光學(xué)習(xí)題及答案

光學(xué)習(xí)題及答案練習(xí)二十二光的相干性雙縫干涉光程一.選擇題1.有三種裝置完全相似的兩盞鈉光燈,發(fā)出相似波長的光,照射到屏上；同一盞鈉光燈,用黑紙蓋住其中部將鈉光燈提成上下兩部分同步照射到屏上；用一盞鈉光燈照亮一狹縫,此亮縫再照亮與它平行間距很小的兩條狹縫,此二亮縫的光照射到屏上.以上三種裝置,能在屏上形成穩(wěn)定干涉把戲的是(A)裝置(3).(B)裝置(2).(C)裝置(1)(3).(D)裝置(2)(3).2.在雙縫干涉試驗中，為使屏上的干涉條紋間距變大，可以采用的措施是(A)使屏靠近雙縫.(B)把兩個縫的寬度稍微調(diào)窄.(C)使兩縫的間距變小.(D)改用波長較小的單色光源.s1s2n1n2P圖22.13.如圖22.1所示,設(shè)s1、s2為兩相干光源發(fā)出波長為的單色光,分別通過兩種介質(zhì)(折射率分別為n1和n2，且n1>n2)射到介質(zhì)的分界面上的P點,己知s1P=s2P=rs1s2n1n2P圖22.1(A)r=0,=0,=0.(B)r=(n1－n2)r,=(n1－n2)r,=2(n1－n2)r/.(C)r=0,=(n1－n2)r,=2(n1－n2)r/.(D)r=0,=(n1－n2)r,=2(n1－n2)r.4.如圖22.2所示，在一種空長方形箱子的一邊刻上一種雙縫,當(dāng)把一種鈉光燈照亮的狹縫放在刻有雙縫一邊的箱子外邊時,在箱子的對面壁上產(chǎn)生干涉條紋.假如把透明的油緩慢地灌入這箱子時,條紋的間隔將會發(fā)生什么變化？答:圖22.2(A)保持不變.圖22.2(B)條紋間隔增長.(C)條紋間隔有也許增長.(D)條紋間隔減小.5.用白光(波長為4000?～7600?)垂直照射間距為a=0.25mm的雙縫,距縫50cm處放屏幕,則觀測到的第一級彩色條紋和第五級彩色條紋的寬度分別是(A)3.6×104m,3.6×104m.(B)7.2×104m,3.6×103m.(C)7.2×104m,7.2×104m.(D)3.6×104m,1.8×104m.二.填空題1.在雙縫干涉試驗中,兩縫分別被折射率為n1和n2的透明薄膜遮蓋,兩者的厚度均為e,波長為的平行單色光垂直照射到雙縫上,在屏中央處,兩束相干光的相位差=.s1s2s屏圖22.32.如圖22.3所示,s1、、s2為雙縫,s是單色縫光源,當(dāng)s沿平行于ss1s2s屏圖22.3移動；若s不動,而在s1后加一很薄的云母片,中央明條紋將向移動.ss屏圖22.4aA3.如圖22.4所示,在勞埃鏡干涉裝置中，若光源s離屏的距離為D,s離平面鏡的垂直距離為a(a很小).則平面鏡與屏交界處A的干涉條紋應(yīng)為條紋；ss屏圖22.4aA三.計算題dOs1s2l1l2sD屏圖22.51.在雙縫干涉試驗中,單色光源s到兩縫s1和s2的距離分別為l1和l2,并且ldOs1s2l1l2sD屏圖22.5零級明紋到屏幕中央O點的距離；相鄰明條紋間的距離.s1s2屏圖22.6dDOx2.雙縫干涉試驗裝置如圖22.6所示,雙縫與屏之間的距離D=120cms1s2屏圖22.6dDOx(1)求原點O(零級明條紋所在處)上方的第五級明條紋的坐標(biāo).(2)假如用厚度e=1.0×102mm,折射率n=1.58的透明薄膜覆蓋在圖中的s1縫背面,求上述第五級明條紋的坐標(biāo)x.練習(xí)二十三薄膜干涉劈尖一.選擇題(1)(2)n1n2n3圖23.1 1.