光學習題干涉衍射偏振

1、光光 的的 干干 涉涉 一一 選擇題選擇題 1在真空中波長為在真空中波長為 的單色光，在折射率為的單色光，在折射率為n的透明介質(zhì)中從的透明介質(zhì)中從 A沿某路徑傳播到沿某路徑傳播到B，若，若A、B兩點相位差為兩點相位差為3 ，則此路徑，則此路徑AB 的光程為的光程為 (A) 1.5 (B) 1.5 / n (C) 1.5 n (D) 3 2如圖，如圖，S1、S2是兩個相干光源，它們到是兩個相干光源，它們到P點的距離分別為點的距離分別為 r1和和r2路徑路徑S1P垂直穿過一塊厚度為垂直穿過一塊厚度為t1，折射率為，折射率為n1的的 介質(zhì)板，路徑介質(zhì)板，路徑S2P垂直穿過厚度為垂直穿過厚度為t2，折

2、射率為，折射率為n2的另一的另一 介質(zhì)板，其余部分可看作真空，這兩條路徑的光程差等于介質(zhì)板，其余部分可看作真空，這兩條路徑的光程差等于 (A) (B) (C) (D) )()( 111222 tnrtnr ) 1() 1( 211222 tnrtnr )()( 111222 tnrtnr 1122 tntn P S1 S2 r1 n1 n2 t2 r2 t1 A B 3如圖所示，波長為如圖所示，波長為 的平行單色光垂直入射在折射率為的平行單色光垂直入射在折射率為 n2的薄膜上，經(jīng)上下兩個表面反射的兩束光發(fā)生干涉若的薄膜上，經(jīng)上下兩個表面反射的兩束光發(fā)生干涉若 薄膜厚度為薄膜厚度為e，而且，而且

3、n1n2n3，則兩束反射光在相遇點，則兩束反射光在相遇點 的相位差為的相位差為 (A) 4 n2 e / (B) 2 n2 e / (C) (4 n2 e / ) + (D) (2 n2 e / ) - n1 n2 n3 e 4在圖示三種透明材料構(gòu)成的牛頓環(huán)裝置中，用單色在圖示三種透明材料構(gòu)成的牛頓環(huán)裝置中，用單色 光垂直照射，在反射光中看到干涉條紋，則在接觸光垂直照射，在反射光中看到干涉條紋，則在接觸 點點P處形成的圓斑為處形成的圓斑為 A 全明全明 B 全暗全暗 C 右半部明，左半部暗右半部明，左半部暗 D 右半部暗，左半部明右半部暗，左半部明 P 1.52 1.75 1.52 圖中數(shù)字為

4、各處的折射 1.62 1.62 5如圖所示，兩個直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為如圖所示，兩個直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為L，夾在，夾在 兩塊平晶的中間，形成空氣劈尖，當單色光垂直入射時，產(chǎn)生等厚干涉條兩塊平晶的中間，形成空氣劈尖，當單色光垂直入射時，產(chǎn)生等厚干涉條 紋如果兩滾柱之間的距離紋如果兩滾柱之間的距離L變變大，大，則在則在L范圍內(nèi)干涉條紋的范圍內(nèi)干涉條紋的 (A)數(shù)目增加，間距不變數(shù)目增加，間距不變 (B)數(shù)目減少，間距變大數(shù)目減少，間距變大 (C) 數(shù)目增加，間距變小數(shù)目增加，間距變小 (D) 數(shù)目不變，間距變數(shù)目不變，間距變大大 L A D D 6在邁克耳

5、孫干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為在邁克耳孫干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為n的透明介質(zhì)薄膜后，測出的透明介質(zhì)薄膜后，測出 兩束光的光程差的改變量為一個波長兩束光的光程差的改變量為一個波長 ，則薄膜的厚度是，則薄膜的厚度是 (A) / 2 (B) / (2n) (C)/ n (D) / 2(n-1) 二二 填空題填空題 7波長為波長為l的單色光垂直照射如圖所示的透明薄的單色光垂直照射如圖所示的透明薄 膜膜厚度為膜膜厚度為e，兩束反射光的光程差，兩束反射光的光程差d 2.60e n1 = 1.00 n2 = 1.30 n3 = 1.50 e 8一雙縫干涉裝置，在空氣中觀察時干涉條紋間距為

