物理光学各章典型习题及部分习题解答
初中物理光学专题训练30题含参考答案(精选5篇)
初中物理光学专题训练30题含答案一、填空题1．雨过天晴时，蔬菜塑料大棚的积水窝相当于一个镜，此时为防止阳光灼伤蔬菜，菜农总是及时将积水除掉，这是因为凸透镜对阳光有作用。
2．小杨做凸透镜成像规律的实验. 将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧，实验前调整烛焰中心、中心和光屏中心在同一水平高度，如图所示 . 若蜡烛放置在10cm刻度线处，移动光屏，在光屏上（选填“能”或“不能”）呈现烛焰清晰的像. 若蜡烛放置在25cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰（选填“缩小”或“放大”）的实像. 若蜡烛放置在35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰（选填“正立”或“倒立”）的实像. 若蜡烛放置在45cm刻度线处，可以观察到正立放大的虚像. 根据此规律制成了.3．阳光明媚的春天，白水带桃花盛开，我们能够从不同方向看到桃花，是因为太阳光在桃花表面发生的缘故；夏天雨后天空出现的彩虹就是太阳光的现象；夏日炎炎，资料表明：将皮肤晒黑的罪魁祸首是太阳光中的。
4．如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，通过调节，在光屏上看到了烛焰清晰的像.保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向右移动一小段距离后，要想在光屏上再次得到清晰的像，可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的眼镜（选填“近视”或“远视”）.小芳实验时对此装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸，请写出改进后其中一个优点：.5．在探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰和光屏中心位于凸透镜的上．当蜡烛距凸透镜30.0cm时，在光屏上成一个等大的实像，则凸透镜的焦距是cm；将蜡烛远离透镜移动动到适当位置，要在光屏上成清晰的像，就将光屏向（远离/靠近）透镜方向移动．二、单选题6．下面是四位同学所画的光路图，其中正确的是（）A．B．C．D．7．如图所示，将一束光线斜射入容器中，并在容器底部形成一光斑，这时往容器中逐渐加水，则光斑的位置将（）A．慢慢向右移动B．慢慢向左移动C．慢慢向水面移动D．仍在原来位置不动8．白纸上印有黑字，每个人都看得特别清楚，我们之所以能看清楚这些字的主要原因是（）A．白纸和黑字分别发出了不同的颜色的光进入眼睛B．白光照到试卷上，白纸和黑字分别发出白光和黑光进入眼睛C．白光照到试卷上，白纸反射出白光进入眼睛，而黑字不反射D．黑字比白纸反射的本领强9．如图所示，在水杯后放置一个小泥娃，透过水杯观察小泥娃，改变小泥娃与水杯的距离，下列关于看到的像的特点说法正确的是（）A．人眼看到的像一定是虚像B．当泥娃靠近水杯时，可能看到泥娃变高又变粗的像C．当泥娃离水杯足够远时，可能看到泥娃上下倒立又变短的像D．当泥娃离水杯一定距离时，可能无论人眼在什么位置都看不清泥娃的像10．下列说法正确的是（）A．矫正近视眼应佩戴凸透镜B．水烧开时冒出大量“白气”是液化现象C．地震时产生的次声波不是振动产生的D．把手机调为静音是在人耳处减弱噪声11．如图是常用的插线板，闭合开关，指示灯发光，且插孔可以提供工作电压，下列说法正确的是（）A．将试电笔插入C孔，其氖管会发光B．图中A与火线相连，B与零线相连C．若指示灯损坏不能发光，则插孔不能提供工作电压D．若A、B两孔发生短路，则其它插孔仍可提供工作电压12．如图所示，A在水面上方，B在水面下方，AC、BD垂直于水面，垂足分别是C和D，AB连线与水面相交与E点，若从A处射出一束激光，要使激光能够照射到B点，则射出的激光在水面上的入射位置是A．E点B．D点C．D与E之间的某一个点D．C与E之间的某一个点13．2021年5月26日晚，本年度最大满月携月全食“组合出道”。
物理光学第4章习题答案
• 因此，这个衍射屏具有类似透镜的性质。
• (2)对于因子exp(iar2 )：a= - k/2f1，
• 得f1 = - k/2a= -π/aλ< 0，发散；
• 对于因子 exp(-iar2)： a= k/2f2，
• 得f2 = k/2a=π/aλ> 0，汇聚；
• 对于因子1/2，1/2=1/2*e0， • 可得 f3 = ∞。
•
=∫±L (A/2i)*( ei2πu0x – e -i2πu0x )
•
*exp(-i2πux)dx
•
=∫±L (A/2i)*[ ei2π(u0-u)x – e -i2π(u0+u)x ] dx
•
=(A/4 π) *[(1/u-u0) *ei2π(u0-u)x - (1/u+u0)
*ei2π(u0+u)x ] |±L
S
D
2
sin
cos
2
而
cos l'v
D
故
S
D
2
c
os1
l ' v
v
2
2
D D D
光瞳的面积为：
SD
2
D 2
2
因此得到沿v轴的光学传递函数为：
可见沿v轴的截止频率为：
vm a x
D
l'
（2）再来计算沿u轴的光学传递函数。 在ξ轴上分开λl’u的两个光瞳的重叠面积，如下图所示：
最后得到强度分布
