波动光学精彩试题 问题详解版3.docx
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波动光学精彩试题问题详解版3
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实用文案波动光学
一、概念选择题
1.如图所示，点光源S置于空气中，S到P点的距离为r，若在S与P点之间置一个折射率为n（n＞1），长度为l的介质，此时光由S传到P点的光程为（D）
（A）r（B）lr?
（C）nlr?
（D））1（?
?
nlr
2.在相同的时间内，一束波长为?
的单色光在空气中和在玻璃中（C）
（A）传播的路程相等，走过的光程相等；
（B）传播的路程相等，走过的光程不相等；
（C）传播的路程不相等，走过的光程相等；
（D）传播的路程不相等，走过的光程不相等。
3.来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于（C）
（A）白光是由不同波长的光构成的（B）两光源发出不同强度的光
（C）两个光源是独立的，不是相干光源（D）不同波长,光速不同
4.真空中波长为?
的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l,则A、B两点光振动位相差记为?
?
则（C）
（A）当l=3?
/2,有?
?
=3?
（B）当l=3?
/（2n）,有?
?
=3n?
.（C）当l=3?
/（2n）,有?
?
=3?
（D）当l=3n?
/2,有?
?
=3n?
.
5.用单色光做双缝干涉实验，下述说法中正确的是（A）
（A）相邻干涉条纹之间的距离相等
（B）中央明条纹最宽，两边明条纹宽度变窄
（C）屏与缝之间的距离减小，则屏上条纹宽度变窄
（D）在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
6.用单色光垂直照射杨氏双缝时，下列说法正确的是（C）
（A）减小缝屏距离，干涉条纹间距不变
（B）减小双缝间距，干涉条纹间距变小
（C）减小入射光强度,则条纹间距不变
（D）减小入射波长,则条纹间距不变
7.一束波长为?
的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使透射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为（D）
（A）?
/4（B）?
/（4n）（C）?
/2（D）?
/（2n）
8.有两个几何形状完全相同的劈尖：
一个由空气中的玻璃形成，一个由玻璃中的空气形成。
当用相同的单色光分别垂直照射它们时，从入射光方向观察到干涉条纹间距（B）P·l
r·Sn
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实用文案（A）玻璃劈尖干涉条纹间距较大（B）空气劈尖干涉条纹间距较大
（C）两劈尖干涉条纹间距相同（D）已知条件不够，难以判断
9.在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为?
的单色光垂直入射在宽度为a＝4?
的单缝上，对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为（B）
（A）2个（B）4个（C）6个（D）8个
10.在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹（B）
（A）对应的衍射角变小。
（B）对应的衍射角变大。
（C）对应的衍射角也不变。
（D）光强也不变。
11.在单缝夫琅禾费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不变，则中央明条纹（B）
（A）宽度变小；
（B）宽度变大；
（C）宽度不变，且中心强度也不变；
（D）宽度不变，但中心强度变小。
12.一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I为（B）
（A）4/0
I2（B）I0/4（C）I0/2（D）
2I0/2
二、计算填空题
1.真空中波长为500nm绿光在折射率为1.5的介质中从A点传播到B点时，相位改变了5π，则光从A点传到B点经过的光程为
。
答案:
1250nm。
2.波长为λ的单色光在折射率为n的媒质中，由a点传到b点相位改变了π，则对应的光程差（光程）为
。
答案：
λ/2。
3.在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e,波长为?
的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差?
?
=
。
答案：
2?
（n1?
n2）e/?
.。
4.一束波长为?
的光线，投射到一双缝上，在屏幕上形成明、暗相间的干涉条纹，那么对应于第一级暗纹的光程差为
。
答案：
1/2λ。
5.用白光（波长为400nm～760nm）垂直照射间距为a=0.25mm的双缝，距缝50cm处放屏幕，则观察到的第一级彩色条纹和第五级彩色条纹的宽度分别是
和
。
答案：
7.2×10?
4m，3.6×10?