6、一雙縫干涉裝置，在空氣中觀察時干涉條紋間距為1.0 mm若整若整 個裝置放在水中，干涉條紋的間距將為個裝置放在水中，干涉條紋的間距將為_mm(設(shè)水的折射率為設(shè)水的折射率為4/3) 9用波長為用波長為 的單色光垂直照射如圖所示的、折射率為的單色光垂直照射如圖所示的、折射率為n2的劈形膜的劈形膜 (n1n2 ，n3n2)，觀察反射光干涉從劈形膜頂，觀察反射光干涉從劈形膜頂 開始，第開始，第2條明條紋對應的膜厚度條明條紋對應的膜厚度e n 1 n 2 n 3 D 0.75 2 4/3n 11光強均為光強均為I0的兩束相干光相遇而發(fā)生干涉時，在相遇區(qū)的兩束相干光相遇而發(fā)生干涉時，在相遇區(qū) 域內(nèi)有可能出

7、現(xiàn)的最大光強是域內(nèi)有可能出現(xiàn)的最大光強是_0 4I 10用邁克耳孫干涉儀測微小的位移若入射光波波長用邁克耳孫干涉儀測微小的位移若入射光波波長 628.9 nm，當動臂反射鏡移動時，干涉條紋移動了，當動臂反射鏡移動時，干涉條紋移動了2048條，條， 反射鏡移動的距離反射鏡移動的距離d_0.644mm 三 計算題 12在折射率n1.50的玻璃上，鍍上1.35的透明介質(zhì)薄膜入射光波垂直于介質(zhì) 膜表面照射，觀察反射光的干涉，發(fā)現(xiàn)對1600 nm的光波干涉相消，對2700 nm的光波干涉相長且在600 nm到700 nm之間沒有別的波長是最大限度相消或相 長的情形求所鍍介質(zhì)膜的厚度(1 nm = 10-

8、9 m) 2/) 12(2 1 ken 2 2ken 3)/( 121 k mm n k e 4 2 1078.7 2 13兩塊平板玻璃，一端接觸，另一端用紙片隔開，形成空氣劈形膜用波長為l 的單色光垂直照射，觀察透射光的干涉條紋 (1) 設(shè)A點處空氣薄膜厚度為e，求發(fā)生干涉的兩束透射光的光程差； (2) 在劈形膜頂點處，透射光的干涉條紋是明紋還是暗紋？ A 干涉減弱 干涉加強 2/) 12( 22) 1 ( k k ene ., , 0, 0)2( 是明條紋滿足干涉加強 頂點處透射光e 四 回答問題 14用波長為l的平行單色光垂直照射圖中所示的裝置，觀察空氣薄膜上下表面反射 光形成的等厚干涉

9、條紋試在圖中所示的裝置下方的方框內(nèi)畫出相應的干涉條紋，只 畫暗條紋，表示出它們的形狀，條數(shù)和疏密 平 玻 璃 平 玻 璃 空 氣 7 /4 條紋的形狀見右圖 條紋數(shù)4條 均勻排列 光光 的的 衍衍 射射 一一 選擇題選擇題 1根據(jù)惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某時刻的波陣面為根據(jù)惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某時刻的波陣面為S， 則則S的前方某點的前方某點P的光強度決定于波陣面的光強度決定于波陣面S上所有面積元發(fā)出的上所有面積元發(fā)出的 子波各自傳到子波各自傳到P點的點的 (A) 振動振幅之和振動振幅之和 (B) 光強之和光強之和 (C) 振動振幅之和的平方振動振幅之和的平方 (D) 振動的相干疊加

10、振動的相干疊加 2在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，波長為在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，波長為 的單色光垂直入射在的單色光垂直入射在 寬度為寬度為a4 的單縫上，對應于衍射角為的單縫上，對應于衍射角為30的方向，單縫處的方向，單縫處 波陣面可分成的半波帶數(shù)目為波陣面可分成的半波帶數(shù)目為 (A) 2 個個 (B) 4 個個 (C) 6 個個 (D) 8 個個 4在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，若增大縫寬，其他條件不變，在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，若增大縫寬，其他條件不變， 則中央明條紋則中央明條紋 (A) 寬度變小寬度變小 (B) 寬度變大寬度變大 (C) 寬度不變，且中心強度也不變寬度不變，且中心強度也不變 (D