I (x) (x) 2
=cos2
2
u0
x
1 2
(1
cos
4
u0 x)
可见，像面上的强度分布仍是一正弦式分布，但空间频率为物分布的2倍。
光学原子物理习题解答
光学原⼦物理习题解答光学习题答案第⼀章：光的⼲涉 1、在杨⽒双缝实验中，设两缝之间的距离为0.2mm ,在距双缝1m 远的屏上观察⼲涉条纹,若⼊射光是波长为400nm ⾄760nm 的⽩光,问屏上离零级明纹20mm 处,哪些波长的光最⼤限度地加强?解:已知:0.2d mm =, 1D m =, 20l mm =依公式:五种波长的光在所给观察点最⼤限度地加强。
2、在图⽰的双缝⼲涉实验中，若⽤薄玻璃⽚（折射率1 1.4n =）覆盖缝S 1 ，⽤同样厚度的玻璃⽚（但折射率2 1.7n =）覆盖缝S 2 ，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O 变为第五级明纹，设单⾊波长480nm λ=,求玻璃⽚的厚度d （可认为光线垂直穿过玻璃⽚）34104000104009444.485007571.46666.7dl k Ddk l mm nmDk nm k nm k nm k nm k nmδλλλλλλλ-==∴==?===========11111故:od屏 O解：原来，210r r δ=-= 覆盖玻璃后，221121821()()5()558.010r n d d r n d d n n d d mn n δλλλ-=+--+-=∴-===?- 3、在双缝⼲涉实验中，单⾊光源S 0到两缝S 1和S 2的距离分别为12l l 和，并且123l l λ=-，λ为⼊射光的波长，双缝之间的距离为d ，双缝到屏幕的距离为D ，如图，求：（1）零级明纹到屏幕中央O 点的距离。
（2）相邻明条纹的距离。
解：（1）如图，设0p 为零级明纹中⼼，则：21022112112021()()03()/3/r r d p o D l r l r r r l l p o D r r d D dλλ-≈+-+=∴-=-==-=(2)在屏上距0点为x 处，光程差 /3dx D δλ≈- 明纹条件 (1,2,3)k k δλ=± = (3)/kx k D d λλ=±+在此处令K=0，即为（1）的结果，相邻明条纹间距1/k k x x x D d λ+?=-=4、⽩光垂直照射到空⽓中⼀厚度为43.810e nm =?的肥皂泡上，肥皂膜的折射率 1.33n =，在可见光范围内44(4.0107.610)?-，那些波长的光在反射中增强？解：若光在反射中增强，则其波长应满⾜条件12(1,2,)2ne k k λλ+= =即 4/(21)ne k λ=- 在可见光范围内，有42424/(21) 6.7391034/(21) 4.40310k ne k nm k ne k nmλλ3= =-=?= =-=?5、单⾊光垂直照射在厚度均匀的薄油膜上（n=1.3），油膜覆盖在玻璃板上（n=1.5），若单⾊光的波长可有光源连续可调，并观察到500nm 与700nm 这两个波长的单⾊光在反射中消失，求油膜的最⼩厚度？解：有题意有：2(1/2)(1/2)2(1/2)500(1/2)700nd k k d nk k λλ=++∴='∴+=+min min 5/277/23,2(31/2)5006732 1.3k k k k d nm'+=+'∴==+∴==?即 56、两块平板玻璃，⼀端接触，另⼀端⽤纸⽚隔开，形成空⽓劈尖，⽤波长为λ的单⾊光垂直照射，观察透射光的⼲涉条纹。
大学物理光学第一章答案
i1《1的条件下，取小角近似
于是有
sin i1 i1 ,cos i1 cos i2 1
x n 1 i1t n
•
12如图所示，在水中有两条平行线1和2，光线2射到水和平行平板玻璃的分界面上。
• •
（1）两光线射到空气中是否还平行？ （2）如果光线1发生全反射，光线2能否进入空气？ 解: 我们先推到一下光线经过几个平行界面的多层媒质时出射光线的方向。 因为界面都是平行的，所以光线在同一媒质中上界面的的折射角与下界面的入射角相等，如下图所示：
• • • • •
解得
S0 R
sin i sin u
S0 ' R
sin i ' sin u '
u u ' (i ' i)
又根据折射定律 进一步得到 由此可见，只在
n sin i n 'sin u
S0 n ' sin i ' R n sin u
以及角度关系
S0 '
f 如设该透镜在空气中和在水中的焦距分别为 f1 ，2 ，按上式有 f2 n 1 L f1 ( nL 1) n0 1.50 1 ( f1 10.0) f1 则 f2 3 1.50 1 4
4 f1 40cm
•
• •
• •
3用一曲率半径为20cm的球面玻璃和一平玻璃粘合成空气透镜，将其浸入水中（见图），设玻璃壁厚可忽略，水和空气的折射 率分别为4/3和1，求此透镜的焦距f。此透镜是会聚的还是发散的？ 1 n 4 r 解:以 nL 1 ，0 3 ， 20cm ， r2 代入薄透镜焦距公式 f 1 n 1 1 ( L 1)( ) n0 r1 r2 算出该空气薄透镜（置于水中）的焦距为 f= - 80cm ，它是发散透镜。
物理光学第三章 习题答案
（2）
m 20 2 2 h 10 cos 2 40 20 4 h 16 20 2 0.707rad cos 2
