2012版練習(xí)冊(cè)-下5光的衍射和偏振(15-18)解析

練習(xí)冊(cè)15下1.衍射的本質(zhì)是什么？干涉和衍射有什么區(qū)分和聯(lián)系？衍射的本質(zhì)：相干疊加區(qū)分：干涉——有限個(gè)相干波源的相干疊加衍射——無(wú)限個(gè)相干波源的相干疊加聯(lián)系：都是相干疊加練習(xí)冊(cè)15下2.有一單縫，縫寬a=0.1mm，在縫厚放一焦距為50cm的會(huì)聚透鏡，用平行綠光（λ=546nm）垂直照射單縫，求屏幕上中心明紋的寬度。如將此裝置浸入水中，中心明紋的寬度如何變更？（設(shè)水的折射率為1.33）解：空氣中：水中：變小。練習(xí)冊(cè)15下3.在某個(gè)單縫衍射試驗(yàn)中，光源發(fā)出的光含有兩種波長(zhǎng)λ1和λ2，并垂直入射于單縫上。假如λ1的第一級(jí)衍射微小與λ2的其次級(jí)衍射微小相重合，試問(wèn)：（1）這兩種波長(zhǎng)之間有何關(guān)系？（2）在這兩種波長(zhǎng)的光所形成的衍射圖樣中，是否還有其他微小相重合？解：①由單縫衍射暗紋公式：因?yàn)橹睾?，故，所以②因，所以即波長(zhǎng)的級(jí)與的各級(jí)重合。練習(xí)冊(cè)15下4.單縫的寬度為a=0.4mm，用波長(zhǎng)589nm的單色光垂直照射，設(shè)透鏡的焦距為1m，求（1）第一級(jí)暗紋距中心的距離，（2）其次級(jí)明紋距中心的距離，（3）如單色光以如圖30°的入射角斜射到單縫處，則此時(shí)的中心主極大距O點(diǎn)得距離為多少？解：（1）暗紋：（2）明紋：

練習(xí)冊(cè)15下4.單縫的寬度為a=0.4mm，用波長(zhǎng)589nm的單色光垂直照射，設(shè)透鏡的焦距為1m，求，（3）如單色光以如圖30°的入射角斜射到單縫處，則此時(shí)的中心主極大距O點(diǎn)得距離為多少？（3）：

中心明紋：則：

練習(xí)冊(cè)16下16下1．一衍射光柵，每厘米有2000條透光縫。每條透光縫寬，在光柵后放一焦距為1m的會(huì)聚透鏡。現(xiàn)以λ=600nm的單色光垂直照射光柵，求：（1）透光縫a的單縫衍射中心明紋的寬度；（2）在上述寬度內(nèi)光柵光譜線(xiàn)的條數(shù)。（3）屏上實(shí)際出現(xiàn)的光柵光譜線(xiàn)的全部數(shù)目。1.解：①②單縫中心明紋寬度即單縫兩個(gè)一級(jí)微小區(qū)間光柵常數(shù)運(yùn)用透鏡單縫一級(jí)微小處對(duì)應(yīng)的光柵衍射明紋級(jí)數(shù)只能出現(xiàn)0,±1。共3條16下1

（2）在上述寬度內(nèi)光柵光譜線(xiàn)的條數(shù)。（所以第2,4,6,8┄也缺級(jí)）也可以考察缺級(jí)條件：2級(jí)缺！故單縫中心明紋區(qū)只能出現(xiàn)0級(jí)和±1級(jí)3條16下1．一衍射光柵，每厘米有2000條透光縫。每條透光縫寬，在光柵后放一焦距為1m的會(huì)聚透鏡?，F(xiàn)以λ=600nm的單色光垂直照射光柵，求：（3）屏上實(shí)際出現(xiàn)的光柵光譜線(xiàn)的全部數(shù)目。③可能的最高級(jí)數(shù)出現(xiàn)在衍射角趨近垂直方向上最高可為±8級(jí)，但由于偶數(shù)級(jí)條紋缺級(jí)，故只可能看到：0,±1,±3,±5,±7共9

