浙江理工大学波动光学复习题详解.docx

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浙江理工大学波动光学复习题详解

波动光学复习题

一、选择题

1、3162

在真空中波长为λ的单色光,在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B,若A、B两点相位差为3π,则此路径AB的光程为

(A)1.5λ.(B)1.5λ/n.

(C)1.5nλ.(D)3λ.[A]

2、3664

如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e,并且n1<n2>n3,λ1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为

(A)2πn2e/(n1λ1).(B)[4πn1e/(n2λ1)]+π.

(C)[4πn2e/(n1λ1)]+π.(D)4πn2e/(n1λ1).[C]

3、3665

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.A、B两点光振动相位差记为∆φ,则

(A)l=3λ/2,∆φ=3π.(B)l=3λ/(2n),∆φ=3nπ.

(C)l=3λ/(2n),∆φ=3π.(D)l=3nλ/2,∆φ=3nπ.[C]

4、3165

在相同的时间内,一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中

(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.[C]

5、3163

单色平行光垂直照射在薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,如图所示,若薄膜的厚度为e,且n1<n2>n3,λ1为入射光在n1中的波长,则两束反射光的光程差为

(A)2n2e.(B)2n2eλ1/(2n1).

(C)2n2en1λ1/2.(D)2n2en2λ1/2.[C]

6、3612

在双缝干涉实验中,若单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O处.现将光源S向下移动到示意图中的S位置,则

(A)中央明条纹也向下移动,且条纹间距不变.

(B)中央明条纹向上移动,且条纹间距不变.

(C)中央明条纹向下移动,且条纹间距增大.

(D)中央明条纹向上移动,且条纹间距增大.[A]

7、3172

在双缝干涉实验中,为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采取的办法是

(A)使屏靠近双缝.

(B)使两缝的间距变小.

(C)把两个缝的宽度稍微调窄.

(D)改用波长较小的单色光源.[B]

8、3345

如图,用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上.当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹

(A)向右平移.(B)向中心收缩.

(C)向外扩张.(D)静止不动.

(E)向左平移.[B]

9、5531

如图所示,两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L,夹在两块平晶的中间,形成空气劈形膜,当单色光垂直入射时,产生等厚干涉条纹.如果滚柱之间的距离L变小,则在L范围内干涉条纹的

(A)数目减少,间距变大.

(B)数目不变,间距变小.

(C)数目增加,间距变小.

(D)数目减少,间距不变.[B]

10、3516

在迈克耳孙干涉仪的一支光路中,放入一片折射率为n的透明介质薄膜后,测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ,则薄膜的厚度是

(A)λ/2.(B)λ/(2n).

(C)λ/n.(D)

.[D]

11、3356

在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹

(A)间距变大.

(B)间距变小.

(C)不发生变化.

(D)间距不变,但明暗条纹的位置交替变化.[C]

12、3631

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

(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.[B]

13、3355

一束波长为λ的平行单色光垂直入射到一单缝AB上,装置如图.在屏幕D上形成衍射图样,如果P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置,则

的长度为

(A)λ/2.(B)λ.

(C)3λ/2.(D)2λ.[B]

14、3523

波长为λ的单色平行光垂直入射到一狭缝上,若第一级暗纹的位置对应的衍射角为θ=±π/6,则缝宽的大小为

(A)λ/2.(B)λ.

(C)2λ.(D)3λ.[C]

15、3213

一束白光垂直照射在一光栅上,在形成的同一级光栅光谱中,偏离中央明纹最远的是

(A)紫光.(B)绿光.(C)黄光.(D)红光.[D]

16、3215

若用衍射光栅准确测定一单色可见光的波长,在下列各种光栅常数的光栅中选用哪一种最好?

(A)5.0×10-1mm.(B)1.0×10-1mm.

(C)1.0×10-2mm.(D)1.0×10-3mm.[D]

17、3636

在光栅光谱中,假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上,因而实际上不出现,那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为

(A)a=

b.(B)a=b.

(C)a=2b.(D)a=3b.[B]

18、3368

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

(A)

.(B)I0/4.

(C)I0/2.(D)

I0/2.[B]

19、3246

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为

(A)1/2.(B)1/3.

(C)1/4.(D)1/5.[A]

20、3542

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

(A)I0/8.(B)I0/4.

(C)3I0/8.(D)3I0/4.[A]

21、3173

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

(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.[B]

22、3538

两偏振片堆叠在一起,一束自然光垂直入射其上时没有光线通过.当其中一偏振片慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为:

(A)光强单调增加.