3.24 牛顿环也可以在两个曲率半径很大的平凸透镜之间的空气层 中产生。如图所示，平凸透镜A和B的凸面的曲率半径分别为RA 和RB，在波长600nm的单色光垂直照射下，观察到它们之间空气 层产生的牛顿环第10个暗环的半径rAB=4mm。若有曲率半径为RC 的平凸透镜C，并且B、C组合和A、C组合产生的第10个暗环的 半径分别为rBC=4.5mm和rAC=5mm，试计算RA，RB和RC。
4.4 F-P标准具的间隔为2.5mm，问对于波长为500nm的光，条 纹系中心的干涉级是多少？如果照明光波包含波长500nm和稍 小与500nm得两种光波，它们的环条纹距离为1/100条纹间距， 求未知光波的波长。 解：条纹系中心的干涉级为：
2h m 2h m 104
e 2 0.0005(nm) 2he 499.9995(nm)
4.3 将一个波长稍小于600nm的光波与一个波长为600nm的光波 在F-P干涉仪上进行比较。当F-P干涉仪两镜面间距离改变 1.5mm时，两光波的条纹系就重合一次。试求未知光波的波长。 解： 2l n n 1
解得： n 5 103 n ' 599.88 109 (m) n 1
（3） 2nh cos 2 m 2nh sin 2 2 2 0.0022 2nh sin 2 由 sin 1 n sin 2 cos 1 1 n cos 2 2 n cos 2 2 1 0.0033 cos 条纹间距为：e f 1 6.7 10－4 m
(完整版)物理光学-第一章习题与答案
物理光学习题 第一章 波动光学通论一、填空题（每空2分）1、．一光波在介电常数为ε，磁导率为μ的介质中传播，则光波的速度v= 。
【εμ1=v 】2、一束自然光以 入射到介质的分界面上，反射光只有S 波方向有振动。
【布儒斯特角】3、一个平面电磁波波振动表示为 E x =E z =0, E y =cos[⎪⎭⎫⎝⎛-⨯t c x 13102π], 则电磁波的传播方向 。
电矢量的振动方向 【x 轴方向 y 轴方向】4、在光的电磁理论中，S 波和P 波的偏振态为 ，S 波的振动方向为 ， 【线偏振光波 S 波的振动方向垂直于入射面】5、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的透振方向夹角为45°，则通过两偏振片后的光强为 。
【I 0/4】6、真空中波长为λ0、光速为c 的光波，进入折射率为n 的介质时，光波的时间频率和波长分别为 和 。
【c/λ0 λ0 /n 】7、证明光驻波的存在的维纳实验同时还证明了在感光作用中起主要作用是 。
【电场E 】8、频率相同，振动方向互相垂直两列光波叠加，相位差满足 条件时，合成波为线偏振光波。
【0 或Π】9、会聚球面波的函数表达式 。
【ikre rA r E -)(=】 10、一束光波正入射到折射率为1.5的玻璃的表面，则S 波的反射系数为 ，P 波透射系数： 。
【-0.2 0.2 】11、一束自然光垂直入射到两透光轴夹角为θ的偏振片P 1和P 2上，P 1在前，P 2在后，旋转P 2一周，出现 次消光，且消光位置的θ为 。
【2 Π/2】12、当光波从光疏介质入射到光密介质时，正入射的反射光波 半波损失。
（填有或者无） 【有】13、对于部分偏振光分析时，偏振度计算公式为 。
（利用正交模型表示） 【xy x y I I I I P +-=】二、选择题（每题2分）1．当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角为θ1，布儒斯特角为θB ，临界角为θC ，下列正确的是 （ ）A ．0<θ1<θB , S 分量的反射系数r S 有π位相突变 B ．0<θ1<θB , P 分量的反射系数r P 有π位相突变C ．θB <θ1<θC , S 分量的反射系数r S 有π位相突变D ．θB <θ1<θC , P 分量的反射系数r P 有π位相突变 【B 】2．下面哪种情况产生驻波 （ ） A ．两个频率相同，振动方向相同，传播方向相同的单色光波叠加 B ．两个频率相同，振动方向互相垂直，传播方向相反的单色光波叠加 C ．两个频率相同，振动方向相同，传播方向相反的单色光波叠加 D ．两个频率相同，振动方向互相垂直，传播方向相同的单色光波叠加 【C 】3．平面电磁波的传播方向为k ，电矢量为E ，磁矢量为B, 三者之间的关系下列描述正确的是 （ ） A ．k 垂直于E ， k 平行于B B ．E 垂直于B ， E 平行于k C ．k 垂直于E ， B 垂直于k D ．以上描述都不对 【C 】4、由两个正交分量]cos[0wt kz A x E x -= 和]87cos[0π+-=wt kz A y E y表示的光波，其偏振态是（ ）A 线偏振光B 右旋圆偏振光C 左旋圆偏振光D 右旋椭圆偏振光 【D 】5、一列光波的复振幅表示为ikre rA r E =)(形式，这是一列（ ）波 A 发散球面波 B 会聚球面波 C 平面波 D 柱面波 【A 】6、两列频率相同、振动方向相同、传播方向相同的光波叠加会出现现象（ ） A 驻波现象 B 光学拍现象 C 干涉现象 D 偏振现象 【C 】7、光波的能流密度S 正比于（ ）A E 或HB E 2或H 2C E 2，和H 无关D H 2，和E 无关 【B 】8、频率相同，振动方向互相垂直两列光波叠加，相位差满足（ ）条件时，合成波为二、四象限线偏振光波。
物理光学各章典型习题及部分习题解答2
例题2－10 在杨氏双缝实验中，采用蓝绿光源，波长 分别为 1=440和2=540 ，试计算条纹从第几级发生 完全重叠。
解：杨氏干涉条纹中明纹的位置为
D xm d
条纹发生重叠
m 0， 1 2， ， ...
