大学物理光学习题集

合集下载

《大学物理光学》习题及答案

光学习题和解答习题十六16.1 从一狭缝透出的单色光经过两个平行狭缝而照射到120cm 远的幕上，若此两狭缝相距为0.20mm ，幕上所产生干涉条纹中两相邻亮线间距离为 3.60mm ，则此单色光的波长以mm 为单位，其数值为(A) 41050.5-⨯; (B) 41000.6-⨯; (C) 41020.6-⨯; (D) 41085.4-⨯。

答案：(B)16.2 用波长为650nm 之红色光作杨氏双缝干涉实验，已知狭缝相距410-m ，从屏幕上量得相邻亮条纹间距为1cm ，如狭缝到屏幕间距以m 为单位，则其大小为(A) 2; (B) 1.5; (C) 3.2; (D) 1.8。

答案：(B)16.3 波长λ为4106-⨯mm 单色光垂直地照到尖角α很小、折射率n 为1.5的玻璃尖劈上。

在长度l 为1cm 内可观察到10条干涉条纹，则玻璃尖劈的尖角α为(A) 24''; (B) 4.42''; (C) 3.40''; (D) 2.41''。

答案：(D)16.4 在一个折射率为1.50的厚玻璃板上，覆盖着一层折射率为1.25的丙酮薄膜。

当波长可变的平面光波垂直入射到薄膜上时，发现波长为6000nm 的光产生相消干涉。

而700nm 波长的光产生相长干涉，若此丙酮薄膜厚度是用nm 为计量单位，则为(A) 840; (B) 900; (C) 800; (D) 720。

答案：(A)16.5 当牛顿环装置中的透镜与玻璃之间充以液体时，则第十个亮环的直径由1.40cm 变为1.27cm ，故这种液体的折射率为(A) 1.32; (B) 1.10; (C) 1.21; (D) 1.43。

参考答案：(C)16.6 借助于玻璃表面上所涂的折射率为n=1.38的2MgF 透明薄膜，可以减少折射率为60.1='n 的玻璃表面的反射，若波长为50000A 的单色光垂直入射时，为了实现最小的反射，问此透明薄膜的厚度至少为多少0A(A) 50; (B) 300; (C) 906; (D)2500; (E) 10500。

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

大学物理题库-光学

一、选择题（每小题3分）1. 如图所示，波长为的平行单色光垂直入射在折射率为n 2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n 1<n 2>n 3，则两束光在相遇点的相位差为（） (A) 4n 2 e / (B) (4n 2 e / (C) (2n 2 e / (D)2n 2 e /2. 两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平行光垂直入射，若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹（）(A)向棱边方向平移，条纹间隔变小 (B)向棱边方向平移，条纹间隔变大(C)向远离棱边方向平移，条纹间隔不变 (D)向棱边方向平移，条纹间隔不变 (E)向远离棱边方向平移，条纹间隔变小3．在双缝干涉实验中，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 ）向上平移，且间距改变（B ）向下平移，且间距不变（C ）不移动，但间距改变（D ）向上平移，且间距不变4．在杨氏双缝实验中，若使双缝间距减小，屏上呈现的干涉条纹间距如何变化若使双缝到屏的距离减小，屏上的干涉条纹又将如何变化（）(A)都变宽 (B)都变窄 (C)变宽，变窄 (D)变窄，变宽 5. 波长λ＝550 nm 的单色光垂直入射于光栅常数4d 1.010-=? cm 的光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（）（A ） 4 （B ） 3 （C ） 2 （D ） 16.若把牛顿环装置（都是用折射率为的玻璃制成的）由空气搬入折射率为的水中，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. 在双缝干涉实验中，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大52λ，则屏上原来的明纹处（）（A ）仍为明条纹（B ）变为暗条纹（C ）既非明纹也非暗纹（D ）无法确定是明纹还是暗纹e λn 2n 3n8. 一衍射光栅对某一定波长的垂直入射光在屏上只能出现0级和1级主级大，欲使屏上出现更高级次的衍射主极大，应该( )（A ）换一个光栅常数较小的光栅（C ）将光栅向靠近屏幕的方向移动工（B ）换一个光栅常数较大的光栅（D ）将光栅向远离屏幕的方向移动9. 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，但明纹的亮度减弱（B ）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强（C ）干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱（D ）无干涉条纹 10. 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 ）向中心收缩（B ）向右平移（C ）向外扩张（D ）静止不动（E ）向左平移二、简答题（每小题3分）1. 在空气中的双缝干涉实验中，（1）请写出屏上单色光干涉相邻两明（暗）条纹的宽度x D 的计算公式；（2）欲增大条纹的宽度应采取哪些方法（至少给出2种方法）2. 在夫琅禾费单缝衍射中,为保证在衍射图样中至少出现衍射光强的第一级极小,单缝的宽度必须大于多少为什么3. 什么叫光谱线缺级缺级的原因是什么4. 用偏振片怎样来区分自然光、部分偏振光和线偏振光5. 什么是光程在不同的均匀媒质中,若单色光通过的光程相等时,其几何路程是否相同6. 什么叫线偏振光线偏振光是否一定是单色光单色光空气三、填空题（每小题3分）1.用麦克尔逊干涉仪测微小的位移，若入射光波波长05893A λ=，当动臂反射镜移动时，干涉条纹移动了2040条，反射镜移动的距离d=____________mm(保留3位小数)。

