nm 。
解：牛顿环的第m 与第n 条暗环半径公式可知：m r =n r = 则透镜的曲率半径R 为：
22()m n
r r R m n λ
-=-=3.79m
级暗环的半径r m ，即可算出透镜的曲率半径R 。
但是在实际使用过程中并不采用这个公式，主要是因为由于玻璃接触处的形变，接触点不干净，透镜与平面玻璃不能很理想地只以一个
减少测量误差。
3.33 钠灯发射的黄线包含两条相近的谱线，平局波长为589.3nm ，在钠灯光的找明下，调节迈克尔孙干涉仪，发现干涉场的反衬度随镜面的移动而周期性变化。
实测的结果由条纹最清晰到最模糊，视场中吞入了490环条纹，求那光双线的两个波长
解：共有两条谱线共同产生条纹，从所给条件可知：当光程变化490λ的时候，波长为
1λλλ=-∆的光的极强值对应波长为2λλλ=+∆的光的极弱值。
即 ()()490.5490λλλλ-∆=+∆
得：0.3nm λ∆=
所以两个波长为：1589.0nm λλλ=-∆=，2589.6nm λλλ=+∆=
3.35 用钠光589.3nm 观察迈克尔孙干涉条纹，看到干涉场中有12个亮环且中心是亮的，移动M1后，看到中心吞了10环，而此时干涉场中还有5环.试求（1）、M1的移动距离；（2）、开始时中心亮斑的干涉级；（3）、M1移动以后，从中心往外数第5个亮环的干涉级。
解：设M 1移动前中心干涉级次为k 0，虚膜厚为h ，这时中心以及边缘处光程差关系分别为：
0022cos (12)h k h i k λ
λ
='=-
移动h ∆后，膜厚为()h h h '=-∆，在中心消失了10环，此时中心级次为00(10)k k '=-，这时中心以及边缘处程差关系分别为：
[]002()(10)2()cos (10)5h h k h h i k λ
λ
-∆=-'-∆=--
由以上四式联立得：030,k = 5
30 1.810,h m λ-==⨯ 6
5 2.910h m λ-∆==⨯
(2)设中心外第5级亮环的干涉级：0(10)5k --=15
3.39 已知法布里珀罗标准具的反射面的反射系数为0.8944，求：（1）条纹的宽度；（2）。