2ne (2m 1)
2
设1＝500nm的第m级干涉极小， 2＝700nm的第m－1 级干涉极小，则
(2m 1)
1
2
2(m 1) 1
2
2
1 2 m 2(2 1 )
12 e 673nm 2n(2 1 )
例题2－15 光线以 =300入射到折射率n2=1.25的空 气中的薄膜上。当波长1=6400Å时，反射最大；而 当波长2=4000Å时，反射最小。求薄膜的最小厚度。 解： 由于是空气中的薄膜，一定有半波损失，故
e
(零级)
现在,两光线到达中央处的光 程差：
5 -5 e =10 (m) n2 n1
=5 =(n2 -n1)e
例2－13 有一单色光垂直照射在杨氏双缝实验装置上， 已知双缝间距为a＝1.1297mm，在缝后放置一接收屏， 测得相邻明条纹的间距为0.5362mm，然后将屏向后 移动50cm，测得相邻明条纹的间距为0.8043mm，确 定该单色光波长。
零级条纹出现条件是
m 0
即 考虑到
S2Q2 (n n)l 0 S 2Q2 (n n)l
n n S2Q2 0
于是，零级条纹（因而所有条纹）应当上移。 (2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹，表明光 程差相差一个波长 由
物理光学与应用光学习题解第一章
《物理光学与应用光学》习题及选解（部分）第一章习题1-1. 一个线偏振光在玻璃中传播时，表示为：i E ))65.0(10cos(10152t cz-⨯⨯=π，试求该光的频率、波长，玻璃的折射率。
1-2. 已知单色平面光波的频率为z H 1014=ν，在z = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。
求f x ， f y ， f z 。
1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态： (1))sin(0kz t E E x -=ω，)cos(0kz t E E y -=ω; (2) )cos(0kz t E E x -=ω，)4cos(0πω+-=kz t E E y ;(3) )sin(0kz t E E x -=ω，)sin(0kz t E E y --=ω。
1-4. 在椭圆偏振光中，设椭圆的长轴与x 轴的夹角为α，椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2，E x 、E y 的相位差为ϕ。
求证：ϕαcos 22tan 220000y x y x E E E E -=。
1-5.已知冕牌玻璃对0.3988μm 波长光的折射率为n = 1.52546，11m 1026.1/--⨯-=μλd dn ，求光在该玻璃中的相速和群速。
1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度（表示式中的v 表示是相速度）：(1)电离层中的电磁波，222λb c v +=，其中c 是真空中的光速，λ是介质中的电磁波波长，b 是常数。
(2)充满色散介质（)(ωεε=，)(ωμμ=）的直波导管中的电磁波，222/a c c v p -=εμωω，其中c 真空中的光速，a 是与波导管截面有关的常数。
1-7. 求从折射率n = 1.52的玻璃平板反射和折射的光的偏振度。
入射光是自然光，入射角分别为︒0，︒20，︒45，0456'︒，︒90。
1-8. 若入射光是线偏振的，在全反射的情况下，入射角应为多大方能使在入射面内振动和垂直入射面振动的两反射光间的相位差为极大？这个极大值等于多少？1-9. 电矢量振动方向与入射面成45°的线偏振光，入射到两种透明介质的分界面上，若入射角︒=501θ，n 1 = 1，n 2 = 1.5，则反射光的光矢量与入射面成多大的角度？若︒=601θ时，该角度又为多1-2题用图大？1-10. 若要使光经红宝石（n = 1.76）表面反射后成为完全偏振光，入射角应等于多少？求在此入射角的情况下，折射光的偏振度P t 。
物理光学课后习题答案-汇总
和
的合成。
解
：
=
，（m 为奇
= = =
=
。
两个振动方向相同的单色波在空间某一点产生的
振动分别为
和
。若
Hz，
数），
，
所以
=
。
试求如图所示的周期性矩形波的傅立叶级数的表
达式。
解：由图可知，
，
V/m， 8V/m，
，
，
求该点的合振动表达式。
解
：
=
，
，
=
所以
。
=
=
=
。
求如图所示的周期性三角波的傅立叶分析表达式。
面上时，
，其中
。
证明： 儒斯特角，所以
，因为 为布 ，
=
=
=
证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片
的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。
证明：由布儒斯特角定义，θ+i=90º ，
设空气和玻璃的折射率分别为 和 ，先由空气入
射到玻璃中则有
，再由玻璃出射
=
律
则
，其中
，又根据折射定
，得
，
，得证。
利用复数表示式求两个波
的宽度为
又由公式
，得双缝间距
离
=
。
设双缝间距为 1mm，双缝离观察屏为 1m，用钠光照
某种激光的频宽 的波列长度是多少
Hz，问这种激光
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
明双缝。钠光包含波长为
nm 和
两种单色光，问两种光的第 10 级亮 条纹之间的距离是多少
初中物理光学经典习题(附详细答案)
8.阳光灿烂的日子，在茂密的树林下，常能在地上见到许多圆形的光斑，这些光斑是（ ）
A.太阳的虚像B.太阳的实像
C.树叶的影子D.树叶的实像