大学物理光学习题集

大学物理光学习题集光源、光的相干性1. 选择题难度系数等级：1来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域，是不能产生干涉图样的，这是由于（A）白光是由不同波长的光构成的（B）两光源发出不同强度的光（C）两个光源是独立的，不是相干光源（D）不同波长的光速是不同的[ ] 答案：（C）难度系数等级：2有三种装置(1)完全相同的两盏钠光灯, 发出相同波长的光，照射到屏上；(2)同一盏钠光灯，用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上；(3)用一盏钠光灯照亮一狭缝，此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝，此二亮缝的光照射到屏上；以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是：(A) 装置(3) (B) 装置(2)(C) 装置(1)(3) (D) 装置(2)(3)[ ]答案：（A）难度系数等级：1对于普通光源，下列说确的是：（A）普通光源同一点发出的光是相干光（B）两个独立的普通光源发出的光是相干光（C）利用普通光源可以获得相干光（D）普通光源发出的光频率相等[ ] 答案：（C）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）干涉条纹间距不变，且明纹亮度加强(B）干涉条纹间距不变，但明纹亮度减弱（C）干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱（D）无干涉条纹[ ] 答案：（B）难度系数等级：1氏双缝干涉实验是：(A) 分波阵面法双光束干涉(B) 分振幅法双光束干涉(C) 分波阵面法多光束干涉(D) 分振幅法多光束干涉[ ]答案：（A）407光程、光程差的概念(选择5判断10填空5)1. 选择题难度系数等级：1在相同的时间，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[ ]答案：（C）难度系数等级：1光在真空中和介质中传播时，正确的描述是:（A）波长不变，介质中的波速减小(B) 介质中的波长变短，波速不变(C) 频率不变，介质中的波速减小(D) 介质中的频率减小，波速不变[ ]答案：（C）质(折射率分别为n1和n2，且n1>n2)射到介质的分界面上的P 点，己知s1P =s2P= r，则这两条光的几何路程?r，光程差δ和相位差??分别为：(A) ? r = 0 ,δ = 0 ,?? = 0(B) ? r = (n1－n2) r ,δ =( n1－n2) r ,?? =2π (n1－n2) r/λ(C) ? r = 0 , δ =( n1－n2) r , ?? =2π (n1－n2) r/λ(D) ? r = 0 ,δ =( n1－n2) r ,?? =2π (n1－n2) r[ ]答案：（C）难度系数等级：2如图所示，s 1、s 2为两个光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2，路径s 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径s 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2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) (r 2 + n 2 t 2)－(r 1 + n 1 t 1) (B) [r 2 + ( n 2－1) t 2]－[r 1 + (n 1－1)t 1] (C) (r 2 －n 2 t 2)－(r 1 －n 1 t 1) (D) n 2 t 2－n 1 t 1 [ ]答案：（B ）难度系数等级：3真空中波长为λ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 , 则A 、B 两点光振动位相差记为??, 则(A) 当l = 3 λ / 2 ,有?? = 3 π (B) 当l = 3 λ / (2n ) , 有?? = 3 n π.(C) 当l = 3 λ /(2 n ) ,有?? = 3 π (D) 当 l = 3 n λ / 2 , 有?? = 3 n π.[ ]答案：（C ）填空5 3. 填空题难度系数等级：1波长为λ的单色光在折射率为n 的媒质中，由a 点传到b 点相位改变了π，则对应的光程差（光程）为。