3m
6.用单色光垂直照射杨氏双缝时，减小双缝间距，则条纹间距
。
答案：
变大。
7.S1、、S2为双缝，S是单色缝光源，若S不动，而在上缝S1后加一很薄的云母片，中央明条纹将向
移动。
答案：
上。
8.用白光做双缝实验中的光源，两缝间距为0.25mm,屏幕与双缝间的距离为50cm,在屏上观察到的第二级的彩色带宽度是
。
答案：
1.44×10-3m。
9.氟化镁增透膜的折射率为n2，当光垂直入射时，其透射光的光程差
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实用文案为
。
答案：
222?
?
dn。
10.一束波长为?
的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为
。
答案：
?
/（4n）
11.用?
=6000?
的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个暗环（中央暗斑为第1个暗环）对应的空气膜厚度为
?
m。
答案：
0.9。
12.牛顿环装置中透镜与平板玻璃之间充以某种液体时，观察到第10级暗环的直径由1.42cm变成1.27cm，由此得该液体的折射率n=
。
答案：
1.25。
13.波长?
=600nm的单色光垂直照射到牛顿环的装置上，第二级明纹与第五级明纹所对应的空气膜厚度之差为
nm。
答案：
900。
14.在空气中有一劈尖形透明物，其劈尖角rad100.14?
?
?
?
，在波长?
=700nm的单色光垂直照射下，测得干涉相邻明条纹间距l=0.25cm，此透明材料的折射率n=
。
答案：
1.4。
15.两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射。
若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的间隔_____________（填变小或变大），并且条纹向_____________（填左或右）平移。
答案：
变小；左。
16.在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为?
的单色光垂直入射在宽度为a＝4?
的单缝上，对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为
。
答案：
8个。
17.在白光垂直照射单缝而产生的衍射图样中，波长为?
1的光的第3级明纹与波长为?
2的光的第4级明纹相重合，则这两种光的波长之比?
1/?
2为
。
答案：
9/7。
18.在夫琅和费单缝衍射试验中，设第一级暗纹的衍射角很小，若钠黄光（?
1=589nm）中央明纹宽度为4.0mm，则?
2=442nm的蓝紫色光的中央明纹宽度为
。
答案：
3mm。
19.在白色光形成的单缝衍射条纹中，波长为?
的光第3级明纹，和波长为?
1=630nm的红光的第2级明纹相重合，则该光的波长为_____________。
答案：
450nm。
20.波长?
=550nm（1nm=10?
9m）的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为_____________。
答案：
3
21.如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为_____________。
答案：
I0/8
22.自然光的光强为I0，连续通过P1、P2和P3三个偏振片后，透出的光强为I，其中P1和P3的偏振化方向正交，而P2与P1和P3的偏振化方向均成45?
角，则光强I/I0之比为_____________。
答案：
1/8
23.两个偏振片P1、P2叠在一起，一束单色线偏振光垂直入射到P1上，其光矢量振动方向与P1的偏振化方向之间的夹角固定为30°．当连续穿过P1、P2后的出射光强为最大出射光强的1/4时，P1、P2的偏振化方向夹角是_____________。
答案：
60°
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实用文案24.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°，至少需要让这束光通过__________块理想偏振片。
答案：
2.
三、选择题
1.真空中波长为500nm绿光在折射率为1.5的介质中从A点传播到B点时，相位改变了5π，则光从A点传到B点经过的实际路程为（C）
（A）1350nm（B）1250nm（C）833nm（D）853nm
2.用单色光做杨氏双缝实验，如现将折射率n=1.5的薄透明玻璃片盖在下侧缝上，此时中央明纹的位置将（B）
（A）向上平移且条纹间距不变（B）向下平移，且条纹间距不变
（C）不移动，但条纹间距改变（D）向上平移，且间距改变
3.在双缝干涉实验中，用白光照射时，明纹会出现彩色条纹，明纹内侧呈（D）
（A）黄色（B）绿色（C）红色（D）紫色
4.双缝干涉实验中，若双缝间距由d变为d?
，使屏上原第十级明纹中心变为第五级明纹中心，则d?