9.如图所示，小明同学在课外按如图所示的装置做小孔成像实验，初步得出像的特点是倒立的等大的像。现在他想在半透明纸上看到一个放大的烛焰像，正确的做法是（ ）
A.甲B.乙C.丙D.丁
6.当太阳射向月亮的光被地球挡住时，地球上的人会观察到月食。设想一下：若干年后，我国的航天员成功登月，此时恰好在地球上出现月食现象，那么航天员会（ ）
A.观察到月食B.观察到日食
C.同时观察到日食和月食D.观察不到日食和月食
7.关于小孔成像说法中正确的是（）
A．正立放大的虚像B．倒立缩小的实像
（7）小明在实验中，测出一组物距和像距相等，就得出实验结论之一：“像距与物距相等”。老师说这样得到结论不合理，你认为理由是;
（8）图中是物体在平面镜中成像的情况，正确的是_____;
（9）根据你的实验过程和得到的结论判断，下列说法正确的是______
A．像的大小与蜡烛到玻璃板的距离有关
B．蜡烛远离玻璃板过程中，蜡烛的像始终与蜡烛等大
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
14.如图所示，已知入射光线，并且要使入射光线垂直入射井内，请正确画出反射面。
15.如图所示，a为入射光线，b为反射光线，它们均由同一个点光源发出，请找到这个点光源的位置，并完成光路图。
16.黑箱内只有一个平面镜，请在黑箱中确定该平面镜的位置，并将光路补充完整。
（3）本实验得出的结论是
。
13.如图所示是我们做过的“探究光的反射规律”实验装置。
初中物理光学专题知识训练30题含参考答案(5篇)
初中物理光学专题训练30题含答案一、填空题1．光学知识：（1）现有一枚透镜，透镜类型未知，如图所示是不同方向的入射光束分别穿过透镜时的光路图，则该透镜是透镜，可以用来矫正（选填“近视眼”或“远视眼”）。
小华同学用激光分别射向甲、乙两透镜后光的传播路径如图所示；（2）透明玻璃板前放一枚棋子，小华在A处看到棋子的像，在B处也看到了棋子的像（透明玻璃板与白纸垂直放置），则小华这两次看到的像的位置。
（选填“相同”或“不相同”）2．如图所示，把点燃的蜡烛放在处，光屏上出现缩小的像；把点燃的蜡烛放在处，光屏上出现放大的像；放在处时，光屏上不会成像．把蜡烛由C处移动到A处的过程中，像距不断选填( “变大”“变小”或“不变”)，像的大小不断(选填“变大” “变小”或“不变”)，当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，都不能在光屏上得到烛焰的像．3．我们将红、绿、叫作光的三原色。
人眼能感觉到的光称为。
还有一些光，人眼无法察觉，在色散光带红光外侧存在的不可见光叫做。
4．如图所示，人的眼睛很像一架（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”），晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜，能把来自物体的光会聚在视网膜上形成物体的（选填“实”或“虚”）像。
用眼过度会使得晶状体变凸，焦距变短，使像成在视网膜的（选填“前”或“后”）方，形成近视眼。
5．如图是探究凸透镜成像的实验装置，光屏上得到了一个清晰的像（光屏上像未给出），则该像为、的实像，应用这一规律可以制成（选填“照相机”或“投影仪”），保持透镜不动，将蜡烛向左移动，为使光屏上再次出现清晰的像，应将光屏向移动（选填“左”或“右”）．二、单选题6．如图所示，F是透镜的焦点，其中光路正确的是（）A．甲和乙B．甲和丙C．甲和丁D．乙和丙7．下面表示光线通过半圆形玻璃砖的光路图中正确的是（）。
A．B．C．D．8．观察水上风景的照片，总能看到“倒影”部分比景物本身暗一些，这是由于（）A．冲洗的照片有质量问题B．入射光线有一部分折射进入水中C．眼睛产生的感觉D．入射光线被反射掉了一部分9．将一透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，这时光斑到透镜的距离为l．下面说法正确的是（）A．由于纸上呈现一个并非最小的光斑，所以可能是凹透镜B．一定是凸透镜，纸上的光斑是太阳通过透镜所成的实像C．一定是凸透镜，若透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则透镜的焦距一定小于l D．一定是凸透镜，若透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则透镜的焦距也随之变大10．关于声现象，下列说法正确的是（）A．液体振动也能发出声音B．超声波可以在真空中传播C．振幅大小决定音调的高低D．在常温下的空气中，次声波传播速度比超声波小11．如图是普通家庭住宅内的简易配电图，下列说法正确的是（）A．三孔插座的右侧插孔不会使试电笔氖管发光B．图中a是电能表，b是空气开关C．当人发生触电时，空气开关会迅速切断电路D．空气开关“跳闸”后，可以立即闭合开关12．劳动人民对自然现象进行观察和研究．留下了许多有名的谚语、俗语．下列有关现象的物理本质的解释，其中不正确的是（）A．“长啸声．山鸣谷应”一一是因为声音反射的结果B．“真金不怕火炼”一一金的熔点低于一般炉火火焰温度C．“两岸青山相对出．孤帆一片日边来”——运动和静止是相对的D．“潭滴疑水浅”——光的折射现象13．2020年6月21日下午，在我国的部分地区可看到如图所示的“金边日环食”奇观，下列现象中与日食成因相同的是（）A．海市蜃楼B．树荫下的圆形光斑C．凸面镜扩大视野D．水中舞月14．在图所示的光现象中，属于光的反射现象的是（）A．B．C．D．15．某凸透镜的焦距为10厘米，若物体在光屏上所成的像离该透镜的距离大于30厘米，则物体离该透镜的距离可能为（）A．3厘米B．13厘米C．23厘米D．33厘米16．阳光下，微风吹过天池湖，湖面上波光粼粼。