11、) 寬度不變，但中心強度增大寬度不變，但中心強度增大 D B A 5一束平行單色光垂直入射在光柵上，當光柵常數(shù)(a + b)為下 列哪種情況時(a代表每條縫的寬度)，k=3、6、9 等級次的主極 大均不出現(xiàn)？ (A) ab=2 a (B) ab=3 a (C) ab=4 a (A) ab=6 a 6在光柵光譜中，假如所有偶數(shù)級次的主極大都恰好在單縫衍 射的暗紋方向上，因而實際上不出現(xiàn)，那么此光柵每個透光縫 寬度a和相鄰兩縫間不透光部分寬度b的關(guān)系為 (A) a=b (B) a=b (C) a=2b (D) a=3 b B B 二 填空題 7波長為 600 nm的單色平行光，垂直入射到縫寬為a=

12、0.60 mm的單縫上，縫后有一焦距=60 cm的透鏡，在透鏡焦平面上 觀察衍射圖樣則：中央明紋的寬度為_，兩個第三級 暗紋之間的距離為_(1 nm=109 m) f P L 2 1 2 3 8在單縫夫瑯禾費衍射示意圖中，所畫出 的各條正入射光線間距相等，那末光線1與 2在幕上P點上相遇時的相位差為_， P點應為_ 點 9如圖所示在單縫的夫瑯禾費衍射中波長為 l的單色光垂直入射在單縫上若對應于會聚 在P點的衍射光線在縫寬a處的波陣面恰好分 成3個半波帶，圖中，則光線 1和2在P點的相 位差為_ P A C D B 1.5 a 1 2 3 4 1.2mm 3.6mm 2 暗 10一束單色光垂直入

13、射在光柵上，衍射光譜中共出現(xiàn)5條明 紋若已知此光柵縫寬度與不透明部分寬度相等，那么在中央 明紋一側(cè)的兩條明紋分別是第_級和第_級譜線。 11波長為=550 nm(1nm=109m)的單色光垂直入射于光柵 常數(shù)d=210-4 cm的平面衍射光柵上，可能觀察到光譜線的最 高級次為第_級 一 三 3 三三 計算題計算題 12用波長用波長 =632.8nm(1nm=10-9m)的平行光垂直入射在的平行光垂直入射在 單縫上，縫后用焦距單縫上，縫后用焦距f=40cm的凸透鏡把衍射光會聚于焦平面的凸透鏡把衍射光會聚于焦平面 上測得中央明條紋的寬度為上測得中央明條紋的寬度為 3.4mm，單縫的寬度是多少？，單

14、縫的寬度是多少？ afxx/22中央明條紋的寬度 mmxfa15. 0/2單縫寬度 13一束具有兩種波長一束具有兩種波長1和和2的平行光垂直照射到一衍射光柵的平行光垂直照射到一衍射光柵 上，測得波長上，測得波長1的第三級主極大衍射角和的第三級主極大衍射角和 2的第四級主極大衍的第四級主極大衍 射角均為射角均為30已知已知1=560 nm (1 nm= 10-9 m)，試求，試求: (1) 光柵常數(shù)光柵常數(shù)ab (2) 波長波長2 1 0 330sin)( :)1( ba 式得由光柵單衍射主極大公 cmba 40 1 1036. 330sin/3)( nmba ba 4204/30sin)( 4

15、30sin)()2( 0 2 2 0 四四 回答問題回答問題 14圖為單縫衍射裝置示意圖，對于會聚到圖為單縫衍射裝置示意圖，對于會聚到P點的衍射光線，點的衍射光線， 單縫寬度單縫寬度a的波陣面恰好可以分成三個半波帶，圖中光線的波陣面恰好可以分成三個半波帶，圖中光線1和和2， 光線光線3和和4在在P點引起的光振動都是反相的，一對光線的作用恰點引起的光振動都是反相的，一對光線的作用恰 好抵消為什么在好抵消為什么在P點光強是極大而不是零呢？點光強是極大而不是零呢？ C P f L 1.5 a 1 2 3 4 狹縫邊緣光線的光程差為1.5個波 長,則可將狹縫分為三個半波帶,此 三個半波帶中相鄰二將互相