大学物理习题集光学答案

光学习题课(2010.8.27)Ⅰ教学基本要求1.理解获得相干光的方法。

掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。

能分析、确定杨氏双缝干涉条文及薄膜等厚干涉条纹的位置，了解麦克尔孙干涉仪的工作原理。

2.了解惠更斯—非涅耳原理。

理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。

会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。

3.理解光栅衍射公式。

会确定光栅衍射谱线的位置。

会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。

4.理解自然光和线偏振光。

理解布儒斯特定律及马吕斯定律。

了解双折射现象。

了解线偏振光的获得方法和检验方法。

Ⅱ内容提要一、光的干涉1．相干条件：与波的相干条件相同(略)．2．光程=nl，光程差δ=n2l2-n1l1；理想透镜不产生附加光程差；半波损失：光从疏媒质向密媒质入射时，在反射光中产生半波损失；折射光不产生半波损失；半波损失实质是位相突变π．3．明纹、暗纹的条件：明纹δ=±2kλ/2，k=0,1,2,…；暗纹δ=±(2k－1)λ/2，k=0,1,2,…．4．分波阵面法(以杨氏双缝干涉为代表)：光程差δ=nxd/D明纹坐标x=±2k(D/d)λ/(2n)暗纹坐标x=±(2k－1)(D/d)λ/(2n)条纹宽度∆x=(D/d)(λ/n)5.分振幅法(薄膜干涉，以n1<n2>n3为例) (1)光程差：反射光δr=2n2e cos r+λ/2=2e(n22-n12sin2i)1/2+λ/2透射光δt=2n2e cos r=2e(n22-n32sin2r’)1/2 (2)等厚干涉(光垂直入射，观察反射光)：相邻条纹(或一个整条纹)所对应薄膜厚度差∆e=λ/(2n) 劈尖干涉条纹宽度∆l=λ/(2nθ)牛顿环的条纹半径明纹r=[(k-1/2)Rλ/n]1/2(k=1,2,3,…)暗纹r=(kRλ/n)1/2(k=0,1,2,3,…)(3)等倾干涉(略)．(4)迈克耳逊干涉仪：M1与M'2平行为等倾条纹，此时如动镜移动λ/2，则中心涨出或陷入一个条纹；M1与M'2不严格平行为等厚条纹，此时如动镜移动λ/2，则条纹平行移动一个条纹的距离．二、光的衍射1．惠更斯—费涅耳原理(1)子波(2)子波干涉．2．单缝衍射半波带法中央明纹：坐标θ=0，x=0；宽度∆θ 0≈2λ/a，∆x≈2λf/a其他条纹：暗纹角坐标θ满足a sinθ=±kλ明纹角坐标θ近似满足a sinθ≈±(2k+1)λ条纹宽度∆θ≈λ/a∆x≈λf/a3．光栅(多光束干涉受单缝衍射调制)明纹明亮、细锐光栅方程式(a+b)sinθ=±kλ缺级衍射角θ同时满足(a+b)sinθ=±kλa sinθ=±k'λ时，出现缺级，所缺级次为k=k' (a+b)/a．4．圆孔衍射爱里斑角半径θ=0.61λ/a=1.22λ/d光学仪器的最小分辩角δθ=0.61λ/a=1.22λ/d三、光的偏振1．自然光、偏振光、部分偏振光；偏振片，偏振化方向，起偏、检偏．2．马吕期定律I=I0cos2α．3．反射光与折射光的偏振一般情况：反射光为垂直入射面振动大于平行入射面振动部分偏振光，折射光为垂直入射面振动小于平行入射面振动部分偏振光．布儒斯特定律：当入射角满足tg i0=n2/n1，即反射光与折射光相互垂直时，反射光为垂直入射面振动的完全偏振光，折射光仍为部分偏振光．4、双折射：寻常光线(o光)满足普通折射定律，为垂直自己主平面的偏振光；非常光线(e光)不满足普通的折射定律，为平行自己主平面的偏振光．双折射晶体的光轴，主截面、主平面．Ⅲ练习二十二至练习二十五答案及简短解答练习二十二光的相干性双缝干涉一.选择题 A C C D B二.填空题1. 2π(n1-n2)e/λ.2. 下, 上.3. 暗, ∆x=Dλ/(2a) .三.计算题1.光程差δ=(l2+r2)-(l1+r1)=(l2-l1)+(r2-r1)= l2-l1+xd/D=-3λ+xd/D (1)零级明纹δ=0有x=3λD/d(2)明纹δ=±kλ=-3λ+x k d/D有x k=(3λ±kλ)D/d∆x=x k+1-x k=Dλ/d2.(1)光程差δ=r2-r1=xd/D=kλx k=kλD/d因k=5有x5=6mm(2)光程差δ=r2-(r1-e+ne)=r2-r1-(n-1)e=x'd/D-(n-1)e=k λ有x'=[kλ+(n-1)e]D/d 因k=5,有x'5=19.9mm练习二十三薄膜干涉劈尖牛顿环一.选择题 B C A C B二.填空题1. n1θ1= n2θ2.2. 0.48μm; 0.6μm, 0.4μm.3. 依然平行等间距直条纹,但条纹变密；依然平行等间距直条纹，条纹间距不变，但条纹平行向棱边移动.三.计算题1.(1)因n1<n2<n3，所以光程差δ=2n2e暗纹中心膜厚应满足δk=2n2e k=(2k+1)λ/2 e k=(2k+1)λ/(4n2) 对于第五条暗纹，因从尖端数起第一条暗纹δ=λ/2，即k=0，所以第五条暗纹的k=4，故e4=9λ/(4n2)(2)相邻明纹对应膜厚差∆e=e k+1-e k=λ/(2n2)2．因n1<n2<n3所以光程差δ=2n2eλ1相消干涉，有δ=2n2e=(2k1+1)λ1/2λ2相长干涉，有δ=2n2e=2k2λ2/2因λ2>λ1,且中间无其他相消干涉与相长干涉，有k1=k2=k，故(2k+1)λ1/2=2kλ2/2k=λ1/[2(λ2-λ1)]=3得e=kλ2/(2n2)=7.78⨯10-4mm练习二十四单缝衍射光栅衍射一.选择题 B B D B C二.填空题1. 3.0mm.2. 0, 15mm.3. 660.三.计算题1. 单缝衍射暗纹角坐标满足a sinθk=kλ线坐标满足x k=f tanθ≈f sinθ=f kλ/a∆x=x k-x k-1≈fλ/af≈a∆x/λ=400mm=0.4m；2.(1) (a+b)sinϕ=kλa+b= kλ/sinϕ=2.4⨯10-4cm(2) (a+b)sinθ=kλ，a sinθ=k'λ(a+b)/a=k/k'a=(a+b)k'/k这里k=3，当k'=1时a=(a+b)/3=0.8⨯10-4cm 当k'=2时a=2(a+b)/3=1.6⨯10-4cm最小宽度a=0.8⨯10-4cm(3) 因θ<π/2，有kλ=(a+b)sinθ<(a+b)k< (a+b)/ λ=4 k max=3而第三级缺级，故实际呈现k=0,±1,±2级明纹，共五条明纹.练习二十五光的偏振一.选择题 A D B D C 二.填空题1. 355nm, 396nm；2. 51.13°.3. I0/2,I0cos2ωt/2,I0cos2ωt sin2ωt /2 (或I0sin2(2ωt)/8).三.计算题1. 依布儒斯特定律tan i0=n2/n1tan r0=n3/n2i0+r0=π/2tan r0=cot i0=n3/n2tg i0·cot i0=( n2/n1)·(n3/n2)=1n3=n12. 设入射前自然光与偏振光的光强均为I0，透射后自然光与偏振光光强分别为I1，I2.有(1)自然光I1=(I0/2)cos230°偏振光I2=I0cos2αcos230°且I1=I2得cosα=22所以入射光中线偏振光光矢量振动方向与第一个偏振片偏振化方向之间的夹角α=45°(2)透射光与入射光的强度之比(I1+ I2)/(2 I0)=(1/2)( cos230°/2+cos245°cos230°)= cos230°/2=3/8；(3)I'1=[I0(1-5%)/2](1-5%)cos230°I'2=I0(1-5%)cos2α(1-5%)cos230°故考虑吸收后透射光与入射光的强度之比(I'1+ I'2)/(2 I0)=I'/I0=(1/2)(1-5%)2cos230°=0.338所以k'max=5Ⅳ 课堂例题一.选择题1.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，如图所示，凸透镜可沿O O '移动，用波长λ＝500 nm(1nm=10-9m)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(A) 156.3 nm (B) 148.8 nm (C) 78.1 nm (D) 74.4 nm2.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． 3.