如圖23.1 所示,薄膜的折射率為n2,入射介質(zhì)的折射率為n1,透射介質(zhì)為n3,且n1(1)(2)n1n2n3圖23.1 (A)(1)光產(chǎn)生半波損失,(2)光不產(chǎn)生半波損失.(B)(1)光(2)光都產(chǎn)生半波損失.(C)(1)光(2)光都不產(chǎn)生半波損失.(D)(1)光不產(chǎn)生半波損失,(2)光產(chǎn)生半波損失.2.波長為的單色光垂直入射到厚度為e的平行膜上,如圖23.2,若反射光消失,則當(dāng)n1＜n2＜n3時,應(yīng)滿足條件(1)；當(dāng)n1＜n2＞n3時應(yīng)滿足條件(2).條件(1),條件(2)分別是n1n2dn3圖23.2(A)(1)2ne=k,n1n2dn3圖23.2(B)(1)2ne=k+/2,(2)2ne=k+/2.(C)(1)2ne=k－/2,(2)2ne=k.(D)(1)2ne=k,(2)2ne=k－/2.3.由兩塊玻璃片（n1=1.75）所形成的空氣劈尖,其一端厚度為零，另一端厚度為0.002cm，現(xiàn)用波長為7000?的單色平行光，從入射角為30角的方向射在劈尖的表面，則形成的干涉條紋數(shù)為(A)27.(B)56.(C)40.(D)100.4.空氣劈尖干涉試驗中,(A)干涉條紋是垂直于棱邊的直條紋,劈尖夾角變小時,條紋變稀,從中心向兩邊擴(kuò)展.(B)干涉條紋是垂直于棱邊的直條紋,劈尖夾角變小時,條紋變密,從兩邊向中心靠攏.(C)干涉條紋是平行于棱邊的直條紋,劈尖夾角變小時,條紋變疏,條紋背向棱邊擴(kuò)展.(D)干涉條紋是平行于棱邊的直條紋,劈尖夾角變小時,條紋變密,條紋向棱邊靠攏.5.一束波長為的單色光由空氣入射到折射率為n的透明薄膜上,要使透射光得到加強(qiáng),則薄膜的最小厚度應(yīng)為(A)/2.n111n111n1圖23.3(C)/4.(D)/4n.二.填空題1.如圖23.3所示,波長為的平行單色光垂直照射到兩個劈尖上,兩劈尖角分別為1和2,折射率分別為n1和n2,若兩者形成干涉條紋的間距相等,則1,2,n1和n2之間的關(guān)系是.2.一束白光垂直照射厚度為0.4m的玻璃片,玻璃的折射率為1.50,在反射光中看見光的波長是,在透射光中看到的光的波長是.3.空氣劈尖干涉試驗中,如將劈尖中充水,條紋變化的狀況是,如將一片玻璃平行的拉開,條紋變化的狀況是.三.計算題On1n1n1圖23.41.波長為的單色光垂直照射到折射率為n2的劈尖薄膜上,n1On1n1n1圖23.4從劈尖頂部O開始向右數(shù)第五條暗紋中心所對應(yīng)的薄膜厚度e5是多少？相鄰的二明紋所對應(yīng)的薄膜厚度之差是多少？2.在折射率n=1.50的玻璃上,鍍上n=1.35的透明介質(zhì)薄膜,入射光垂直于介質(zhì)膜表面照射,觀測反射光的干涉,發(fā)現(xiàn)對1=6000?的光干涉相消,對2=7000?的光波干涉相長,且在6000?～7000?之間沒有別的波長的光波最大程度相消或相長的狀況,求所鍍介質(zhì)膜的厚度.練習(xí)二十四牛頓環(huán)邁克耳遜干涉儀衍射現(xiàn)象一.選擇題1.嚴(yán)格地說,空氣的折射率不小于1,因此在牛頓環(huán)試驗中,若將玻璃夾層中的空氣逐漸抽去時,干涉圓環(huán)的半徑將(A)變小.(B)不變.(C)變大.(D)消失.1.521.521.621.621.521.75P圖24.1(A)全明.