16、抵消, 剩下一個半波帶上的各點發(fā)出的光 會聚于P點疊加加強,使P點出現(xiàn)極 大值. 15為什么在日常生活中容易察覺聲波的衍射現(xiàn)象而不大容 易觀察到光波的衍射現(xiàn)象？ 聲波波長0.11米,可見光為1微米. 而根據(jù)衍射公式 ., , ., ,sin 因此可常見聲波的衍射差不多 波波長且常見物體的尺寸與聲 明顯因此聲波的衍射較光波 即衍射較明顯較大衍射角 差不多時與即 aka 光光 的的 偏偏 振振 一 選擇題 1在雙縫干涉實驗中，用單色自然光，在屏上形成干涉條紋， 若在兩縫后放一個偏振片，則 (A) 干涉條紋的間距不變，但明紋的亮度加強 (B) 干涉條紋的間距不變，但明紋的亮度減弱 (C) 干涉條紋的

17、間距變窄，且明紋的亮度減弱 (D) 無干涉條紋 2一束光強為I0的自然光垂直穿過兩個偏振片，且此兩偏振片 的偏振化方向成45角，則穿過兩個偏振片后的光強I為 (A) (B) I0 / 4 (C) I 0 / 2 (D) 3兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射時沒有光線通過. 當其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動180時透射光強度發(fā)生的變化為： (A) 光強單調(diào)增加 (B) 光強先增加，后又減小至零 (C) 光強先增加，后減小，再增加 (D) 光強先增加，然后減小，再增加，再減小至零 24/ 0 I 2/2 0 I B B B 4一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃(如圖如圖)，

18、設(shè)入，設(shè)入 射角等于布儒斯特角射角等于布儒斯特角i0，則在界面，則在界面2的反射光的反射光 (A) 是自然光是自然光 (B) 是線偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面是線偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面 (C) 是線偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面是線偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面 (D) 是部分偏振光是部分偏振光 i0 1 2 5ABCD為一塊方解石的一個截面，為一塊方解石的一個截面，AB為垂直于紙面的為垂直于紙面的 晶體平面與紙面的交線光軸方向在紙面內(nèi)且與晶體平面與紙面的交線光軸方向在紙面內(nèi)且與AB成一成一 銳角銳角 ，如圖所示一束平行的單色自然光垂直于，如圖所示一束平行的單

19、色自然光垂直于AB端端 面入射在方解石內(nèi)折射光分解為面入射在方解石內(nèi)折射光分解為o光和光和e光，光，o光和光和e光光 的的 (A) 傳播方向相同，電場強度的振動方向互相垂直傳播方向相同，電場強度的振動方向互相垂直 (B) 傳播方向相同，電場強度的振動方向不互相垂直傳播方向相同，電場強度的振動方向不互相垂直 (C) 傳播方向不同，電場強度的振動方向互相垂直傳播方向不同，電場強度的振動方向互相垂直 (D) 傳播方向不同，電場強度的振動方向不互相垂直傳播方向不同，電場強度的振動方向不互相垂直 D A C B 光 軸 B C 二二 填空題填空題 6在以下五個圖中，前四個圖表示線在以下五個圖中，前四個圖

20、表示線 偏振光入射于兩種介質(zhì)分界面上，最偏振光入射于兩種介質(zhì)分界面上，最 后一圖表示入射光是自然光后一圖表示入射光是自然光n1、n2 為兩種介質(zhì)的折射率，圖中入射角為兩種介質(zhì)的折射率，圖中入射角i0 arctg (n2/n1)，ii0試在圖上畫出試在圖上畫出 實際存在的折射光線和反射光線，并實際存在的折射光線和反射光線，并 用點或短線把振動方向表示出來用點或短線把振動方向表示出來 n1 n2 i n1 n2 i n1 n2 i0 n1 n2 i0 n1 n2 i0 7某一塊火石玻璃的折射率是某一塊火石玻璃的折射率是1.65，現(xiàn)將這塊玻璃浸沒在水，現(xiàn)將這塊玻璃浸沒在水 中（中（n=1.33）。欲使從這塊玻璃表面反射到水中的光是完全）。欲使從這塊玻璃表面反射到水中的光是完全 偏振的，則光由水射向玻璃的入射角應為偏振的，則光由水射向玻璃的入射角應為 51.10 8自然光以布儒斯特角自然光以布儒斯特角i0從第一種介質(zhì)從第一種介質(zhì)(折射率為折射率為n1)入射到入射到 第二種介質(zhì)第二種介質(zhì)(折射率為折射率為n2