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) 改变无法确定．4.在双缝干涉实验中,用单色自然光,在屏幕上形成干涉条纹,若在两缝后放一个偏振片,则 (A) 无干涉条纹.(B) 干涉条纹的间距不变, 但明纹的亮度加强. (C) 干涉条纹的间距变窄, 且明纹的亮度减弱. (D) 干涉条纹的间距不变, 但明纹的亮度减弱.5.一束光强为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 3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°．6.一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．二.填空题1.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 ．(1 nm =10-9m)2.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 ＝____________．3.波长为λ=480.0 nm 的平行光垂直照射到宽度为a =0.40 mm 的单缝上，单缝后透镜的焦距为f =60 cm ，当单缝两边缘点A 、B 射向P 点的两条光线在P 点的相位差为π时，P 点离透镜焦点O 的距离等于_______________________．4.假设某介质对于空气的临界角是45°，则光从空气射向此介质时的布儒斯特角是____．三.计算题1.在双缝干涉实验装置中，幕到双缝的距离D 远大于双缝之间的距离d ．整个双缝装置放在空气中．对于钠黄光，λ＝589.3 nm(1nm=109m)，产生的干涉条纹相邻两明条纹的角距离(即相邻两明条纹对双缝中心处的张角)为0.20°．(1) 对于什么波长的光，这个双缝装置所得相邻两明条纹的角距离将比用钠黄光测得的角距离大10％？(2) 假想将此整个装置浸入水中(水的折射率n ＝1.33)，相邻两明条纹的角距离有多大？PE2.一衍射光栅，每厘米200条透光缝，每条透光缝宽为a=2×10-3 cm，在光栅后放一焦距f=1 m的凸透镜，现以λ=600 nm (1 nm=10-9 m)的单色平行光垂直照射光栅，求：(1) 透光缝a的单缝衍射中央明条纹宽度为多少？(2) 在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？3.在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，λ1=400 nm，λ2=760 nm (1 nm=10-9 m)．已知单缝宽度a=1.0×10-2 cm，透镜焦距f=50 cm．(1) 求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离．(2) 若用光栅常数d=1.0×10-3 cm的光栅替换单缝，其他条件和上一问相同，求两种光第一级主极大之间的距离．4.波长λ=600nm(1nm=10﹣9m)的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30°，且第三级是缺级．(1) 光栅常数(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，求在衍射角-π/2＜ϕ＜π/2范围内可能观察到的全部主极大的级次．附Ⅴ 振动和波课堂例题解答一.选择题 E B B D C C二.填空题 1． 0.842. )2121c o s (2.0π-π=t y P . 3. 2k π + π /2， k = 0，±1，±2，…2k π +3 π /2，k = 0，±1，±2，… 4. 1065 Hz ， 935 Hz 三.计算题1.解：(1))1024cos(1.0x t y π-π= )201(4cos 1.0x t -π= (SI) (2)t 1 = T /4 = (1 /8) s ，x 1 = λ /4 = (10 /4) m 处质点的位移)80/4/(4cos 1.01λ-π=T ym 1.0)818/1(4cos 1.0=-π= (3) 振速)20/(4sin 4.0x t ty -ππ-=∂∂=v ．当)4/1(212==T t s ，在x 1= λ /4= (10 /4)m 处质点的振速26.1)21sin(4.02-=π-ππ-=v m/s2.解：(1) O 处质点，t = 0 时0cos 0==φA y ， 0sin 0>-=φωA v所以 π-=21φ又==u T /λ (0.40/ 0.08) s= 5 s 故波动表达式为]2)4.05(2cos[04.0π--π=x t y (SI)(2) P 处质点的振动方程为 ]2)4.02.05(2cos[04.0π--π=t y P)234.0cos(04.0π-π=t (SI)3.解：设S 1和S 2的振动相位分别为φ 1和φ 2．在x 1点两波引起的振动相位差1121[2][2](21)d x x K φφπλλ----=+ππ即π+=-π--)12(22)(112K x d λφφ ①在x 2点两波引起的振动相位差2221[2][2](23)d x x K φφπλλ----=+ππ 即π+=-π--)32(22)(212K x d λφφ ② ②－①得π=-π2/)(412λx x6)(212=-=x x λ m由①π+=-π+π+=-)52(22)12(112K x d K λφφ当K = -2、-3时相位差最小 π±=-12φφ4.解：选O 点为坐标原点，设入射波表达式为])/(2cos[1φλν+-π=x t A y则反射波的表达式是])(2c o s [2π++-+-π=φλνxDP OP t A y合成波表达式（驻波）为)2cos()/2cos(2φνλ+ππ=t x A y在t = 0时，x = 0处的质点y 0 = 0，0)/(0<∂∂t y ，故得π=21φ 因此，D 点处的合成振动方程是)22cos()6/4/32cos(2π+π-π=t A y νλλλt A νπ=2sin 3附Ⅵ 光学课堂例题解答一.选择题 C C B D B B二.填空题1． 2π (n -1)e /λ ，4×103 2. 3λ ，1.33. 3. 0.36 mm 4. 54.7°三.计算题1.解：(1)干涉条纹间距∆x = λD / d相邻两明条纹的角距离∆θ = ∆x / D = λ / d由上式可知角距离正比于λ，∆θ 增大10％，λ也应增大10％．故λ＇＝λ（1＋0.1）＝648.2nm(2) 整个干涉装置浸入水中时，相邻两明条纹角距离变为∆θ ＇＝∆x / (nd ) = ∆θ/ n由题给条件可得∆θ ＇＝0.15°2.解：(1) a sin ϕ = k λ tg ϕ = x / f当x << f 时，ϕϕϕ≈≈sin tg , a x / f = k λ ,取k = 1有x = f l / a = 0.03 m∴中央明纹宽度为∆x = 2x = 0.06 m(2)( a + b ) sin ϕλk '=='k ( a ＋b ) x / (f λ)= 2.5 取k '= 2，共有k '= 0，±1，±2 等5个主极大3.解：(1) 由单缝衍射明纹公式可知()111231221sin λλϕ=+=k a (取k ＝1 ) ()222231221sin λλϕ=+=k a f x /tg 11=ϕ ,f x /tg 22=ϕ 由于11tg sin ϕϕ≈ , 22tg sin ϕϕ≈所以a f x /2311λ=a f x /2322λ= 则两个第一级明纹之间距为a f x x x /2312λ∆=-=∆=0.27 cm(2) 由光栅衍射主极大的公式1111sin λλϕ==k d2221sin λλϕ==k d且有f x /tg sin =≈ϕϕ 所以d f x x x /12λ∆=-=∆=1.8 cm 4.解：(1) 由光栅衍射主极大公式得 a + b =ϕλsin k =2.4×10-4 cm(2) 若第三级不缺级，则由光栅公式得()λϕ3sin ='+b a 由于第三级缺级，则对应于最小可能的a ，ϕ'方向应是单缝衍射第一级暗纹：两式比较，得 λϕ='s i n a a= (a + b )/3=0.8×10-4 cm (3) ()λϕk b a =+s i n，(主极大) λϕk a '=sin ，(单缝衍射极小) (k ＇=1，2，3，......)因此 k =3，6，9，缺级．又因为k max =(a ＋b ) / λ=4, 所以实际呈现k=0，±1，±2级明纹．(k=±4在π / 2处看不到．)。