(B)光强先增加,后又减小至零.

(C)光强先增加,后减小,再增加.

(D)光强先增加,然后减小,再增加,再减小至零.[B]

23、3369

三个偏振片P1,P2与P3堆叠在一起,P1与P3的偏振化方向相互垂直,P2与P1的偏振化方向间的夹角为30°.强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1,并依次透过偏振片P1、P2与P3,则通过三个偏振片后的光强为

(A)I0/4.(B)3I0/8.

(C)3I0/32.(D)I0/16.[C]

24、3545

三个偏振片P1,P2与P3堆叠在一起,P1与P3的偏振化方向相互垂直,P2与P1的偏振化方向间的夹角为30°.强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1,并依次透过偏振片P1、P2与P3,则通过三个偏振片后的光强为

(A)I0/4.(B)3I0/8.

(C)3I0/32.(D)I0/16.[D]

25、3639

自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上,反射光是

(A)在入射面内振动的完全线偏振光.

(B)平行于入射面的振动占优势的部分偏振光.

(C)垂直于入射面振动的完全线偏振光.

(D)垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光.[C]

二、填空题

26、3167

如图所示,假设有两个同相的相干点光源S1和S2,发出波长为λ的光.A是它们连线的中垂线上的一点.若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片,则两光源发出的光在A点的相位差∆φ=_2π(n1)e/λ_.若已知λ=500nm,n=1.5,A点恰为第四级明纹中心,则e=____4×103__nm.(1nm=10-9m)

27、3620

用波长为λ的单色光垂直照射置于空气中的厚度为e折射率为1.5的透明薄膜,两束反射光的光程差δ=_3e+

或3e

____.

28、3668

波长为λ的平行单色光垂直照射到如图所示的透明薄膜上,膜厚为e,折射率为n,透明薄膜放在折射率为n1的媒质中,n1<n,则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的相位差∆φ=__[(4ne/λ)–1]π或[(4ne/λ)+1)π__.

29、3175

用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时,欲使屏上的干涉条纹间距变大,可采用的方法是:

(1)__使两缝间距变小._____.

(2)____使屏与双缝之间的距离变大._.

30、3682

把双缝干涉实验装置放在折射率为n的媒质中,双缝到观察屏的距离为D,两缝之间的距离为d(d<

31、3690

波长为λ的平行单色光垂直地照射到劈形膜上,劈形膜的折射率为n,第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是___3λ/(2n)______.

32、3511

用波长为λ的单色光垂直照射到空气劈形膜上,从反射光中观察干涉条纹,距顶点为L处是暗条纹.使劈尖角θ连续变大,直到该点处再次出现暗条纹为止.劈尖角的改变量∆θ是____λ/(2L)______.

33、3378

光强均为I0的两束相干光相遇而发生干涉时,在相遇区域内有可能出现的最大光强是____4I0__.

34、3712

在迈克耳孙干涉仪的一条光路中,插入一块折射率为n,厚度为d的透明薄片.插入这块薄片使这条光路的光程改变了___2(n–1)d__.

35、3201

若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜M移动0.620mm过程中,观察到干涉条纹移动了2300条,则所用光波的波长为___539.1____nm.(1nm=10-9m)

36、3203

用迈克耳孙干涉仪测微小的位移.若入射光波波长λ=628.9nm,当动臂反射镜移动时,干涉条纹移动了2048条,反射镜移动的距离d=__0.644mm_.

37、0461

波长为600nm的单色平行光,垂直入射到缝宽为a=0.60mm的单缝上,缝后有一焦距

=60cm的透镜,在透镜焦平面上观察衍射图样.则:

中央明纹的宽度为__1.2mm__,两个第三级暗纹之间的距离为__3.6mm__.(1nm=10﹣9m)

38、3207

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______6_____个半波带,若将缝宽缩小一半,原来第三级暗纹处将是____第一级明(只填“明”也可以)___纹.

39、0464

He-Ne激光器发出λ=632.8nm(1nm=10-9m)的平行光束,垂直照射到一单缝上,在距单缝3m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样,测得两个第二级暗纹间的距离是10cm,则单缝的宽度a=___7.6×10-2mm__.

40、3209

波长为λ的单色光垂直入射在缝宽a=4λ的单缝上.对应于衍射角=30°,单缝处的波面可划分为______4_____个半波带.