(B)全暗.(C)右半部明,左半部暗.(D)右半部暗,左半部明.3.在一塊平玻璃片B上,端正地放一種頂角靠近于,但不不小于的圓錐形平凸透鏡A,在A、B間形成空氣薄層,如圖24.2所示,當(dāng)用單色光垂直照射平凸透鏡時,從玻璃片的下面可觀測到干涉條紋,其特點是圖24.2AB圖24.2AB(B)中心明的同心圓環(huán)狀條紋,中心疏,四面密.(C)中心暗的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等.(D)中心明的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等.4.把觀測牛頓環(huán)裝置中的平凸透鏡換成半徑很大的半圓柱面透鏡,用單色光垂直照射半圓柱面的平凸透鏡時,觀測到的干涉條紋的特點是(A)間隔不等的與圓柱面母線平行的干涉直條紋,中間密,兩邊稀.(B)間隔不等的與圓柱面母線平行的干涉直條紋,中間稀,兩邊密.(C)間隔相等的與圓柱面母線平行的干涉直條紋.(D)間隔相等的與圓柱面母線垂直的干涉直條紋.5.在邁克爾遜干涉儀的一條光路中放入一種折射率為n,厚度為d的透明片后,這條光路的光程增長了(A)2(n－1)d.(B)2nd.(C)(n－1)d.(D)nd.二.填空題1.用=6000?的單色光垂直照射牛頓環(huán)裝置時，從中央向外數(shù)第4個暗環(huán)(中央暗斑為第1個暗環(huán))對應(yīng)的空氣膜厚度為m.2.光強(qiáng)均為I0的兩束相干光相遇而發(fā)生干涉時,在相遇區(qū)域內(nèi)有也許出現(xiàn)的最大光強(qiáng)是.3.惠更斯－菲涅耳原理的基本內(nèi)容是:波陣面上各個面積元上，所發(fā)出的子波在觀測點P的,決定了P點的合振動及光強(qiáng).三.計算題OA圖24.3n1n1OA圖24.3n1n1n2→n2n2→n2圖24.4(1)求入射光的波長.(2)設(shè)圖中OA=1.00cm,求在半徑為OA的范圍內(nèi)可觀測到的明環(huán)數(shù)目.2.在如圖24.4所示的牛頓環(huán)裝置中,把玻璃平凸透鏡和平面玻璃(設(shè)玻璃折射率n1=1.50)之間的空氣(n2=1.00)改換成水(n2=1.33),求第k個暗環(huán)半徑的相對變化量(rk－rk)/rk.練習(xí)二十五單縫衍射圓孔衍射光學(xué)儀器的辨別率一.選擇題1.對楊氏雙縫干涉的理解應(yīng)為(A)楊氏雙縫干涉是兩狹縫衍射光的干涉,因此干涉條紋的分布受單縫衍射因子的調(diào)制.(B)楊氏雙縫干涉完全是兩束相干光的干涉.(C)楊氏雙縫干涉是兩條單縫的衍射,無干涉.(D)楊氏雙縫干涉是雙光束干涉與單縫衍射的迭加.2.有關(guān)半波帶對的的理解是(A)將單狹縫提成許多條帶,相鄰條帶的對應(yīng)點抵達(dá)屏上會聚點的距離之差為入射光波長的1/2.(B)將能透過單狹縫的波陣面提成許多條帶,相鄰條帶的對應(yīng)點的衍射光抵達(dá)屏上會聚點的光程差為入射光波長的1/2.(C)將能透過單狹縫的波陣面提成條帶,各條帶的寬度為入射光波長的1/2.(D)將單狹縫透光部分提成條帶,各條帶的寬度為入射光波長的1/2.3.波長=5000?的單色光垂直照射到寬度a=0.25mm的單縫上,單縫背面放置一凸透鏡,在凸透鏡的焦面上放置一屏幕,用以觀測衍射條紋,今測得屏幕上中央條紋一側(cè)第三個暗條紋和另一側(cè)第三個暗條紋之間的距離為d=12mm,則凸透鏡的焦距為(A)2m.