光學(xué)測試題1-解答

1、最新資料推薦光學(xué)測試題1解答光學(xué)測試題1 一填空題390760 nm；紅光的波長比綠光的 波長長。1.可見光的波長范圍是2.光在折射率n的介質(zhì)中，通過的幾 何路程L所引起的相位變化，等于光在真空中通過nL的路程所 引起的相位變化(填“等”、“大”或“小” ),L稱為光程。3. 兩列相干的單色平而波在空間相遇后，相遇區(qū)域的光強(qiáng)是由它 們的相位差決定的。4. 分振幅薄膜干涉包括等傾干涉和等厚干涉，肥皂泡的色彩屬于 _等厚干涉，牛頓環(huán)屬于等厚干涉，透鏡表而鍍防反射膜屬于 等傾干涉，干涉濾波片則利用了_等傾干涉。5. 邁克爾遜干涉儀獲得的干涉圖樣，當(dāng)兩個平面鏡垂直時，獲得 的是等傾干涉形成的條紋；當(dāng)兩

2、個平而鏡不垂直時，獲得的是等 厚干涉形成的條紋。6. 法布里一珀羅干涉儀和平面衍射光柵的干涉條紋都非常細(xì)銳 是因?yàn)樗鼈兌紝儆赺多縫_干涉。7. 在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，兩小孔的間距為02,光屏離小孔的距 離為IOOcm,當(dāng)用折射率1.5的透明薄片蓋在上縫時，發(fā)現(xiàn)屏上的 條紋移動了 ICnl,該薄片的厚度為_4um_o解：？ ？ dy ? (n ? 1) d 0 r 例 1. 1? d ? dy ? 4um (n ? 1) r二. 1.選擇題在相同的時間內(nèi)，一束波長為？的單色光在空氣中和 在玻璃中（C） A）傳播的路程相等，走過的光程相等；解:?nl? CtB）傳播的路程相等，走過的光程不相等.C）傳

3、播的路程不相等， 走過的光程相等；D）傳播的路程不相等，走過的光程不相等2.如 圖，單色光垂直入射劈尖，nl ? n2 ? n3 ,討論A、B處的情況。B處光程差和A處條紋明暗情 況，正確的結(jié)論分別是（D ）解: 上下表面反射性質(zhì)相反，有額外光程差A(yù)A） 2n2d ,明B） 2n2 d , 暗 B n2nl n3?2 ,明 d2n2 d ?C） 2n2 d ?2 ,暗 D） 3.邁克爾遜 干涉儀中兩個平而鏡垂直時獲得的干涉圖樣，正確的說法是（D ） A） 是等厚干涉形成的明暗相間的直條紋。C）是等傾干涉形成的明暗相間的直條紋。B）是等厚干涉形成的明暗相間的同心圓環(huán)。D）是等傾干涉形成的明暗相間

4、的同心圓環(huán)。4.用邁克爾遜干涉儀觀察單色光的干涉，當(dāng)反射鏡MI移動 O. Inlm時，瞄準(zhǔn)點(diǎn)的干涉條紋移過了 400條，那么所用波長為（A ） A 5000?； B 5500?； C 2500?； D 三個數(shù)據(jù)都不對。解：2?d?N?5.用單色光觀察牛頓環(huán)，測得某一亮環(huán)直徑為4.0 mm,在它外邊第10個亮環(huán)直徑為6. Omm,所用平凸透鏡的凸而曲率半徑為1.0 m,則此單色光的波長約為（B ） 最新資料推薦-A） 400. 0 nm2 2B） 500. 0 nmC） 600. 0 nmD） 640. 0 nm 解：rm ? rn ? ? jm ? jn ? ? R ,注意題目給出的是直徑還是

5、半徑。三. 簡答題1有人說，只有相干光才能產(chǎn)生疊加，非相干光不 會疊加，你認(rèn)為對嗎？為什么？ P12不對，都是波的疊加，只是 疊加后的光強(qiáng)分布不同，見課本1.1.5 2.兩個簡諧振動/兩束光相 干的條件是什么？實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生相干光束的方法有哪些？頻率相同、 振動方向幾乎相同（或互相不垂直）、相位差恒定分波面、分振幅 （、分振動面），激光。3.普通光源為什么不具有相干性？相干光源必須滿足什么樣的 條件？光是由物質(zhì)的原子（或分子）的輻射引起的，對于普通光源, 不同原子以及同一原子先后發(fā)出的光,其相位差都是隨機(jī)變化的，因 此不具有相干性。條件：頻率相同、振動方向幾乎相同（或互相不垂直）、相位差 恒定P1

6、8 P13 P194.影響條紋可見度的因素有哪些？簡單分析這些 因素是如何影響的（回答己經(jīng)學(xué)過的因素即可）對于理想的相干點(diǎn) 光源發(fā)出的光來說，主要因素是振幅比P26V?2（ Al / A2 ） 1 ? （AI /A2） 2 （其他因素還有：光源的單色性，光源的線度，P25, 1.4節(jié)）四. 計(jì)算題1.在楊氏實(shí)驗(yàn)裝置中，光源波長為64Onnl ,兩狹縫間 距為0.4mm,屏幕離狹縫的距離為50cm,試求：（1）光屏上第1 亮條紋和中央亮條紋之間的距離；(2)若P點(diǎn)離中央亮條紋為 O. Imm,問兩束光在P點(diǎn)的相位差是多少？ (3)求P點(diǎn)的光強(qiáng)度 和中央點(diǎn)的強(qiáng)度之比。(4)用一厚度為6. 4um.