大学物理光学习题附答案

P S 1 S 2 r 1 n 1 n 2t 2 r 2 t 1 一、选择题1．3165：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［］2．3611：如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。

路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2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))()(111222t n r t n r +-+ (B)])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r ---(D)1122t n t n -［］3．3664：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n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为(A) 2πn 2e / ( n 1 λ1) (B)[4πn 1e / ( n 2 λ1)] + π(C) [4πn 2e / ( n 1 λ1) ]+ π (D) 4πn 2e / ( n 1 λ1) ［］n 1 λ14．3169：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改变 (B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹(C) 干涉条纹的亮度将发生改变 (D) 不产生干涉条纹［］5．3171：在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的。

若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变)，则(A) 干涉条纹的间距变宽 (B) 干涉条纹的间距变窄(C) 干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零 (D)不再发生干涉现象［］6．3172：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［］7．3498：在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 λ，则屏上原来的明纹处(A) 仍为明条纹 (B) 变为暗条纹 (C) 既非明纹也非暗纹；(D) 无法确定是明纹，还是暗纹［］8．3612：在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处。

大学物理光学试题及答案

大学物理光学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的干涉现象是由于光波的：A. 反射B. 折射C. 衍射D. 叠加答案：D2. 以下哪种现象不属于光的波动性质？A. 干涉B. 衍射C. 反射D. 偏振答案：C3. 光的偏振现象说明光是：A. 横波B. 纵波C. 非波D. 随机波答案：A4. 光的双缝干涉实验中，当缝间距增加时，干涉条纹的间距将：A. 增加B. 减少C. 不变D. 先增加后减少答案：A5. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 胡克D. 斯涅尔答案：D6. 光的全反射现象发生时，光的入射角必须：A. 小于临界角B. 大于临界角C. 等于临界角D. 与临界角无关答案：B7. 光的衍射现象表明光具有：A. 粒子性B. 波动性C. 随机性D. 确定性答案：B8. 光的多普勒效应是指：A. 光的颜色变化B. 光的频率变化C. 光的强度变化D. 光的相位变化答案：B9. 光的波长越长，其频率：A. 越高B. 越低C. 不变D. 无法确定答案：B10. 光的色散现象是由于：A. 光的折射B. 光的反射C. 光的干涉D. 光的衍射答案：A二、填空题（每空1分，共20分）1. 光的干涉现象中，两束相干光波的相位差为________时，会产生干涉加强。

答案：0或π2. 光的偏振方向与光的传播方向垂直，说明光是________波。

答案：横3. 光的波长与频率的关系是________。

答案：成反比4. 在光的双缝干涉实验中，若两缝间距为d，屏幕到缝的距离为L，则干涉条纹间距为________。

答案：λL/d5. 光的全反射发生时，光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角，临界角的计算公式为________。

答案：sinC = 1/n6. 光的多普勒效应中，当光源向观察者移动时，观察到的光频率会________。

答案：增加7. 光的色散现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同，导致________。

大学物理-波动光学习题(包括振动、波动、波的干涉、光的干涉、光的衍射、光的偏振)

第四篇光学第一章振动一、选择题1. 一质点作简谐振动, 其运动速度与时间的关系曲线如下图。

假设质点的振动规律用余弦函数描述，那么其初相应为：[ ] (A)6π (B) 65π (C) 65π- (D) 6π- (E) 32π-2. 如下图，一质量为m 的滑块，两边分别与劲度系数为k 1和k 2的轻弹簧联接，两弹簧的另外两端分别固定在墙上。

滑块m 可在光滑的水平面上滑动，O 点为系统平衡位置。

现将滑块m 向左移动x0，自静止释放，并从释放时开始计时。

取坐标如下图，那么其振动方程为：[ ] ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=t m k k x x 210cos(A)⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=πt k k m k k x x )(cos (B)21210⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=πt m k k x x 210cos (C)⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=πt m k k x x 210cos (D) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=t m k k x x 210cos (E)3. 一质点在x 轴上作简谐振动，振幅A = 4cm ，周期T = 2s, 其平衡位置取作坐标原点。

假设t = 0时刻质点第一次通过x = -2cm 处，且向x 轴负方向运动，那么质点第二次通过x = -2cm 处的时刻为：[ ](A) 1s ; (B)s 32; (C) s 34; (D) 2s 。

4. 一质点沿y 轴作简谐振动，其振动方程为)4/3cos(πω+=t A y 。

与其对应的振动曲线是: [ ]5. 一弹簧振子作简谐振动，当其偏离平衡位置的位移的大小为振幅的1/4时，其动能为振动总能量的：[ ](A)167; (B) 169; (C) 1611; (D) 1613; (E) 1615。

(A)-(B)(C)(D)-06. 图中所画的是两个简谐振动的振动曲线，假设这两个简谐振动可叠加，那么合成的余弦振动的初相为： [ ] π21(A) π(B) π23(C) 0(D)二、填空题1. 一简谐振动的表达式为)3cos(ϕ+=t A x ，0=t 时的初位移为0.04m, s -1，那么振幅A = ，初相位 =2. 两个弹簧振子的的周期都是0.4s, 设开始时第一个振子从平衡位置向负方向运动，经过0.5s 后，第二个振子才从正方向的端点开始运动，那么这两振动的相位差为。