41、3633

将波长为λ的平行单色光垂直投射于一狭缝上,若对应于衍射图样的第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为θ,则缝的宽度等于_____λ/sinθ_____.

42、3217

一束单色光垂直入射在光栅上,衍射光谱中共出现5条明纹.若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等,那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第_____一____级和第____三_____级谱线.

43、3731

波长为λ=550nm(1nm=109m)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,可能观察到光谱线的最高级次为第__________3______级.

44、3638

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=____30°____.

45、5655

若光栅的光栅常数d、缝宽a和入射光波长λ都保持不变,而使其缝数N增加,则光栅光谱的同级光谱线将变得________更窄更亮_________.

46、5660

如图,P1、P2为偏振化方向间夹角为α的两个偏振片.光强为I0的平行自然光垂直入射到P1表面上,则通过P2的光强I=___

___.若在P1、P2之间插入第三个偏振片P3,则通过P2的光强发生了变化.实验发现,以光线为轴旋转P2,使其偏振化方向旋转一角度θ后,发生消光现象,从而可以推算出P3的偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角=___α+θ-

π(或α+θ-90°)__.(假设题中所涉及的角均为锐角,且设<α).

47、5235

如果从一池静水(n=1.33)的表面反射出来的太阳光是线偏振的,那么太阳的仰角(见图)大致等于____37°___.在这反射光中的

矢量的方向应__垂直于入射面__.

48、3240

某一块火石玻璃的折射率是1.65,现将这块玻璃浸没在水中(n=1.33)。

欲使从这块玻璃表面反射到水中的光是完全偏振的,则光由水射向玻璃的入射角应为____51.1°______.

49、3238

如图所示,一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上,发生反射和折射.已知反射光是完全偏振光,那么折射角r的值为____

π/2-arctg(n2/n1)__.

50、3808

光的干涉和衍射现象反映了光的____波动__性质.光的偏振现像说明光波是____横_____波.

三、计算题

51、3651

薄钢片上有两条紧靠的平行细缝,用波长λ=546.1nm(1nm=10-9m)的平面光波正入射到钢片上.屏幕距双缝的距离为D=2.00m,测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为x=12.0mm.

(1)求两缝间的距离.

(2)从任一明条纹(记作0)向一边数到第20条明条纹,共经过多大距离?

(3)如果使光波斜入射到钢片上,条纹间距将如何改变?

52、3613

在图示的双缝干涉实验中,若用薄玻璃片(折射率n1=1.4)覆盖缝S1,用同样厚度的玻璃片(但折射率n2=1.7)覆盖缝S2,将使原来未放玻璃时屏上的中央明条纹处O变为第五级明纹.设单色光波长λ=480nm(1nm=109m),求玻璃片的厚度d(可认为光线垂直穿过玻璃片).

53、3659

图示一牛顿环装置,设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触,透镜凸表面的曲率半径是R=400cm.用某单色平行光垂直入射,观察反射光形成的牛顿环,测得第5个明环的半径是0.30cm.

(1)求入射光的波长.

(2)设图中OA=1.00cm,求在半径为OA的范围内可观察到的明环数目。

54、3660

用波长为500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上.在观察反射光的干涉现象中,距劈形膜棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心.

(1)求此空气劈形膜的劈尖角θ;

(2)改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹,A处是明条纹还是暗条纹?

(3)在第

(2)问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹?

几条暗纹?

55、3628

用白光垂直照射置于空气中的厚度为0.50μm的玻璃片.玻璃片的折射率为1.50.在可见光范围内(400nm~760nm)哪些波长的反射光有最大限度的增强?

(1nm=10-9m)

56、3348

折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈形膜(劈尖角θ很小).用波长λ=600nm(1nm=10-9m)的单色光垂直入射,产生等厚干涉条纹.假如在劈形膜内充满n=1.40的液体时的相邻明纹间距比劈形膜内是空气时的间距缩小∆l=0.5mm,那么劈尖角θ应是多少?

57、3221

一束平行光垂直入射到某个光栅上,该光束有两种波长的光,λ1=440nm,λ2=660nm(1nm=10-9m).实验发现,两种波长的谱线(不计中央明纹)第二次重合于衍射角=60°的方向上.求此光栅的光栅常数d.

58、3737

氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上,在衍射角=41°的方向上看到λ1=656.2nm和λ2=410.1nm(1nm=10-9μ)的谱线相重合,求光栅常数最小是多少?