∶d为（B）
（A）3∶2（B）1∶2（C）1∶3（D）2∶1
5.严格地说，空气的折射率大于1，因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去时，干涉圆环的半径将（C）
（A）变小（B）不变（C）变大（D）消失
6.波长为500nm的单色光从空气中垂直地入射到镀在玻璃（折射率为1.50）上折射率为1.375、厚度为1.0×10-4cm的薄膜上。
入射光的一部分进入薄膜，并在下表面反射,则这条光线在薄膜内的光程上有多少个波长？
反射光线离开薄膜时与进入时的相位差是（D）
（A）2.75，5.5π（B）2.75，6.5π
（C）5.50，11π（D）5.50，12π
7.在照相机镜头的玻璃片上均匀镀有一层折射率n小于玻璃的介质薄膜，以增强某一波长?
的透射光能量。
假设光线垂直入射，则介质膜的最小厚度应为（D）
（A）?
/n（B）?
/2n（C）?
/3n（D）?
/4n
8.由两块玻璃片（n1=1.75）所形成的空气劈尖，其一端厚度为零，另一端厚度为0.002cm，现用波长为7000?
的单色平行光，从入射角为30?
角的方向射在劈尖的表面，则形成的干涉条纹数为（A）
（A）27（B）56（C）40（D）1009.若把牛顿环装置，由空气搬入水中，则干涉条纹（C）
（A）中心暗斑变成亮斑（B）变疏
（C）变密（D）间距不变
10.白光垂直照射到在胞皂膜上，肥皂膜呈彩色，当肥皂膜的厚度趋于零时，从反射光方向观察肥皂膜为（C）
（A）无色（B）红色（C）黑色（D）彩色
11.在垂直照射的劈尖干涉实验中，当劈尖的夹角变大时，干涉条纹将向劈尖棱方向移动，相邻条纹间的距离将（B）
（A）变大（B）变小（C）不确定（D）不变
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实用文案12.用?
=6000?
的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个暗环（中央暗斑为第1个暗环）对应的空气膜厚度为（A）
（A）0.9?
m（B）0.7?
m（C）0.8?
m（D）0.85?
m13.在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹（B）
（A）对应的衍射角变小。
（B）对应的衍射角变大。
（C）对应的衍射角也不变。
（D）光强也不变。
14.在单缝的夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分为_____B_____个半波带。
（A）2（B）6（C）3（D）4
15.波长为的单色光垂直入射在缝宽a=4的单缝上．对应于衍射角?
=30°，单缝处的波面可划分为______D________个半波带。
（A）2（B）6（C）3（D）416.在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度a=5的单缝上．对应于衍射角?
的方向上若单缝处波面恰好可分成5个半波带，则衍射角?
为（B）
（A）60°（B）30°（C）45°（D）150°
17.波长为的单色光垂直入射于光栅常数为d、缝宽为a、总缝数为N的光栅上．取k=0，±1，±2．，则决定出现主极大的衍射角的公式可写成（D）
（A）Nasin?
=k?
（B）asin?
=k?
（C）Ndsin?
=k?
（D）dsin?
=k?
18.波长为400nm的光垂直投射到每厘米6000条刻线的光栅上，则最多能观察到级数为（D）
（A）3级（B）2级（C）5级（D）4级
19.波长?
为500nm（1nm=10?
9m）的单色光垂直入射到光栅常数为1.0×10-4cm的平面衍射光栅上，第一级衍射主极大所对应的衍射角?
（A）
（A）30°（B）60°（C）45°（D）120°
20.在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹．若在两缝后放一个偏振片，则（B）
（A）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强
（B）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱
（C）干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱
（D）无干涉条纹
21.一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值（A）
（A）1/2（B）1/3（C）1/4（D）1/5
22.振幅为A的线偏振光，垂直入射到一理想偏振片上，若偏振片的偏振化方向与入射偏振光的振动方向夹角为60?
，则透过偏振片的振幅为（A）
（A）A/2（B）
2/3A（C）A/4（D）3A/4
23.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°，至少需要让这束光通过____A______块理想偏振片.