物理光学梁铨廷版习题答案
第一章光的电磁理论1.1在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为Ex=0，Ey=0，Ez=，（各量均用国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解：由Ex=0，Ey=0，Ez=，则频率υ===0.5×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。
1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=，Ez=0，求：（1）该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写？解：（1）振幅A=2V/m，频率υ=Hz，波长λ==，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z轴，振动方向沿y 轴；（3）由B=，可得By=Bz=0，Bx=1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0，Ez=0，Ex=，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。
解：（1）υ===5×1014Hz；（2）λ=；（3）相速度v=0.65c，所以折射率n=1.4写出：（1）在yoz平面内沿与y 轴成θ角的方向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。
解：（1）由，可得；（2）同理：发散球面波，汇聚球面波。
1.5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。
其频率为Hz，电场振幅为14.14V/m，如果该电磁波的振动面与xy平面呈45º，试写出E，B 表达式。
解：，其中===，同理：。
，其中=。
1.6一个沿k方向传播的平面波表示为E=，试求k 方向的单位矢。
解：，又，∴=。
1.9证明当入射角=45º时，光波在任何两种介质分界面上的反射都有。
证明：====1.10证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。
物理光学各章典型习题及部分习题解答4
I0
自然光
I
I I0 (1 cos4t)/16
证明：由图所示，在t 时刻
C
o光 e光
传播方向相同 速度大小不同 振动相互垂直
C
o光 e光
作o、e 光波面图,e 光最大速度在垂直光轴方向。两圆 切线为o 光束波阵面。两椭圆切线为e 光束波阵面。
例题4－9 选择题 1.如图所示，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,一束平行单色自然光垂直于ab端面 入射。在方解石内分解为o光和e光,则： （C） (A) o光和e光传播方向相同,振动方向互相垂直 (B) o光和e光传播方向相同,振动方向互相不垂直 (C) o光和e光传播方向不相同,振动方向互相垂直 (D) o光和e光传播方向不相同,振动方向互相不垂直 分析：因为入射光方向与光轴成一夹 角，所以o光和e光传播方向不相同。 又因为入射光在主截面内，此时o光和 e光的主平面与主截面重合，所以o光 和e光的振动方向互相垂直。
sin 450 ne 1.486 2 52.090 sin 2 no 1.658
在第二个棱镜内分开的两束光的夹角为：
Δ 2 1 12.760
用方解石(负单轴晶体）切割成正三角形截面的棱镜， 自然光以 角入射，光轴垂直与纸面，定性画出o光、 e光的振动方向，传播方向。 解：由于方解石是负单轴晶体，因此 no>ne
I
物理光学各章典型习题及部分习题解答3
m d sin m d sin
2 2 6000 d 6 106 (m) sin 2 0.2
例题3-1 如图所示，设有一波长为 的单色平面波沿着
与缝平面的法线成 角的方向入射到宽为a 的单缝 AB
上。写出各级亮条纹对应的衍射角 所满足的条件。 解：在狭缝两个边缘处，衍射角为 的两光的光程差为
a(sin φ sin θ )
亮条纹满足但条件是：
a sin θ
A
m＝ 1， 2，
(2) 由于第四级是缺级，因此
d d 4a a 1.5 106 (m) 4
(3)由光栅方程可得
d sin m m d sin
呈现的级次必须满足: < /2, 因此
6 106 m 10 10 6000 10 d
m 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9
2
1
解：透光屏分为两部分，半径为1=1mm的圆孔和半径 为2=1.414mm 的二分之一圆孔。已知 ＝510-4mm， r0＝2103mm。先看半径为1的二分之一圆孔包含的 “半波带数”
2 N R (1+ ) N R r0
12 1 N1 1 4 3 r0 5 10 2 10
答：（1）不会改变，因为光线是平行于光轴垂直入 射到单缝上对透镜来说，平行于光轴的平行光都将 汇聚在它的主焦点上；（2）这时衍射图样将向下或 向上平移。
当P点移至无限远
P
物理光学第3章习题解答
q2 f 0.0492 500mm 24.6mm
(3) 第一亮纹的强度
sin sin1.43 I I0 I 0 1.43 I 0 (0.213) 2 0.047 I 0
2 2
第二亮纹的强度
sin 2.46 2 I I0 (0.128) I 0 0.016 I 0 2.46
2 2
【解】
