大學物理光學練習題及答案

1、光學練習題選擇題11. 如圖所示，用厚度為 d、折射率分別為 n1和 n2 (n1<n2)的兩片透明介質分別蓋住楊氏雙縫實驗中的上下兩縫則該介質的厚度為, 若入射光的波長為 , 此時屏上原來的中央明紋處被第三級明紋所占據 (A) 33(B)n2 n1(C) 22(D)n2 n117. 如圖所示，在楊氏雙縫實驗中 , 若用一片厚度為 d1 的透光云 母片將雙縫裝置中的上面一個縫擋住 ; 再用一片厚度為 d2 的透 光云母片將下面一個縫擋住 , 兩云母片的折射率均為 n, d1> d2, 干涉條紋的變化情況是 (A) 條紋間距減小(B) 條紋間距增大(C) 整個條紋向上移動(D) 整個

2、條紋向下移動18. 如圖所示，在楊氏雙縫實驗中, 若用一片能透光的云母片將雙縫裝置中的上面一個縫蓋住, 干涉條紋的變化情況是 (A) 條紋間距增大(C) 條紋間距減小 下移動(B) 整個干涉條紋將向上移動(D) 整個干涉條紋將向26. 如圖 (a)所示，一光學平板玻璃A 與待測工件 B 之間形成空氣劈尖，用波長500nm(1nm = 10-9m)的單色光垂直照射看到的反射光的干涉條紋如圖(b) 所示有些條紋彎曲部分的頂點恰好與其右邊條紋的直線部分的切線相切則工件的上表面缺陷是 (A) 不平處為凸起紋，最大高度為 500 nm(B) 不平處為凸起紋，最大高度為 250 nm(C) 不平處為凹槽，

3、最大深度為 500 nm(D) 不平處為凹槽，最大深度為 250 nm43. 光波的衍射現象沒有聲波顯著 , 這是由于 (A) 光波是電磁波 , 聲波是機械波(B) 光波傳播速度比聲波大(C) 光是有顏色的53. 在圖所示的單縫夫瑯禾費衍射實驗中，將單縫 平移，則 (A) 衍射條紋移動，條紋寬度不變(B) 衍射條紋移動，條紋寬度變動(C) 衍射條紋中心不動，條紋變寬(D) 衍射條紋不動，條紋寬度不變(D) 光的波長比聲波小得多K 沿垂直光的入射光 (x 軸 )方向稍微54. 在圖所示的單縫夫瑯禾費衍射實驗中，將單縫寬度a 稍稍變寬，同時使單縫沿 x 軸正向作微小移動，則屏幕 E 的中央衍射條紋

4、將 (A) 變窄，同時上移(B) 變窄，同時下移(C) 變窄，不移動(D) 變寬，同時上移55. 在圖所示的單縫夫瑯禾費衍射實驗中，將單縫 寬度 a 稍稍變窄，同時使匯聚透鏡 L2沿 x 軸正方向作微 小移動，則屏幕 E 上的中央衍射條紋將 (A) 變寬，同時上移(B) 變寬，同時下移(C) 變寬，不移動(D) 變窄，同時上移56. 一衍射光柵由寬 300 nm、中心間距為 900nm 的縫構成 , 當波長為 600 nm 的光垂直照射時 , 屏幕上最多能觀察到的亮條紋數為 (A) 2 條 (B) 3 條 (C) 4 條 (D) 5 條57. 白光垂直照射到每厘米有5000 條刻痕的光柵上 ,

5、 若在衍射角= 30 °處能看到某一波長的光譜線 , 則該光譜線所屬的級次為 (A) 1(B) 2(C) 3 (D) 483. 如圖所示，起偏器 A與檢偏器 B的偏振化方向相互垂直，偏振片 與A 、 B平行，其偏振化方向與 A的偏振化方向成 30°夾角 . 當強 度為 I的自然光垂直射向 A 片時，最后的出射光強為I (A) 0 (B)2(C) I (D) 以上答案都不對8C位于 A 、B中間且84. 如圖所示，一束光強為 I0的自然光相繼通過三塊偏振片P1、P2、 P3后，其出射光的強度為 I方向相互垂直若以入射光線為軸轉動 度才能出射光的光強度為零 (A) 30

6、76; (B) 45° (C) 60°I 0 已知 P1和 P3 的偏振化8P2, 問至少要轉過多少角(D) 9086. 兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過當其中一偏振片慢慢轉動時 , 投射光強度發(fā)生的變化為 (A) 光強單調增加(B) 光強先增加，后又減小至零(C) 光強先增加，后減小，再增加(D) 光強先增加，然后減小，再增加，再減小至零1. 在相同的時間內，一束波長為的單色光在空氣和在玻璃中 (A) 傳播的路程相等，走過的光程相等(B) 傳播的路程相等，走過的光程不相等(C) 傳播的路程不相等，走過的光程相等(D) 傳播的路程不相等，走過的光程不