59、0470

用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱.已知红谱线波长R在0.63─0.76m范围内,蓝谱线波长λB在0.43─0.49m范围内.当光垂直入射到光栅时,发现在衍射角为24.46°处,红蓝两谱线同时出现.

(1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现?

(2)在什么角度下只有红谱线出现?

60、5662

钠黄光中包含两个相近的波长λ1=589.0nm和λ2=589.6nm.用平行的钠黄光垂直入射在每毫米有600条缝的光栅上,会聚透镜的焦距f=1.00m.求在屏幕上形成的第2级光谱中上述两波长λ1和λ2的光谱之间的间隔∆l.(1nm=10-9m)

61、5536

设光栅平面和透镜都与屏幕平行,在平面透射光栅上每厘米有5000条刻线,用它来观察钠黄光(=589nm)的光谱线.

(1)当光线垂直入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级次km是多少?

(2)当光线以30°的入射角(入射线与光栅平面的法线的夹角)斜入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级次

是多少?

(1nm=109m)

62、3530

一衍射光栅,每厘米200条透光缝,每条透光缝宽为a=2×10-3cm,在光栅后放一焦距f=1m的凸透镜,现以λ=600nm(1nm=10-9m)的单色平行光垂直照射光栅,求:

(1)透光缝a的单缝衍射中央明条纹宽度为多少?

(2)在该宽度内,有几个光栅衍射主极大?

63、3766

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

,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;

(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.

64、3767

一束光强为I0的自然光垂直入射在三个叠在一起的偏振片P1、P2、P3上,已知P1与P3的偏振化方相互垂直.

(1)求P2与P3的偏振化方向之间夹角为多大时,穿过第三个偏振片的透射光强为I0/8;

(2)若以入射光方向为轴转动P2,当P2转过多大角度时,穿过第三个偏振片的透射光强由原来的I0/8单调减小到I0/16?

此时P2、P1的偏振化方向之间的夹角多大?

65、3779

两偏振片P1、P2叠在一起.强度相同的自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射在偏振片上.测得穿过P1后的透射光强为入射光强的1/2;相继穿过P1、P2之后透射光强为入射光强的1/4.若忽略P1、P2对各自可透过的分量的反射和吸收,将它们看作理想的偏振片.试问:

(1)入射光中线偏振光的光矢量振动方向与P1的偏振化方向间夹角θ为多大?

(2)P1、P2的偏振化方向之间的夹角a为多大?

(3)测量结果仍如前,但考虑到每个偏振片实际上对可透分量的光有10%的吸收率,试再求夹角θ、α.

答案

一、选择题

1、A2、C3、C4、C5、C6、B7、B8、B9、B

10、D11、C12、B13、B14、C15、D16、D17、B18、B

19、A20、A21、B22、B23、C24、D25、C

二、填空题

26、3167

2π(n1)e/λ;4×103

27、3620

3e+

或3e

28、3668

[(4ne/λ)–1]π或[(4ne/λ)+1)π

29、3175

(1)使两缝间距变小.;

(2)使屏与双缝之间的距离变大.

30、3682

Dλ/(dn)

31、3690

3λ/(2n)

32、3511

λ/(2L)

33、3378

4I0

34、3712

2(n–1)d

35、3201

539.1

36、3203

0.644mm

37、0461

1.2mm;3.6mm

38、3207

6;第一级明(只填“明”也可以)

39、0464

7.6×10-2mm

40、3209

4

41、3633

λ/sinθ

42、3217

一;三

43、3731

3

44、3638

30°

45、5655

更窄更亮

46、5660

;α+θ-

π(或α+θ-90°)

47、5235

37°;垂直于入射面

48、3240

51.1°

49、3238

π/2-arctg(n2/n1)

50、3808

波动;横

三、计算题

51、3651

解:

(1)x=2kDλ/d

d=2kDλ/∆x

此处k=5

∴d=10Dλ/∆x=0.910mm

(2)共经过20个条纹间距,即经过的距离

l=20Dλ/d=24mm

(3)不变

52、3613

解:

原来,δ=r2-r1=0

覆盖玻璃后,δ=(r2+n2d–d)-(r1+n1d-d)=5λ

∴(n2-n1)d=5λ

=8.0×10-6m

53、3659

解:

(1)明环半径

=5×10-5cm(或500nm)

(2)(2k-1)=2r2/(Rλ)

对于r=1.00cm,k=r2/(Rλ)+0.5=50.5

故在OA范围内可观察到的明

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