半径为a的圆孔在衍射场P点产生的振幅为
2 J (ka ) 2 2 J1 ( ka ) Eh E0 1 Ca ka ka
因为场中心振幅E0正比于圆孔的面积 a 2。圆孔中的圆屏 使P点的振幅减小
2 J (kb ) Es Cb 2 1 kb
再由条件(4),光栅的缝数N 至少应有
N
600nm 15000 m 2 0.02nm
所以光栅的总宽度W 至少为
W Nd 15000 2.4 103 mm 36mm
光栅形成的谱线应在 90 的范围内。当 90 时，
m d sin 2.4 103 mm 4 4 6 10 mm
(3) 为充分利用显微镜物镜的分辨本领，显微镜物镜应把最小分辨 距离 放大到眼睛的明视距离处能够分辨。
人眼在明视距离处的最小分辨距离为
1 e 250mm e 250 60 mm 0.072685mm 180
所以这台显微镜的放大率至少应为
M
e 0.072685 432 4 1.68 10
这时P点到圆孔的距离为
2 2 (1.3 mm ) r0 750mm j 4 563.3 106 mm
物理光学部分练习题附答案
物理光学部分练习题一、选择题1. 设线数N 1＝600的光栅其零级主极大强度为I 1，在其它条件相同时，N 2＝1200的光栅其零级主极大强度为I 2，则I 2／I 1为（ ）a. 1／4b. 1／2c. 1d. 2e. 42. 以直径为D 的圆孔作为衍射受限系统的出瞳，在相干光照明时其截止频率为1ρ，而用非相干光照明时其截止频率为2ρ，则2ρ／1ρ为a. 1／4b. 1／2c. 1d. 2e. 43. 在牛顿环装置中，若用平行光垂直照明，则当透镜与平板间距拉大时，条纹将（ ）a. 向外扩张b. 向中心收缩c. 不受影响4. 为了检验自然光、圆偏振光、部分偏振光（圆偏振光＋自然光），则在检偏器前插入一块1/4波片。
当旋转检偏器一周，看到光强为两亮两黑，则为（ ）a. 自然光b. 圆偏振光c. 部分偏振光5. 一束平行光从空气垂直通过两块紧密胶合，折射率均为n = 1.5的平板玻璃，则在不计吸收的情况下透过玻璃的能量为入射光的（ ）a. 0.92b. 0.85c. 0.96d. 0.96166. 一束自然光通过1/4波片，一般为（ ）a. 线偏振光b. 圆偏振光c. 椭圆偏振光d.自然光7. 相同半径的一个圆盘和一个圆孔的夫琅和费衍射图样（ ）a. 强度分布完全相反b. 强度分布完全相同c. 除衍射图样中心处外，强度分布相同8. 有二个斜面相对、间隔为半波长的相同等腰直角棱镜（图1），一束光垂直入射到棱镜I 的直角面上，则（ ）a. 棱镜II 中完全没有光波透过b. 棱镜II 中有部分光波透过9. 用标准平板来检验受检平板的表面平整度，方法如图2，我们看到标准平板与受检平板形成的空气楔的干涉条纹如图3，那么受检平板表面的中间纹路是（ ）a. 凹的b. 凸的10．镀于玻璃表面的单层增透膜，为了使增透效果好，膜层材料的折射率应该（ ）a. 大于玻璃折射率b. 等于玻璃折射率c. 介于玻璃折射率与空气折射率之间d. 等于空气折射率e. 小于空气折射率图1 受检平板 图2图3二、 一平面电磁波，其在均匀介质中传播时电场强度可表示为：]10)10653(exp[)53(),,,(68⨯⨯-+++-=t z y x i z y x E t z y x E x V/m ，其中z y x ，，分别是直角坐标系的三个单位坐标方向矢量，x ，y ，z 为坐标变量，t 为时间变量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
m=1时
a 2 2650 1300(nm)
sin 300
当波长为的光的第一级极大也落在30度的位置上时
a sin (2m 1)
2
m=1时
' 2a sin 300 1300 430(nm)
3
3
例3-6 单缝夫琅和费衍射实验中，垂直入射的光有两
种波中波长 1=400nm ，2 =760nm。已知单缝宽度
求:(1) 人眼的最小分辨角？(2) 在教室的黑板上画两条 平行线相距为2mm,坐在教室距黑板多远处的同学能看 清它？
解：已知D＝3mm，＝550nm，d0＝2mm。
在玻璃液中 / n
则 1.22 1.22 550106 /1.336 0.000167(rad)
D
3
设学生离黑板的距离为l ： d0 / l
当m=3时,可分成2m=6个半波带。
例题3-4 在单缝衍射实验中，透镜焦距f =1.0m，入
射光波长为1＝428.6nm和2＝600nm，观察到1的某 m级明纹与2的（m－1）级明纹重叠于x=3mm处。求
缝宽a。
解：
a sin
(2m1
1) 1
2
a sin
(2m2
1)
22m2来自2;m13
m2 m1 1
m
ax
f
1 2
f
m 0.6103 1.4103 / 0.4 6107 1/ 2 3
所以P点所在的位置为第三级明纹。 由 asin （2m 可1)知 /：2
当m＝3时，可分成2m+1＝7个半波带。
例题3-9 人眼的最小分辨角约为1´，教室中最后一排(距 黑板15m)的学生对黑板上的两条黄线(5893Å)的最小分 辨距离为多少？并估计瞳孔直径大小。
x f tg f sin sin x / f
a (2m1 1) f 1 0.5mm
2x
例题3-5 宽度为a 的一条狭缝被白光照射，如果波长 为650nm的红光的第一级极小落在30度的位置上，问
缝宽有多大？若波长为 的光的第一级极大也落在30
度的位置上，该光的波长有多大？
解： asin m
x
x2
x2
3 f
2a
0.27(cm)
例题3-7 已知：一雷达位于路边d =15m处，射束与公 路成15°角，天线宽度a = 0.20m，射束波长=30mm。
求：该雷达监视范围内公路长 L =?