7、相2. 真空中波長為的單色光, 在折射率為 n 的均勻透明介質中從a 點沿某一路徑傳到 b 點若a、b 兩點的相位差為 3 ，則此路徑的長度為 3(A) 32n(B)(C) 23. 相干光波的條件是振動頻率相同、相位相同或相位差恒定以及3(D) 2 n (A) 傳播方向相同 (B) 振幅相同 (C) 振動方向相同 (D) 位置相同4. 如圖所示，有兩個幾何形狀完全相同的劈形膜：一個由空氣 中的玻璃形成玻璃劈形膜 ; 一個由玻璃中的空氣形成空劈形 膜當用相同的單色光分別垂直照射它們時 , 從入射光方向觀察 到干涉條紋間距較大的是 (A) 玻璃劈形膜 (B) 空氣劈形膜(C) 兩劈形膜干涉條紋間距

8、相同 (D) 已知條件不夠 , 難以判定, 如果波長逐漸變小 , 干涉條紋的變化情5. 用波長可以連續(xù)改變的單色光垂直照射一劈形膜 況為 (A) 明紋間距逐漸減小 , 并背離劈棱移動(B) 明紋間距逐漸變小 , 并向劈棱移動(C) 明紋間距逐漸變大 , 并向劈棱移動(D) 明紋間距逐漸變大 , 并背向劈棱移動6. 牛頓環(huán)實驗中 , 透射光的干涉情況是 (A) 中心暗斑 , 條紋為內密外疏的同心圓環(huán)(B) 中心暗斑 , 條紋為內疏外密的同心圓環(huán)(C) 中心亮斑 , 條紋為內密外疏的同心圓環(huán)(D) 中心亮斑 , 條紋為內疏外密的同心圓環(huán)7. 若用波長為的單色光照射邁克耳孫干涉儀 , 并在邁克耳孫干

9、涉儀的一條光路中放入一厚度 為 l、折射率為 n的透明薄片 , 則可觀察到某處的干涉條紋移動的條數為 (A) 4(n 1) l (B) n l(C) 2(n 1) l (D) (n 1) l8. 如圖 12-1-44 所示，波長為 的單色光垂直入射在縫寬為 a 的單縫上 , 縫后緊靠著焦距為 fa的薄凸透鏡 , 屏置于透鏡的焦平面上 , 若整個實驗裝置浸入折射率為(B)na現的中央明紋寬度為 (A) na2f2nf(C) (D) naa9. 在一光柵衍射實驗中，若衍射光柵單位長度上的刻痕數越多 , 則在入射光波長一定的情況 下, 光柵的 (A) 光柵常數越小(B) 衍射圖樣中亮紋亮度越小(C)

10、 衍射圖樣中亮紋間距越小(D) 同級亮紋的衍射角越小10. 一束平行光垂直入射在一衍射光柵上 , 當光柵常數 (a b) 為下列哪種情況時 (a 為每條縫 的寬度, b為不透光部分寬度 ) , k = 3, 6, 9, 等級次的主極大均不出現 (A) a b 2a(B) a b 3a(C) a b 4a(D) a b 6a11. 自然光以 60 的入射角照射到不知其折射率的某一透明介質表面時，反射光為線偏振 光，則 (A) 折射光為線偏振光，折射角為 30(B) 折射光為部分線偏振光，折射角為 30(C) 折射光為線偏振光，折射角不能確定(D) 折射光為部分線偏振光，折射角不能確定12. 關于

11、光的干涉，下面說法中唯一正確的是 (A) 在楊氏雙縫干涉圖樣中 , 相鄰的明條紋與暗條紋間對應的光程差為2(B) 在劈形膜的等厚干涉圖樣中 , 相鄰的明條紋與暗條紋間對應的厚度差為2(C) 當空氣劈形膜的下表面往下平移時, 劈形膜上下表面兩束反射光的光程差將增加22(D) 牛頓干涉圓環(huán)屬于分波振面法干涉二、 填空題1. 如圖 12-2-1 所示，折射率為 n2 、厚度為 e的透明介質薄膜的上方和下方的透明介質的折 射率分別為 n1 和 n3 ，已知 n1 n2 n3，若用波長為 的單色平行光垂直入射到該薄膜 上，則從薄膜上、下表面反射的光束(用與示意)的光程差是2. 真空中波長 = 400 n

12、m 的紫光在折射率為 n = 的介質中從 A點傳到 B點時, 光振動的相位 改變了 5, 該光從 A到 B所走的光程為4. 如圖所示，在雙縫干涉實驗中SS1=SS2，用波長為的光照射雙縫 S1和 S2，通過空氣后在屏幕 E 上形成干涉 條紋已知 P 點處為第三級明條紋，則 S1和 S2到 P 點 的光程差為 若將整個裝置放于某種透明液體中， P 點為第四級明條紋，則該液體的折射率n5. 兩條狹縫相距 2 mm, 離屏 300 cm, 用 600 nm 的光照射時 , 干涉條紋的相鄰明紋間距為 mm.6. 將一塊很薄的云母片 (n = 覆蓋在楊氏雙縫實驗中的一條縫上，這時屏幕上的中央明紋中 心被

