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大学物理(上)练习题及答案详解(4)

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(3) y0?Acos(6.(D);

1?t)(SI); 2t5x?3)?](SI); (2)yP?0.04cos(0.4?t??)(SI); 0.422 8.4; 9.(B); 10.2A;

xt11.(1)y2?Acos[2?(?)??],

?Tx?t?(2)y?2Acos(2??)cos(2??),

?2T211(3)波腹位置:x?(n?)?), n?1,2,3??,

221波节位置:x?n?, n?0,1,2,3,??。

27.(1)y?0.04cos[2?(?

第十七章 波动光学

一. 光的干涉

1.如图所示,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。若薄膜的厚度为e,且折射率n1?n2,n2?n3,

入射反射光1?1为反射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束光的光程差为

?(A)2n2e; (B)2n2e?1;

2n1n1?1n2?1(C)2n2e?n1光n2n3e反射光22; (D)2n2e?2. [ ]

2.在双缝干涉实验中,若使两缝之间的距离增大,则屏幕上干涉条纹的间距 ; 若使单色光波长减小,则干涉条纹的间距 。

3.在空气中用波长为?的单色光进行双缝干涉实验时,观察到相邻明条纹的间距为1.33mm。当把实验装置放在水中(水的折射率n?1.33)进行实验时,相邻明条纹的间距变为 。 x

4.在双缝干涉实验中,双缝到屏的距离D?120cm,两缝中心之间的距离d?0.50mm,用波长??500nm的单

S1色平行光垂直照射双缝,如图所示,设原点o在零级明条纹

od处。

(1)求零级明纹上方第五级明条纹的坐标x; (2)若用厚度l?1.0?10mm、折射率n?1.58的透明薄膜覆盖在S1缝后面,求上述第五级明条纹的坐标x?。

?2S2D 16

5.一束波长为?的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上,置于空气中的这种薄膜使反射光得到干涉加强,则其最小厚度为

(A)

????; (B); (C) ; (D) . [ ]

4n2n42n1n2

6.用波长为?的单色光垂直照射折射率为n2的劈尖薄膜,(n1?n2, n3?n2),观察反射光的干涉。从劈尖顶开始,第2条明

n3条纹对应的膜厚度e? 。

7.如图所示,两玻璃片的一端o紧密接触,另一端用金属丝

d垫起形成空气劈尖,平行单色光垂直照射时,可看到干涉条纹。

若将金属丝向棱边推进,则条纹间距将变 ,从o到金o属丝距离内的干涉条纹总数 (填变大、变小、不变)。

8.两块平玻璃构成空气劈尖,左边为棱边,用单色平行光垂直入射。若上面的平玻璃慢慢地向上平移,则干涉条纹

(A)向棱边方向平移,条纹间隔变小; (B)向棱边方向平移,条纹间隔变大; (C)向棱边方向平移,条纹间隔不变;

(D)向远离棱边的方向平移,条纹间隔不变;

(E)向远离棱边的方向平移,条纹间隔变小。 [ ]

9.两块平板玻璃,一端接触,另一端用纸片隔开,形成空气劈尖。用波长为?的单色光垂直照射,观察透射光的干涉条纹。 (1)设A点处薄膜厚度为e,求发生干涉的两束透射光的光程差; ?A(2)在劈尖顶点处,透射光的干涉条纹是明纹还是暗纹?

10.波长??600nm的单色光垂直照射到牛顿环装置上,第二级明纹与第五级明纹所对应的空气膜的厚度差为 nm。

11.如图所示,用单色光垂直照射在牛顿环装置上,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.

[ ]

12.在迈克尔逊干涉仪的一光路中,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?,则薄膜的厚度为

(A)(C)

??; (B); 22n??; (D). [ ] n2(n?1) 17

参考答案

1.(C); 2.变小, 变小;

3.1mm; 4.(1)x?6.0mm,(2)x??19.9mm或x??7.9mm; 5.(B); 6.

3?; 4n27.变小, 不变; 8.(C); 9.(1)??2e;(2)明条纹; 10. 900; 11.(B); 12.(D)。

二. 光的衍射

L 单缝 屏幕 1.在单缝夫琅和费衍射实验中,若增大缝宽,其它条件不变,则中央明条纹 [ ]

(A)宽度变小; ? (B) 宽度变大;

(C)宽度不变,且中心光强也不变; (D)宽度不变,但中心光强增大。

f 2.在单缝夫琅和费衍射实验中,波长为?的单色平

行光垂直入射在宽度a?4?的单缝上,对应于衍射角为30?的方向,单缝处的波阵面分成的半波带数目为

(A)2个; (B)4个;

(C)6个; (D)8个. [ ]

3.平行单色光垂直入射到单缝上,观察夫琅和费衍射。若屏上P点为第二级暗纹,则单缝处的波振面相应地划分为___ _个半波带。若将单缝宽度缩小一半,则P点是_____级_____纹。

4.用水银灯发出的波长为546nm的平行光垂直入射到一单缝上,置于缝后的透镜的焦距为40cm,测得第二级极小至衍射图样中心的距离为0.30cm。当用波长未知的光做实验时,测得第三级极小到衍射图样中心的距离为0.42cm,该单色光的波长是多少?