L
d
a
θ1
β
150
解：将雷达波束看成是单缝衍射的0级明纹
由
sin1
a
有
sin1
a
30 10-3 0.20
x f tg f sin k f
a
l0
x1 x1
2
f
a
2
0.5 500 109 0.1103
5103(m)
第一级明纹的宽度l1等于第一级暗条纹与第二级暗 条纹之间的距离
l1 x2 x1
f
a
0.5 500109 0.1103
2.5103(m)
例题3-3 若有一波长为=600nm的单色平行光，垂直入
l d0 / 2 / 0.000167 11976(mm) 12(m)
例题3-11 汽车二前灯相距1.2m，设 =600nm人眼瞳 孔直径为5mm。问：对迎面而来的汽车，离多远能分 辨出两盏亮灯？
1.2m
0
L?
解：人眼的最小可分辨角
0
1.22
D
600 10-6 =1.22
5
=1.464 10-4 (rad)
0.15
1 8.63°
d
a
θ1
L
β
150
如图： 150 1 23.630
150 1 6.370
L d(ctg ctg) 15(ctg6.37° ctg 23.63°)100(m)
例3-8 若有一波长为 =600nm 的单色平行光，垂直入
射到缝宽a =0.6mm的单缝上，缝后有一焦距 f = 40cm 透镜。试求：（1）屏上中央明纹的宽度;（2）若在屏 上P点观察到一明纹，OP=1.4mm。问P点处是第几级明 纹，对P点而言狭缝处波面可分成几个半波带？
射到缝宽a=0.6mm的单缝上，缝后有一焦距f = 80 cm 透镜。(1)求第三级暗纹位置;（2）对该点而言狭缝处 波面可分成几个半波带？
解：
a sin m
在衍射角 较小的条件下,有
sin tg x
f
x f tg =m f / a
3 600109 0.80 / 0.6103 2.4mm
例题3-1 如图所示，设有一波长为 的单色平面波沿着 与缝平面的法线成 角的方向入射到宽为a 的单缝 AB 上。写出各级亮条纹对应的衍射角 所满足的条件。
解：在狭缝两个边缘处，衍射角为 的两光的光程差为
a(sin φ sin θ)
亮条纹满足但条件是：
m＝1，2， 则 a(sin φ sin θ) m
解：(1) 两个第一级暗纹中心间的距离即为中央明纹 的宽度
x
2
f
a
2 0.4
6 107 0.6 103
0.8 103 (m)=0.8(mm)
（2）根据单缝衍射的明纹公式：
asin （2m 1)
2
在衍射角 较小的条件下:
sin tg x
f
因此，可得 asin （2m
sin tg
1) x
2
*S1
dmin
*S2
L
I
解：当两黄线恰可分辨时，两爱里斑中心到人眼张角 为最小分辨角
0
dmin L
1
1 1 π
dmin
0L
60 180
15 0.00436(m)
由于 因此
0
1.22
D
D 1.22 1.22 589310-10 2.47(mm)
0
2.9 10-4
例3-10 在正常照度下,人眼瞳孔的直径为3mm，人眼 对绿光最敏感,其波长为550nm,人眼中玻璃液的折射率 为n=1.336。
Q L0 d0
sin φ m sin θ
a
asinθ A
φ θ
B asinφ
例题3-2 在单缝衍射实验中，透镜焦距f =0.5m，入 射光波长为500nm，缝宽 a =0.1mm 。求：中央明纹 的宽度和第一级明纹的宽度。
解：中央明纹的宽度l0等于两个第一级暗条纹之间 的距离，暗条纹方程：
a sin k
a=1.0×10-2cm透镜焦距 f =50cm，求两种光第一级衍射 明纹中心之间的距离。
解（1）由单缝衍射明纹公式可知
a sin1
(2m 1)
1
2
31
2
a sin2
(2m 1) 2
2
32
2
tg1
x1 f
tg
2
x2 f
由于 sin 1 t 1
,
所以 x1
3 f 1
2a
,
x
2
3f 2
2a
两第一级明纹之g 间的距离为