(B)1m.(C)0.5m.(D)0.2m.(E)0.1m.4.單色光垂直入射到單狹縫上,對應(yīng)于某一衍射角,此單狹縫兩邊緣衍射光通過透鏡到屏上會聚點A的光程差為=2,則(A)透過此單狹縫的波陣面所提成的半波帶數(shù)目為二個,屏上A點為明點.(B)透過此單狹縫的波陣面所提成的半波帶數(shù)目為二個,屏上A點為暗點.(C)透過此單狹縫的波陣面所提成的半波帶數(shù)目為四個,屏上A點為明點.(D)透過此單狹縫的波陣面所提成的半波帶數(shù)目為四個,屏上A點為暗點.5.一直徑為2mm的He－Ne激光束從地球上發(fā)出投射于月球表面,己知月球和地面的距離為376×103km,He－Ne激光的波長為6328?,則月球得到的光斑直徑為(A)0.29×103m.(B)2.9.×103m.(C)290×103m.(D)29×103m.二.填空題1.在單縫夫瑯和費衍射試驗中，設(shè)第一級暗紋的衍射角很小，若用鈉黃光（1≈5890?）照射單縫得到中央明紋的寬度為4.0mm,則用2=4420?的藍(lán)紫色光照射單縫得到的中央明紋寬度為.2.波長為5000?～6000?的復(fù)合光平行地垂直照射在a=0.01mm的單狹縫上,縫后凸透鏡的焦距為1.0m,則此二波長光零級明紋的中心間隔為,一級明紋的中心間隔為.3.己知天空中兩顆星相對于一望遠(yuǎn)鏡的角距離為6.71×107rad,它們發(fā)出的光波波長按5500?計算,要辨別出這兩顆星,望遠(yuǎn)鏡的口鏡至少要為.三.計算題1.用波長=6328?的平行光垂直照射單縫,縫寬a=0.15mm,縫后用凸透鏡把衍射光會聚在焦平面上,測得第二級與第三級暗條紋之間的距離為1.7mm,求此透鏡的焦距.2.在某個單縫衍射試驗中,光源發(fā)出的光具有兩種波長1和2,并垂直入射于單縫上,假如1的第一級衍射極小與2的第二級衍射極小相重疊,試問這兩種波長之間有何關(guān)系？在這兩種波長的光所形成的衍射圖樣中,與否尚有其他極小相重疊？練習(xí)二十二光的相干性雙縫干涉一.選擇題ACCDB二.填空題1.2(n1n2)e/.2.下,上.3.暗,x=D/(2a).三.計算題光程差=(l2+r2)(l1+r1)=(l2l1)+(r2r1)=l2l1+xd/D=3+xd/D(1)零級明紋=0有x=3D/d(2)明紋=k=3+xkd/D有xk=(3k)D/dx=xk+1-xk=D/d2.(1)光程差=r2r1=xd/D=kxk=kD/d因k=5有x5=6mm(2)光程差=r2-(r1-e+ne)=r2-r1-(n-1)e=x'd/D-(n-1)e=k有x'=[k+(n-1)e]D/d因k=5,有x'5=19.9mm練習(xí)二十三薄膜干涉劈尖一.選擇題BCACB二.填空題1.n11=n22.2.0.48m;0.6m,0.4m.3.仍然平行等間距直條紋,但條紋變密；仍然平行等間距直條紋，條紋間距不變，但條紋平行向棱邊移動.三.計算題1.(1)因n1<n2<n3，因此光程差=2n2e暗紋中心膜厚應(yīng)滿足k=2n2ek=(2k+1)/2ek=(2k+1)/(4n2)對于第五條暗紋，因從尖端數(shù)起第一條暗紋=/2，即k=0，因此第五條暗紋的k=4，故e4=9/(4n2)(2)相鄰明紋對應(yīng)膜厚差e=ek+1-ek=/(2n2)