5.用波长??632.8nm的平行光垂直照射单缝,缝宽a?0.15mm,缝后用凸透镜把衍射光会聚在焦平面上,测得第二级与第三级暗条纹之间的距离为1.7mm,求此透镜的焦距。

6.一束白光垂直照射在透射光栅上,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. [ ]

7.某一透射光栅对一定波长的垂直入射光,在屏幕上只能出现零级和一级主极大,欲使屏幕上出现更高级次的主极大,应该

(A)换一个光栅常数较小的光栅; (B)换一个光栅常数较大的光栅;

18

(C)将光栅向靠近屏幕的方向移动; (D)将光栅向远离屏幕的方向移动。 [ ]

8.用一束具有两种波长的平行光垂直入射到光栅上,发现距中央明纹5cm处,波长?1的光的第k级主极大和波长?2的第k?1级主极大重合。已知?1?600nm,?2?400nm,置于光栅与屏之间的透镜的焦距f?50cm,求

(1)k??;

(2)光栅常数d??。

9.一束平行单色光垂直入射在光栅上,当光栅常数a?b为下列哪种情况时(a代表每条缝的宽度),k?3、6、9等级次的主极大均不出现?

(A)a?b?2a; (B)a?b?3a;

(C)a?b?4a; (D)a?b?6a. [ ]

10.波长??600nm的单色光垂直入射到一光栅上,测得第二级主极大的衍射角为30?,且第三级缺级。

(1)光栅常数a?b等于多少?

(2)透光缝可能的最小宽度a等于多少?

(3)在选定的最小a值,求可能观察到的全部主极大的级次。

参考答案

1.(A); 2.(B); 3.4, 第一, 暗; 4.510nm; 5.f?403mm; 6.(D);

?37.(B); 8.k?2, d?1.2?10cm; 9.(B);

10cm, a?0.8?10cm, k??2,?1,0,1,2. 10.a?b?2.4?`

?4?4三. 光的偏振

1.两个偏振片堆叠在一起,一束自然光垂直入射其上时没有光通过,当将其中之一偏振片慢慢转动180时,透射光强发生的变化为

(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,后减小,再增加,再减小至零。 ? ?

2.一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。如果以此入射光线为轴旋转偏振片,测得透射光强的最大值是最小值的5倍,那么入射光中自然光与线偏振光的光强比值为

(A)

?11; (B) ; 25 19

(C)

12; (D). ? ? 33

3.两个偏振片叠在一起,在它们的偏振化方向成?1?30?时,观测一束单色自然光,又在?2?45?时,观测另一束单色自然光,若两次测得的透射光的强度相等,求这两次入射自然光的强度之比。

4.两个偏振片叠放在一起,强度为I0的自然光垂直入射其上,若通过两个偏振片后的光强为

I0,则这两个偏振片偏振化方向间的夹角(取锐角)是 。若在这两个偏振片之间8插入另一偏振片,其偏振化方向与前后两片的偏振化方向的夹角(取锐角)相等,则通过三个偏振片后的透射光的强度为 。

5.使一光强为I0的偏振光先后通过两个偏振片P1和P2,P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动的方向间的夹角分别是?和90,则通过这两个偏振片后的光强为

?11I0cos2?; (B) 0; (C)I0sin2(2?); 24112(D)I0sin?; (E)I0cos4?. ? ?

42(A)

?6.一束自然光从空气投射到玻璃表面上(空气的折射率为1),当折射角为30时,反射光是完全偏振光,则此玻璃板的折射率等于 。

?7.如果某种透明媒质对空气的临界角(指全反射)等于45,那么光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是

(B)40.9?; (C)45?;

??(D)54.7; (E)57.3. ? ?

?(A) 35.3;

8.在光学各向异性晶体内部有一确定的方向,沿这一方向,寻常光和非常光的 相等,这一方向称为晶体的光轴,只具有一个光轴方向的晶体称为 晶体。

参考答案

1.(B); 2.(A); 3.第一次与第二次入射的单色自然光的强度之比为

4.60,

?2; 39I0I或0; 5.(C); 6. 32323;

7.(D); 8.传播速度, 单轴。

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