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1、5波动光学练习与答案第五次 波动光学练习 一、选择题： 1根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为 S，则 S 前方某点 P的光强决定于波阵面上所有面光源发出的子波各自传到P点的 A振动振幅之和 B相干叠加 C振动振幅之和的平方 D光强之和 2两束相干光的光强均为I，在空间某处相遇，若两束光的相位相同，则合成 光的光强为： AI B2I C2I D4I 3在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹，若将S2缝盖住，并在S1，S2 连线的垂直平分面处放一平面反射镜M，如图所示，则此时： AP点处是明条纹 BP点处为暗条纹 C无干涉条纹 D不能确定P点处是明条纹还是暗条纹 S1 P S M
2、 S2 第3题图 第4题图 4利用等厚干涉条纹，测量细金属丝的装置如图所示，把金属丝向远离两块平 板玻璃相交的棱边方向移动，则在移动的过程中，观测到“干涉条纹的间距Dl”、 和“交棱到金属丝之间的干涉条纹总数N”的变化情况是： ADl增大，N减小； BDl增大，N增大； CDl减小，N增大； DDl增大，N不变； 5在相同时间内，一束波长为l的单色光在空气中和玻璃中： A传播的路程相等, 光程相等 B传播的路程相等, 光程却不相等 C传播的路程不相等, 光程相等 D传播的路程不相等, 光程亦不相等 6如图所示，若劈尖上表面平行向上移动，在此过程中，如垂直入射在劈尖上 的平行光的波长不变，则其干
3、涉条纹： A向左平移，总条纹数不变 B向右平移，总条纹数不变 C向左平移，总条纹数增加 D 向右平移，总条纹数增加 7一波长为l的单色光照射在一双缝装置上，在屏上 产生由暗条纹间隔开的亮条纹干涉图样，则从两 S1 缝S1和S2到达亮条纹P处的光程差为： Al B3l 二、填空题： 1相干光源必须满足的条件是_、_、_； 1 2 C2l D3l 亮条纹 P S2 相干光源的获得通常有_的方法和_的方法。光程定义为_； 其物理意义是_ 以便比较光在不同媒质中所 走过的路程。光称差与相位差的关系为_；相长干涉的条件是_； 相消干涉的条件是_。 2从点光源S发出的光经透镜L1后变成平行光，通过两个小孔
4、S1和S2，又通过L2透镜会聚在焦点F。 如果在通过小孔S2的下面一束光的光路上插入一片厚度为6.0 m m 、折射率为1.5的云母片，若单色光的波长为600 n m ，则到达F点时两束光的光程差为_m，F点处出现的是第_级_纹。 3汞弧灯发出的光通过绿色滤色片后，垂直照在相距为d的双缝上，在离缝为D处的屏上观测到相邻干涉明条纹的距离为Dy，则入射光的波长为l=_。 4在折射率为 nA 的媒质 A 上，涂一折射率为 nB 的媒质薄层 B，欲使波 长为 l 的单色光垂直入射到媒质 B 时 反射 得到加强，则媒质 B 的厚度 至少 应为 _。 5空气中有一观察牛顿环的试验装置，若凸透镜与平板玻璃之
5、间的接触良好，当单色光垂 直入射时，可见到的明暗相间的环纹，接触点为_点，其原因是 。相邻明条纹的距离 Dr 随干涉级的增大而变_。 6在迈克尔逊干涉仪的反射镜M移动Dd的过程中，观察到干涉条纹移动了N条，则该光的波长为_；若在其中的一条光路中，垂直放入折射率为n、厚度为d的透明介质膜，这条光线的光程改变了_。 7在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为 n1 和 n2 的透明介质膜遮盖，二者的厚度均为 e 。波长为l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 Df = _。 三、计算题： 1在双缝干涉试验中，波长 l=550nm的单色平行光垂直入射到缝间距为210-4m的双缝上
6、，屏到双缝的距离D=2m。求：分居中央明纹两侧的、两条第10级明纹中心的距离；用一厚度为e=6.610-6m、折射率n=1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？ 2 2两块平板玻璃构成一个空气劈尖，玻璃长L=4cm，一端夹住一金属丝。 现用波长为l=576nm的单色光垂直照射， 在反射光中观察干涉条纹，两明纹间距 d 为 0.36 mm，若在此空气劈尖中充入某 种液体，明纹间距变为 0.30 mm。 L 试求：充入液体的折射率； 金属丝的直径d。 3如图，牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃间有一小缝隙e0，现用波长为l 的单色光垂直照射。已知平凸透镜的曲率半径为R，求反射光形
7、成的牛顿环的各级暗环半径的表达式。 玻璃 e0 空气 答案 一、选择题 1B 2D 3B 4D 5C 6A 7C 二、填空题 1光矢量振动频率相同、振动方向平行、相位差恒定，分波振面，分振幅， nr， 2pd ，d=kl; 把光在媒质中传播的几何路程折合到真空中传播的路径， Dj=llld-6d=(2k+1)； 2310 ， 5 ， 明 ； 3Dy； 4 ； 2D2nB5暗；因为接触点处空气膜厚度为零,且在平板玻璃的上表面反射时有半波损失,所以光 2p n 1-n2 e 2Ddl程差为；小； 6；2(n-1)d； 7 。 2lN三、计算题 1(1) 第k级明条纹中心到屏中心的距离为：xk=Dk
8、l，则中央明纹两侧的两条第k级明d纹中心的 距离为： Dxk=2xk=2Dkl ， 则：Dx10=20Dl=0.11m dd(2) 光程差的改变 Dd=(n-1) e=kl ， 由此得：k= (n-1) e 0.586.6 0.55l=6.967 零级明纹将移到被覆盖之缝那一侧的原第七级明纹处。 3 2. (1) 空气中sinq=l/2Dl1，液体中sinq= Dl1 l/2nDl2； (2) Q l2Dl1=l2nDl2 得：n= l 2Dl2=1.2 d L =De Dl , De= d=12L Dl l 2=1240 0.36 576 nm 2=32 m m 3如图示，任一点光程差d=2e+222l=2(e+e0)+2l ， r2其中r=R-(R-e)=2Re-e2Re ，则有：e把它代入 中可得到：d=产生暗纹的条件是：d=kl+则由、两式可解得：r= r22R , er e0 e R+2e0+12l , l2 ， 2e0(kl-2e0)R ， 其中k为整数,且 kl 。 4