13、原來的第 7 級明紋中心占據如果入射光的波長 = 550 nm, 則該云母片的厚度為 9. 如圖所示，在玻璃 ( 折射率 n3 = 表面鍍一層MgF 2(折射 n2=薄膜作為增透膜為了使波長為500 nm 的光從空氣 ( 折射率 n1=正入射時盡可能減 少反射， MgF2 膜的最小厚度應是10. 用白光垂直照射厚度 e = 350 nm 的薄膜，若膜 的折射率 n2 = , 薄膜上面的介質折射率為 n1，薄膜下面 的介質折射率為 n3，且 n1 < n2 < n3則透射光中可看到 的加強光的波長為 14. 波長為 的平行單色光垂直地照射到劈尖薄膜上，劈尖薄膜的折射率為n，第二級明紋

14、與第五條明紋所對應的薄膜厚度之差是 415. 兩玻璃片中夾滿水 (水的折射率 n) 形成一劈形膜 , 用波長為 的單色光垂直照射其3上, 若要使某一條紋從明變?yōu)榘?, 則需將上面一片玻璃向上平移 22. 若在邁克耳孫干涉儀的可動反射鏡 M 移動的過程中，觀察到干涉條紋移動了 2300 條， 則所用光波的波長為 23. 在邁克耳孫干涉儀的一條光路中，放入一折射率為n，厚度為 d 的透明介質薄片，放入后，這條光路的光程改變了 25. 如果單縫夫瑯禾費衍射的第一級暗紋發(fā)生在衍射角為 30 的方位上，所用的單色光 波長為 500nm ，則單縫寬度為 26. 一束平行光束垂直照射寬度為 mm 的單縫上，

15、在縫后放一焦距為 mm 的匯聚透鏡已 知位于透鏡焦平面處的中央明紋的寬度為mm ，則入射光波長約為29 用半波帶法討論單縫衍射暗條紋中心的條件時，與中央明條紋旁第三個暗條紋中心相對 應的半波帶的數目是 30. 平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫瑯禾費衍射若屏上 P 點處為第三級暗紋，則 單縫處波面相應地可劃分為 個半波帶若將單縫寬度縮小一半， P 點處將是級 紋36. 一衍射光柵 , 狹縫寬為 a, 縫間不透明部分寬為 b當波長為 600 nm 的光垂直照射時 , 在 某一衍射角 處出現第二級主極大若換為 400nm 的光垂直入射時 , 則在上述衍射角 處出 現缺級 , b 至少是 a 的倍3

16、8. 已知衍射光柵主極大公式 (ab) sin±k，k0, 1, 2, 在 k 2的方向上第一條縫與 第六條縫對應點發(fā)出的兩條衍射光的光程差 40. 當自然光以 58 角從空氣射入到玻璃板表面上時 , 若反射光為線偏振光 , 則透射光的折射 角為 41. 一束自然光入射到空氣和玻璃的分界面上, 當入射角為 60時反射光為完全偏振光 , 則此玻璃的折射率為 44. 一束由自然光和線偏振光組成的混合光，讓它垂直通過一偏振片若以此入射光束軸旋 轉偏振片，測得透射光強度的最大值是最小值的7倍；那么入射光束自然光和線偏振光的光強比為 三、 計算題8. 用白光垂直照射置于空氣中的厚度為 m 的玻

17、璃片玻璃片的折射率為在可見光范圍內 (400 nm 760 nm)哪些波長的反射光有最大限度的增強13. 圖 12-3-13 所示為一牛頓環(huán)裝置，設平凸透鏡中心恰好與 平玻璃接觸，透鏡凸表面的曲率半徑是R400 cm用單色平行光垂直入射，觀察反射光形成的牛頓環(huán)，測得第5 個明環(huán)的半徑是 cm(1) 求入射光的波長；(2) 設圖中 OA= cm，求在半徑為 OA 的范圍內可觀察到的明環(huán)數目18. 在某個單縫衍射實驗中，光源發(fā)出的光含有兩種波長 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合，試問：(1) 這兩種波長之間有何關系(2) 在這兩種波長的光所形成的衍射圖樣中，是否還有其它極小相重合 19. 某種單色平行光垂直地入射在一單縫上 , 單縫的寬度 a = mm縫后放一個焦距 f = 400 mm的凸透鏡，在透鏡的焦平面上，測得中央明條紋兩側的兩個第三級暗條紋之間的距離 為 mm ，求入射光的波長30. 一衍射光柵，每厘米有 200條透光縫，每條透光縫寬為 a = 210-3 cm，在光柵后方一焦距 f = 1 m 的凸透鏡現以600nm 的單色平行光垂直照射光柵，求：(1) 透光縫 a的單縫衍射中央明區(qū)條紋