《大学物理》光学练习题

《大学物理》光学练习题一、简答题1、相干光产生的条件是什么? 获得相干光的方法有几种? 分别是什么?答：相干光产生的条件：两束光频率相同，振动方向相同，相位差恒定获得相干光的方法有两种，分别是振幅分割法和波阵面分割法。

2、何谓光程?其物理意义是什么? 使用凸透镜能不能引起附加光程差? 请给出你的解释?答：介质折射率n和光在介质内走过的几何路程L的乘积nL叫光程，其物理意义是光程就是把光在媒质中通过的几何路程按相位差相等折合为真空中的路程.使用凸透镜不能引起附加的光程差。

3、什么是等厚干涉? 什么是等顷干涉? 试各举一例答：薄膜厚度d一定，光程差随入射角i 变化而变化，同一入射角i 对应同一干涉条纹级次，不同入射角对应不同条纹级次，这样的干涉叫等顷干涉。

入射角i一定(平行光入射)，光程差随薄膜厚度d变化而变化，同一厚度对应同一干涉条纹不同厚度对应不同干涉条纹，条纹形状与薄膜等厚相同。

4、空气中的肥皂泡，随着泡膜的厚度的变薄，膜上将出现颜色，当膜进一步变薄并将破裂时，膜上将出现黑色，试解释之?答：起初肥皂膜泡厚度很大，使得由泡膜上下表面产生的光程差大于光的相干长度，随着泡膜厚度变薄时，当在相干长度内以，泡膜上下表面反射不同波长的可见光叠加，形成彩色条纹，当膜进一步变薄并将破裂时，厚度将趋于零，反射干涉消失，膜上出现黑色。

5、大多数光学镜头上要镀一层增透膜，在计算增透膜产生的光程差时，并没有加上半波损失，为什么?答：玻璃表面镀上一层增透薄膜，其折射率介于玻璃和空气之间，比玻璃的折射率小，比空气的折射率大，所以在增透膜的上下表面都有相位的突变，总的附加光程差为零，所以没有半波损失。

6、什么是光的衍射现象？答：光作为一种电磁波，在传播中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时，它就不再遵循直线传播的规律，而会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布，这就是光的衍射现象。

7、什么是菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射，两者的区别是什么？答：菲涅耳衍射：在这种衍射中，光源或显示衍射图样的屏，与衍射孔（或障碍物）之间距离是有限的，若光源和屏都距离衍射孔（或障碍物）有限远，也属于菲涅耳衍射。

大学物理(光学部分)试题库及答案解析

PS 1 S 2r 1n 1n 2t 2r 2t 1大学物理（光学部分）试题库及答案解析一、选择题1. 有一平面透射光栅，每毫米有500条刻痕，刻痕间距是刻痕宽度的两倍。

若用600nm 的平行光垂直照射该光栅，问第几级亮条纹缺级？能观察到几条亮条纹？ ( C )A. 第1级，7条B. 第2级，6条C. 第3级，5条D. 第2级，3条2. 下列情形中，在计算两束反射光线的光程差时，不需要计算因半波损失而产生的额外光程的是：（ D ）A BCD3. 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（ C ） (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4. 如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。

路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1、折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2、折射率为n 2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( B )(A) )()(111222t n r t n r +-+(B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r ---空气油膜n=1.4 水MgF 2 n=1.38 空气玻璃 n=1.5油膜n=1.4 空气水空气MgF 2 n=1.38玻璃 n=1.5(D) 1122t n t n -5、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n 1＜n 2＞n 3，1λ为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 ( C )(A) )/(2112λπn e n (B) πλπ+)/(4121n e n (C) πλπ+)/(4112n e n(D) )/(4112λπn e n6、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 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为（ A ）(A) 1.5 λ(B) 1.5 λ / n(C) 1.5n λ(D) 3 λ7、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的透振方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I 为（ B ）(A) 24/0I（B ）4/0I（C ）2/0I(D)2/20I8、波长为λ的单色光垂直入射于光栅常数为d 、缝宽为a 、总缝数为N 的光栅上。

大学物理光学练习题及答案详解(word文档良心出品)

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)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54. 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,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?。

大学物理光学实验练习题集与答案

大学物理光学实验练习题集与答案一、单选题1. 光学简导管的主要作用是什么？A. 引导光线传输B. 调节光的强度C. 调节光的颜色D. 放大光的角度答案：A2. 以下哪个现象展示了光的直线传播特性？A. 反射B. 折射C. 散射D. 干涉答案：A3. 某光源通过一种单缝狭缝时，在屏幕上观察到的是一个中央亮度明显高于两边的条纹，这是由于什么现象引起的？A. 反射B. 散射D. 干涉答案：C4. 以下哪一个现象表明光的波动性？A. 光在真空中传播时的速度恒定B. 光沿直线传播C. 光在介质中折射D. 光的干涉现象答案：D5. 光通过一个透镜后，如果光线聚焦在透光屏上，则透镜的类型是：A. 凸透镜B. 凹透镜C. 分光镜D. 覆膜答案：A二、多选题1. 下面几种光源中，属于自然光源的有哪些？B. 白炽灯光C. 激光D. 火焰光E. 荧光灯光答案：A、D2. 以下关于光学折射的陈述中，正确的是：A. 光只在真空中能以光速传播B. 介质的折射率越大，光速度越快C. 光从一种介质射向另一种介质时，入射角大于折射角D. 折射率是入射角和折射角的正弦比答案：C、D3. 以下哪些现象属于光的干涉现象？A. 彩虹B. 杂纹C. 油膜颜色D. 空气中的飞蛾答案：A、B、C4. 以下哪些颜色的光波长较长？A. 红光B. 蓝光C. 紫光D. 绿光答案：A、C5. 下列关于光学实验的说法中，正确的是：A. 双缝干涉实验观察到的结果是一系列彩色条纹B. 黑暗室中进行的光学实验无法看到效果C. 如果两束相干光叠加在一起，会产生干涉现象D. 在实验室进行的光学实验与日常生活中的光学现象无关答案：C三、简答题1. 解释光的散射现象，并说明其在日常生活中的应用。