7、折射率為n二1.5的玻璃片覆蓋一縫 后，零級明紋將移到原來的第幾級明紋處？解：(1)雙縫干涉產(chǎn) 生亮條紋的條件為y ? j?( j ? 0, 1, 2.) r? ?d第1亮條紋 j ? 1 , ? y ?2? 2?r0d=640 ?10?9 ? 0. 5 ? 0. 8mm 0. 4 ?10?3y 2 ? 3. 14 ? 0.4 ?10?3 ? 0. 1?10?3 ? ? d ? ?(2) ? ? ? ? r640 ?10?9?0.5 4(3)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中兩束光的強(qiáng)度相等，則有：? I ? 2 A ?1 ? cos ? ? ? 4 A cos ,因此 22 2 2Ip? ? ? 2 A2 ?1

8、 ? cos ? cos 2 2 ? 2 4? ? 8 ? 0. 854 ? ? ? IO 2 A2 ?1 ? CoS 0 ? 4 CoS 2 0(4) ? ? (n ? DdO ? j? j ? (n ? I)ClO / ? ? 52.在楊 氏實(shí)驗(yàn)裝置中，光源波長為64Onnl ,兩小孔間距為0.5mm,光屏離 小孔的距離為50cm,當(dāng)以折射率為1.60的透明薄片貼住下方小孔 S2時，發(fā)現(xiàn)中央亮條紋移動到了 P點(diǎn)位置，P與原5 / 7中央亮條紋位置PO相距ICmO(1) 試確定中央亮條紋是向上移還是向下移動，給出判斷依據(jù)；(2)求未粘貼薄片時，P點(diǎn)的光程差；(3)薄片厚度為多少？解： 仃)未

9、放置薄片時，小孔SI和S2到PO處的光程差為零，到P處 的光程差為rl ? r2 ? 0 ；當(dāng)小孔S2被薄片貼住時，由題意可 知，小孔SI和S2至O P處的光程差為零，即rl? (r2? (n? Dd 0 ) ? 0 ,可得rl ? r2 ? (n ? l)d 0 ) ? 0 ,因此中央亮條紋 向下移動。(2) ? ?2?2?dy ? 0. 0InIm ? 10 um ? 10?5 m r ？ ？ dy ? (n ? l)d O r? d ? dy 1 ? mm ? 16. 7um (n ? DrO 603.測定 Si02 薄膜的厚度，通常將其磨成圖示劈尖狀，然后用光的干涉方法測量。若以波長5

10、9Onm的光垂直入射，看到七條暗紋，且第七條位于N 處，問該膜厚度為多少？如果仍然在劈尖的斜面看到七條暗紋，但 是N處為一條明條紋，這時該膜厚度為多少？ nlSiO2N?Mn2 ? 1. 5 n3 ? 3. 4解：(1)由于nl ? n2 ? n3 ,無額外光程差；垂直入射，入 射角約為0,所以光程差？2n2d由暗條紋條件得？2n2d? (2k ? 1) (2k ? 1) ? ? 1278nm 4n 2?2已知N處為第七條暗紋，棱邊處對 應(yīng)k ? 0的明紋，所以取k ? 6 ,得d ? (2)若N處為一條明條 紋，由明條紋條件得？ ？ 2n2 d ? k ?因?yàn)槔膺吿帉?yīng)k ? 0的明 紋，所

11、以取 k ? 7 ,得 d ?k? ? 1. 377Unl 2n2 (2k ? 1) ? ? 1. 377Um 42另外：也可按暗條紋計(jì)算，此時應(yīng)取k ? 6.5 ,得d ?4.邁克 爾遜干涉儀的反射鏡M2移動O. 25mm時，看到條紋移過的數(shù)目為 909個，設(shè)光為垂直入射，求所用的光源的波長。若M2前插入厚度為0.6mm的透明薄片，看到條紋移過的數(shù)目 為1091個，求薄片的折射率n0解：(1)移動條紋數(shù)和M2移動距離有如下關(guān)系式，2?d 2?d ?N?55OnmN (2)插入薄玻璃片，兩束光的光程差改變了，？(n ? Dd ? 2對應(yīng)的干涉條紋移動條數(shù)N ?(n ? Dd ? 2?最新資料推

12、薦N? ? 1 ? 1. 5 2d 5.在反射光中觀察某單色光所形成的牛頓環(huán)。其第2級亮條環(huán)與第3級亮條環(huán)間距為Irnm,求第r2 19和 20級亮環(huán)之間的距離。(提示：牛頓環(huán)中空氣層厚度d ?。)習(xí)題1. 16 2R因此，薄片的折射率為n?t2?解：? ? 2d ? ?2 R 22 rm ? m2 ? ? jm ? jn ? ? R?牛頓環(huán)亮條紋的半徑滿足r亮？ (2 j ? 1)? ?r3 ? ? ? ?r ? 2 ? ? 7 ?R 2 5 ?R 2?2R( j ?0, 1, 2.)? 41 ?R ?r20 ? ? 2 ? ?r ? 39 ? R 19 ? 2 ?r3 ? r2 ? 即：7 5 ?R ? ? R ? 1 mm 2 27 5 7 5 ?R ? ?R ? 2 ?R? ?R ? 1 2 2 2 2?R ?r20 ? rl9 ?1 6 ? 35? 11. 916? 41 41 39 39 ? 1 ?R ? ?R ? ? ? ? ?O. 38mm ?222?6?35?2若題中第X “級”亮條紋改為第 x”條”亮條紋，因?yàn)榈趍條二第j級+1,則？t2?r?l?5?R 2 3 ?R 2? 39 ?R