（A）2（B）1（C）4（D）3
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实用文案24.一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为I＝I0/8．已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度（B）
（A）30°（B）45°（C）60°（D）90°
四、判断题（对的打√，错的打×）
1.对于普通光源，可以获得相干光.（√）
2.光波的相干叠加服从波的叠加原理,不相干叠加不服从波的叠加原理。
（×）
3.洛埃德镜和双镜等光的干涉实验都是用波阵面分割的方法来实现的。
（√）
4.若将在双缝干涉实验放在水中进行，和空气中相比，相邻条纹间距将减小。
（√）
5.白光垂直照射到在胞皂膜上，肥皂膜呈彩色，当肥皂膜的厚度趋于零时，从透射光方向观察肥皂膜为透明无色。
（√）
6.当自然光以布儒斯特角入射时，反射光为垂直入射面的完全偏振光，折射光为平行入射面的完全偏振光。
（×）
五、计算题
1.在双缝干涉实验中，波长?
?
?
?
?
nm的单色平行光垂直入射到缝间距d=2×10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m。
求：
（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；（4'）
（2）若用一厚度e=6.6×10-6m、折射率n=1.58的云母片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？
（6'）
解：
（1
）.010*********4910?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
xxdkDxk?
（4'）
（2）0）（12?
?
?
?
enerr（2'）
?
?
m10828.3158.1106.6）1（6612?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
nerr（2'）
71055010828.39612?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
rrk，零级明纹将移到原来第7级明纹处。
（2'）
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实用文案2.用复色光垂直照射一薄膜，此薄膜处于空气中，其厚度e=4×10-7m，折射率为n2=1.4。
试问在可见光范围内，哪些波长的光在反射时干涉加强?
（10'）
解：
由
?
?
ken?
?
222得
1242?
?
ken?
（4'）
k=1,2,3,4的波长为：
22401＝?
nm；7.7462＝?
nm；4483＝?
nm；3204＝?
nm（4'）
可见光范围：
400nm-760nm
故波长为746.7nm和448nm的两种光在反射时加强（2'）
3.空气中有一劈形透明膜，其劈尖角?
?
1.0×10-4rad，在波长?
?
700nm的单色光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距l=0.25cm，求
（1）此透明材料的折射率；（5'）
（2）第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差.（5'）
解（1
）nl2sin?
?
?
4.12?
?
?
?
?
ln（5'）
（2
）?
?
7105.7252?
?
?
?
?
?
?
ne?
m（5'）
4.平行光垂直入射到一宽度a=0.5mm的单缝上。
单缝后面放置一焦距f=0.40m的透镜，使衍射条纹呈现在位于透镜焦平面的屏幕上。
若在距离中央明条纹中心为x=1.20mm处观察，看到的是第3级明条纹。
求
（1）入射光波长?
；（5'）
（2）从该方向望去，单缝处的波前被分为几个半波带？
（5'）
解：
（1）?
?
212sin?
?
＋ka?
?
2,1＝k（3'）
得
6.42812212sin2?
?
?
?
?
fxkaka?
?
nm（紫光）（2'）
（2）?
?
27212sin?
?
?
＝＋ka?
（4'）
对应于这个衍射方向，可以把单缝处的波前分为7个半波带。
（1'）
5.为了测定一光栅的光栅常数，用波长?
?
?
?
?
?
?
nm的He-Na激光器光源垂直照射光栅。
已知第二级亮条纹出现在30?
角的方向上，问
（1）光栅常数是多大？
（4'）
（2）此光栅1cm内有多少条缝？
（3'）
（3）最多能观察到第几级明纹？
共有几条明纹？
（3'）解：
（1）?
?
kd?
sin（2'）
m1053.230sin108.6322sin69?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
kd（2'）
（2）
cm/9523102.5311N6条?
?
?
?
?
d（3'）
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实用文案（3）?
kd?
?
90sin99.3?
k（3'）
最多能观察到第3级明纹；共有7条明纹
6.将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为o60，一束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30°角。
（1）求透过每个偏振片后的光束强度；（5'）
（2）若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度。
（5'）
解：
（1）透过第一个偏振片的光强I1＝I0cos230°＝3I0/4（2'）
透过第二个偏振片后的光强I2＝I1cos260＝3I0/16（3'）
（2）原入射光束换为自然光，则I1＝I0/2（2'）
I2＝I1cos260°＝I0/8（3'）
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