答案：光的散射是指光线与物质颗粒碰撞后改变原来传播方向的现象。

在日常生活中，光的散射现象广泛应用于多个领域。

例如，太阳光在大气中的散射现象使得天空呈现出蓝色，在傍晚时分呈现出红色的现象；激光散射可用于光通信中的光纤通信和激光雷达技术等。

大学物理光学练习题及答案

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 λ3B 123n n -λC λ2D122n 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＝500nm1nm = 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 nmB 不平处为凸起纹,最大高度为250 nmC 不平处为凹槽,最大深度为500 nmD 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 0B2I C8ID 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 An23λ Bnλ3 Cλ23 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 λlnC 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 λBnaf λ Cnaf λ2Danf 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 30B 折射光为部分线偏振光,折射角为 30C 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 = 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 = 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 = 表面镀一层MgF 2折射n 2=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=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 = , 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 mm 的单缝上,在缝后放一焦距为 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 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400nm 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 μm 的玻璃片．玻璃片的折射率为．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 ＝400cm ．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 cm ．1 求入射光的波长；2 设图中OA = 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 = ．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 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。

大学物理光学练习

大学物理光学练习一、单项选择题1、下列哪一种光学现象是全反射现象？A.镜子反射阳光B.玻璃板反射月光C.雨后出现彩虹D.全息照片拍摄2、在光的折射现象中，光路是：A.可逆的B.不可逆的C.半可逆的D.与折射率有关3、在光学实验中，产生衍射现象的条件是什么？A.光的波长较短B.光的波长较长C.光的频率较高D.光的频率较低二、多项选择题4、下列哪些现象是由于光的折射引起的？A.水中的倒影B.放大镜聚焦阳光C.夜晚看路灯下的影子D.海市蜃楼E.雨后出现彩虹41、下列哪些现象是由于光的干涉引起的？A.水中出现的油花B.沙漠中出现的光的衍射现象C.照相机镜头中出现的光斑D.全息照片的拍摄原理E.夜晚看天空中的流星划过三、简答题6、请解释什么是光的全反射现象，并举例说明其在日常生活中的应用。

61、请解释什么是光的干涉现象，并举例说明其在日常生活中的应用。

大学物理_物理光学大学物理之物理光学物理光学是物理学的一个重要分支，也是我们日常生活中经常遇到的现象。

在大学物理课程中，物理光学通常会作为一门重要的必修课程。

本文将介绍物理光学的基本概念、发展历程以及在日常生活和科学研究中的应用。

一、物理光学的基本概念物理光学主要研究光的行为和性质，包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。

光在介质中传播时，会受到介质的影响，产生折射、反射等现象。

同时，光也具有波动性质，可以产生干涉和衍射等现象。

二、物理光学的发展历程物理光学的发展经历了多个阶段。

在早期，科学家们通过对光的传播、反射、折射等问题的研究，逐渐认识了光的性质。

随后，托马斯·杨通过对光的干涉和衍射的研究，提出了光的波动理论。

这一理论为后来的物理学发展奠定了基础。

三、物理光学在日常生活和科学研究中的应用物理光学在我们的日常生活中有着广泛的应用。

例如，我们使用的眼镜、相机、望远镜等都涉及到物理光学的原理。

在科学研究领域，物理光学也有着重要的应用，例如在医学、工程、材料科学等领域。

大学物理习题集——光学部分

大学物理习题集——光学部分148、折射率为1.50、直径为10.0cm 的长玻璃棒，端面被磨成半径为5.0cm 的光滑凸状球面。

有一长为 1.0m m 的细棒，垂直地放于玻璃棒轴上距端面20cm 处。

求细棒的像的位置和横向放大率。

149、有一曲率半径为20.0cm 的凹面镜，在距顶点10.0cm 处垂直于主光轴放置一高度为20m m 的细棒，计算像的位置和横向放大率。

150、会聚透镜的焦距为10.0cm ，当物点处于主光轴上并距光心分别为20.0cm 和5.0cm 时，试确定像的位置、大小、正倒和虚实。

151、一发散透镜的两个球面的曲率半径分别为10.0cm 和30.0cm ，其折射率为1.50。

现有高度为2.0cm 的细棒处于主光轴上并与主光轴相垂直，与光心相距40.0cm 。

求像的位置和高度。

152、如图所示，由光源S 发出的600nm λ=，单色光，自空气射入折射率 1.23n =的一层透明物质，再射入空气。

若透明物质的厚度为 1.0d cm =，入射角030θ=，且 5.0SA BC cm ==，求：（1）折射角1θ为多少；（2）此单色光在这层透明物质里的频率、速度和波长各为多少。

153、在双缝干涉实验中，两缝间距为0.30m m ，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22.78m m 。

问所用光的波长为多少。

154、折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈形膜（劈尖角θ很小）。

用波长600nm λ=的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹，假如在劈形膜内充满 1.40n =的液体进的相邻明纹间距比劈形膜内是空气时的间距缩小0.5l m m ∆=，那么劈尖角θ应是多少？155、在杨氏干涉实验中，双缝的间距为0.30m m ，以波长为26.010nm λ=⨯的单色光照射狭缝，求在离双缝50cm 远的光屏上，从中央向一侧数第2条与第5条暗条纹之间的距离。

大学物理-光学习题集

（0448）在折射率n=1.50的玻璃上，镀上n’=1.35的透明介质薄膜，入射光波垂直于介质薄膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对6001=λnm 的光波干涉相消，对7002=λnm 的光波干涉相长。

且在600nm 到700nm 之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形，求所镀介质膜的厚度。

