基础物理学下册【韩可芳】第10章习题答案

第十章第十章第十章第十章 波动光学波动光学波动光学

波动光学

思考题思考题思考题思考题

10-1 普通光源中原子发光有何特征？

答答答：答：：：

因为普通光源是大量不同原子在不同时刻发的光，是自然光，因此不满足干涉条件，所以一 般普通光源观察不到干涉现象。

10-2 如何用实验检验一束光是线偏振光、部分偏振光还是自然光？

答答答：答：：：

拿一块偏振片迎着这束光，转动偏振片，观察透射光。（1）视场中光强有变化且有消光现象 的为线偏振光；（2）光强有变化但无消光现象的为部分偏振光；（3）光强无变化的为自然光。

10-3 自然光可以用两个独立的、相互垂直的、振幅相等的光振动表示。那么线偏振光是

否

也可以用两个相互垂直的光振动表示？如果可以，则这两个相互垂直的光振动之间关系如 何？

10-4 如何用实验测定不透明媒质的折射率？

答答答：答：：：

光线入射到不透明的媒介上，改变入射角i ，并同时用偏振片测定反射光线的偏振化程度。 当反射光线为完全偏振光时，此时入射角i0 即为布儒斯特角，满足tan 可求得不透明介质的折射率n 。

10-5 如图(a)所示，一束自然光入射在方解石晶体的表面上，

入射光线与光轴成一定角度；问将有几条光线从方解石透射 出来？如果把方解石切割成等厚的A 、B 两块，并平行地移 开很短一段距离，如图(b)所示，此时光线通过这两块方解石

后有多少条光线射出来？如果把B 块沿沿沿沿光线转过一个角度， 此时将有几条光线从B 块射出来？为什么？

i 0

n ，测得 i0 即

考思考思考思考题题题题10-5图图图图

10-6 从普通光源获得两束相干光的一般方法是什么？在光的干涉中决定相遇点产生明纹

或暗纹的因素是什么？

答答答：答：：：分波阵面法和分振幅法。波源的相位差和波源到相遇点的光程差决定相遇点产生明纹或

暗纹。

10-7 如图所示，设光线a 、b 从周相相同的A 、B 点

传至P 点，试讨论：

（1）在图中的三种情况下，光线a 、b 在相遇处P 是 否存在光程差？为什么？

（2）若a 、b 为相干光，那么在相遇处的干涉情况怎 样？

考题思考题思考题思考题 10-7 图图图图

10-8 在杨氏双缝实验中，当作如下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化？（要说明理

由）

（1）使两缝之间的距离逐渐减小；

（2）保持双缝的间距不变，使双缝与屏幕的距离逐渐减小；

（3）如图所示，把双缝中的一条狭缝遮住，并在两缝的垂直平分线上放置一块平面反射镜。

=2e n −n2sin i +

表示由于半波损失引入的光程差。它不一定存在，当两个表面反射条件相同时，它就不 2 2 2 1

λ λ 2 2

10-9 薄膜干涉的光程差公式δ 中， 代表什么意义？它是否一

定存在？举例说明。

答答答答：

λ 2

存在了。

10-10 在白光的照射下，我们通常可看到呈彩色花纹的肥皂膜和肥皂泡，并且当发现有黑色斑纹出现时，就预示着泡膜将破裂，试解释这一现象。 答答答：答：：： 观察肥皂液膜的干涉时，由于重力作用，膜的厚度各处不会均匀。薄膜表面附近反射光干涉 光程差近似可用δ 计算，其中e 为薄膜厚度。白光入射时，厚度e 处的干涉结 果使得膜表面出现彩色图样。在重力下，随着时间的推移，膜各处的厚度不断变化，膜表面

干涉图样也随之变化。当某处的 e →0 时，所有波长的光的光程差接近δ ，为反射 光干涉减弱条件。所以，当彩色图样消失呈现黑色时，膜厚度趋于零，肥皂液膜破裂。 10-11 在图示的装置中，平面玻璃板是由两部分组成的（冕牌玻璃 n =1.50 和火石玻璃n

=1.75 ），透镜是由冕牌制成，而透镜与玻璃之间 的空间充满着二硫化碳（n =1.62 ）。试问由此而 成的牛顿环的花样如何？为什么？

解解解：解：：：根据题意先沿两种玻璃结合处将整个装置分 为左、右两半，当光入射在右半部分时，由于

n1n3，在CS

光中明环和暗环半径分别为：

r = k = ⋯

r = k = ⋯

半

波损失。反射光中明环和暗环半径分别为：

r = k = ⋯ =2ne +λ

=λ

2

k − )1λP 2n2

k λR n

2n2 = =k

上表面有半波损失，反射

， （明环）

， （暗环） 2

2

， （明环）

2

， （暗环）

λ λ

2l 2

因此左右两半牛顿环明暗花纹相反。

10-12 如本题图所示，若劈尖的上表面向上平移，干涉条纹会发生怎样的变化（图a ）

？若

劈关的上表面向右方平移，干涉条纹又会发生怎样的变化（图b ）？若劈光的角度增大，干 涉条纹又将发生怎样的变化？

思考题思考题思

考题思考题 10-12 图图图图

答答答：答：：： (1)由θ ，ek 知，各级条纹向棱边方向移动，条纹间距不变

；

(3)各级条纹向棱边方向移动，且条纹变密．

10-13 如何理解光的时间相干性？相干长度和相干时间是对什么而言的？意义如何？

答答答：答：：：

10-14 处理衍射问题的基本思想是什么？在解释衍射现象时，菲涅耳在哪一点上发展了惠

更斯原理？

答答答：答：：：

10-15 某人在他眼睛瞳孔的前方握着一个竖直方向的单狭缝，通过狭缝注视一遥远的线

状

光源。这人看见的衍射图样是菲涅耳衍射还是夫琅和费衍射？ 答：答答答： ：：

(N

(κ asin φ=±κ′λ k ′= ,1

= k ′

个暗条纹，而宽度一般很大，

( ) a +β a