條。練習(xí)冊(cè)16下2.用波長(zhǎng)為650nm的平行單色光照射在每厘米有4000條透光縫，每條透光縫寬為的衍射光柵上，（1）若入射光垂直入射，求視察到的光柵光譜線(xiàn)的全部數(shù)目，（2）若入射光與光柵平面法線(xiàn)成30°入射，求視察到的光柵光譜線(xiàn)的最高級(jí)次。解：且2的整數(shù)倍的明紋主極大缺級(jí)（1）故只能看到共五條譜線(xiàn)。練習(xí)冊(cè)16下2.用波長(zhǎng)為650nm的平行單色光照射在每厘米有4000條透光縫，每條透光縫寬為的衍射光柵上（2）若入射光與光柵平面法線(xiàn)成30°入射，求視察到的光柵光譜線(xiàn)的最高級(jí)次。故2的整數(shù)倍的明紋主極大缺級(jí)（2）當(dāng)上式取+號(hào)時(shí)有：得：故只能看到-1，0，1，3，5共五條譜線(xiàn).得：故只能看到-5，-3，-1，0，1共五條譜線(xiàn)。當(dāng)上式取-號(hào)時(shí)有：所以：16下3．波長(zhǎng)為600nm的單色光垂直入射在一光柵上，其次級(jí)主極大出現(xiàn)在處，第4級(jí)缺級(jí)，試問(wèn)：（1）光柵上相鄰兩縫的間距是多少？（2）光柵上狹縫的寬度有多大？解：（1）由：有：（2）第4級(jí)缺級(jí)16下4．用白光垂直照射到每厘米5000條縫的光柵上，透鏡焦距為1.0m，問(wèn)：（1）此光柵能產(chǎn)生多少級(jí)完整光譜？(2)第一級(jí)光譜的線(xiàn)寬度為多少？解：（1）取白光能看到k=0,±1，±2級(jí)的譜線(xiàn)，但0級(jí)未色散、形成光譜，所以答案為：能看到4條完整譜線(xiàn)帶，也就是2級(jí)完整光譜。一級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜16下4．用白光垂直照射到每厘米5000條縫的光柵上，透鏡焦距為1.0m，問(wèn)：(2)第一級(jí)光譜的線(xiàn)寬度為多少？（2）17下1．為什么天文望遠(yuǎn)鏡物鏡的通光孔徑做得很大？解：由光學(xué)儀器的辨別本事：知：加大透光孔徑能提高辨別本事。17下2．通常狀況下，人眼的瞳孔直徑為3mm，求人眼的最小辨別角。假如在黑板上畫(huà)兩條相距1cm的平行線(xiàn)，問(wèn)在距離黑板多遠(yuǎn)處恰好能辨別這兩根直線(xiàn)？解：⑴**⑵17下3．在志向的狀況下，試估計(jì)在火星上兩物體的線(xiàn)距離為多大時(shí)剛好能被地球上的視察者（1）用肉眼，（2）用5.08m孔徑的望遠(yuǎn)鏡所辨別。已知地球到火星的距離為km，人眼瞳孔直徑5.0mm，光波長(zhǎng)為5500?。解：（1）（2）**17下4．用一架照相機(jī)在離地面2萬(wàn)米的高空拍攝地面上的物體。假如要求它能辨別地面上0.1m的兩點(diǎn)，則照相機(jī)鏡頭的口徑至少要多大？（設(shè)感光波長(zhǎng)為550nm）解：由知：**18下1．一束光入射到兩種透亮介質(zhì)的分界面上時(shí)，發(fā)覺(jué)只有透射光而無(wú)反射光，試說(shuō)明這束光是怎樣入射的？其偏振狀態(tài)如何？解：①振動(dòng)方向在入射面內(nèi)的線(xiàn)偏振光②以起偏角入射18下2．兩個(gè)偏振片疊在一起，在它們的偏振化方向夾角為時(shí)，觀測(cè)一束單色自然光。又在夾角為，觀測(cè)另一束單色自然光。若兩次測(cè)得的透射光強(qiáng)度相等，求兩次入射光的強(qiáng)度之比。解：令和分別為兩入射光的強(qiáng)度；和分別為兩透射光的強(qiáng)度，由馬呂斯定律：由題意：NM18下3．一束光為自然光和線(xiàn)偏振光混合而成，讓它垂直通過(guò)一偏振片，以入射光束為軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)該偏振片，測(cè)得透射光強(qiáng)度的最大值是最小值的5倍，求入射光束中自然光與線(xiàn)偏振光的光強(qiáng)之比。解：公式得入射光為混合光時(shí)，