**777.8nm** （0470）用每毫米有300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种准单色成分的光谱。

已知红谱线波长R λ在630nm-760nm 的范围内，蓝谱线波长B λ在430nm-490nm 范围内，当光垂直入射时，发现在24.46°角度处，红蓝两谱线同时出现。

（1）如果还有的话，在什么角度下还会出现这种复合谱线？（2）在什么角度下只有红谱线出现？ **（1）红：10.89°-13.18°；22.2°-27.13°；34.54°-43.15°；49.11°-65.78°；70.9°-90° 蓝：7.41°-8.45°；14.95°-17.10°；22.77°-26.17°；31.06°-36.02°；40.17°-47.31°；50.71°-61.88°；64.56°-90°重叠部分：70. 9°-90°；50.71°-61.88°；40.17°-43.15°；22.77°-27.13° （2）10.89°-13.18°**（0636）如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，若31212λ=-=-r r P S P S ，求P 点的强度I 与干涉加强时最大强度I max 的比值。

大学物理光学习题册解答光学部分

干涉1.B2.B3．e n e n n )1)(221--或（ 4．3λ，1.335．解：（1）1λ纹距 mm d Dx 4.011==∆λ 2λ纹距 mm dDx 6.022==∆λ（2）设在1λ的第k 级明纹处发生第一次重叠 21)1(x k x k ∆-=∆， 3122=∆-∆∆=x x x k（3）mm x k x 2.14.031=⨯=∆=6．解：由明纹位置 λa D k x =，明纹彩带宽度 λ∆=∆aD k x k=1时，mm a Dx 72.01=∆=∆λ k=5时，mm aDx 6.352=∆=∆λ7．解：从1S 与2S 发出的光达P 点的光程差为5λ，插入玻璃片后变为零，有 λ5=-e ne ， cm n e 410615-⨯=-=λ8．解：（1）n ='sin sin θθ， 407.0sin sin '==n θθ， 24'=θ （2）传播中频率不变 Hz c14105⨯==λν181044.2-⨯==ms ncvA n4878'==λλ （3）cm dAB 46.2cos '==θS 到C 的几何路程 SA+AB+BC=12.46cm 光程 SA+nAB +BC=13.02cm 9.D 10.B 11．l2λ 12．（略）13．解：由劈尖暗纹公式 2)12(2λ-=k en ， 8=km A k n e 6105.1150002)12(21-⨯==-= λ14．解：A 50001=λ、A 70002=λ在反射中消失，有2)12(2112λ-=k e n ①2)12(2222λ-=k e n ②112-=k k ③ （1λ与2λ之间无其他波长消失）2]1)1(2[2)12(2111λλ--=-k k ，得 41=k ④④代回①有 A k n e 67312)12(21112=-=λ15．解：由 λ=nt 2 和 l t =θ，消去t 得 θλn l 2=，故 θλ21=l ， θλn l 22=θλθλn n n l l l 2)1()11(221-=-=-=∆ rad ln n 4107.12)1(-⨯=∆-=λθ16．解：该牛顿环暗纹公式λkR r k =，故 11114λλλR R R l =-= ①同理 22λR l =②由 ①/②，2121λλ=l l ，得 12212)(λλl l =衍射17.A 18.C19．6，第一级明20．2π，第二级暗21．解：（1）设在衍射角为φ的方位重合1sin λφ=a ①， 22sin λφ=a ②， 212λλ= ③ （2）由②式有 21112λλk k =，令 122k k =， 2211λλk k = 故1λ的各级暗纹1k 分别与2λ的2k =21k 的各级暗纹重合。

大学物理光学练习

单元四 (二) 杨氏双缝实验一、填空题1. 相干光满足的条件是1）频率相同；2）位相差恒定；3）光矢量振动方向平行，有两束相干光, 频率为ν，初相相同，在空气中传播，若在相遇点它们几何路程差为r r 21-,则相位差)r r (c212-=πνϕ∆。

2. 光强均为I 0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0I 4。

可能出现的最小光强是0。

3. 在真空中沿Z 轴负方向传播的平面电磁波，O 点处电场强度)3t 2cos(300E x ππν+=(SI)，则O 点处磁场强度：)3t 2cos(300H 00y ππνμε+-=。

用图示表明电场强度、磁场强度和传播速度之间的关系。

4. 试分析在双缝实验中，当作如下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化?(A) 双缝间距变小：条纹变宽； (B) 屏幕移近：条纹变窄； (C) 波长变长：条纹变宽；(D) 如图所示，把双缝中的一条狭缝挡住，并在两缝垂直平分线上放一块平面反射镜：看到的明条纹亮度暗一些，与杨氏双缝干涉相比较，明暗条纹相反；(E) 将光源S 向下移动到S'位置：条纹上移。

二、计算题1. 在双缝干涉的实验中，用波长nm 546=λ的单色光照射，双缝与屏的距离D=300mm ，测得中央明条纹两侧的两个第五级明条纹之间的间距为12.2mm ，求双缝间的距离。

* 由在杨氏双缝干涉实验中，亮条纹的位置由λk dDx =来确定。

用波长nm 546=λ的单色光照射，得到两个第五级明条纹之间的间距：λ∆10dDx 5=)4(填空题)3(填空题双缝间的距离：λ∆10x Dd 5=m 10546102.12300d 9-⨯⨯=，m 1034.1d 4-⨯=2. 在一双缝实验中，缝间距为5.0mm ，缝离屏1.0m ，在屏上可见到两个干涉花样。

一个由nm 480=λ的光产生，另一个由nm 600'=λ的光产生。

问在屏上两个不同花样第三级干涉条纹间的距离是多少?* 对于nm 480=λ的光，第三级条纹的位置：λ3d D x =对于nm 600'=λ的光，第三级条纹的位置：'3dD 'x λ= 那么：)'(3dDx 'x x λλ∆-=-=，m 102.7x 5-⨯=∆ 单元五双缝干涉（续）劈尖的干涉，牛顿环一、选择、填空题1. 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：【 C 】(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。