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2.物理光学-干涉

2.物理光学-干涉
2.物理光学-干涉

物理光学-干涉

1填空题 1.1 光是某一波段的(电磁波)波。

1.2 波动具有(独立性 )、( 叠加性 )和( 相干性 )。

1.3

杨氏双缝干涉属于(分波振面)法,而牛顿环干涉属于 ( 分振幅 )法。

1.4 等厚干涉条级定位于(薄膜表面 ),而等倾干涉条纹定位于( 无穷远 )。 1.5 牛顿环干涉条纹的级次为:边缘( 高 )、中间( 低 )。

1.6

牛顿环当h 增大时,条纹将(条纹向牛顿环中心移动、条纹变密、但不内陷),h 减小时,条纹将(向外移动、条纹变疏 )。 1.7

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 =( 1:2 );若在其中一缝后加一透明媒质薄片,使原光线的光程增加2.5 λ,则此时屏中心处为( 第2 )级( 暗纹 )纹。

1.8

用600nm λ=的单色光垂直照射牛顿环装置时,第4级暗纹对应的空气膜厚度为(1.2 )μm 。

1.9

当牛顿环干涉装置中的透镜与玻璃之间的空间充以某种液体时,第十个亮纹的直径由

21.410m -?变为21.2710m -?,则这种液体的折射率n =(1.22)。

1.10 迈克尔逊干涉仪放在空气中,入射单色光波长λ=0.5μm 。1)若虚平板间距d =1.0mm ,则视场中观察到的干涉明纹有( 4000 )条;2)若虚平板间距增加?d (即可动镜移动距离?d ),在视场中观察到有2000条条纹移动,则?d =( 0.5 )mm ;3)若在一光路插入折射率为1.5的玻璃片,在视场中观察到有100条条纹移动,则玻璃片的厚度

d= (5510m -?) (m)。

1.11 单色平行光垂直入射到双缝上。观察屏上P 点到两缝的距离分别

为r 1和r 2。设双缝和屏之间充满折射率为n 的媒质,则P 点处二

相干光线的光程差为( )(12r r n - )。

1.12 在空气中用波长为λ单色光进行双缝干涉实验时,观察到干涉

条纹相邻条纹的间距为1.33mm ,当把实验装置放在水(折射率n=1.33)中时,则相邻条纹的间距变为( 1 )mm 。 1.13 如图所示,在双缝干涉实验中SS 1=SS 2,用波长为λ的光照射双缝S 1和S 2,通过空气在屏幕E 上形成干涉条纹。已知P

点处为第三级明条纹,则S 1和S 2到P 点的光程差为( 3λ )。若将整个装置放于某种透明液体中,P 点为第四级明条纹,则该液体的折射率n=( 1.33 )。

S

P

S S

1.14 波长λ=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

的空气膜厚度之差为( 900 ))nm 。 1.15 波长为λ的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上,劈尖薄膜的折射率为n ,第二条纹

与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是(

n

23λ

)。 1.16 波长为λ的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上,若劈尖角为θ(以弧度计),劈尖

薄膜折射率为n ,则反射光形成的干涉条纹中,相邻明条纹的间距为(

θ

λ

n 2 )。 1.17 波长为λ的平行单色光,垂直照射到劈尖薄膜上,劈尖角为θ,劈尖薄膜的折射率

为n ,第三条暗纹与第六条暗纹之间的距离为(

θ

λ

n 23 )。 1.18 波长为的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上,劈尖角为θ,劈尖薄膜的折射率为n ,

第k 级明条纹与第k+5级明纹的间距是(

θ

λ

n 25 )。 1.19 用迈克尔逊干涉仪产生等厚干涉条纹,设入射光的波长为λ,在反射镜M 2转动过程

中,在总的观测区域宽度L 内,观测到总的干涉条纹数从N 1条增加到N 2条。在此过

程中M 2转过的角度Δθ是(

l

n n 2)

(12-λ )。 1.20 用迈克尔干涉仪作干涉实验,设入射光的波长为λ。在转动迈克尔干涉仪的反射镜

M 2过程中,在总的干涉区域宽度L 内,观测到完整的干涉条纹数从N 1开始逐渐减少,而后突变为同心圆环的等倾干涉条纹。若继续转动M 2又会看到由疏变密的直线干涉条纹。直到在宽度L 内有N 2条完整的干涉条纹为止。在此过程中M 2转过的角度Δθ

是(

l

n n 2)

(12+λ )。

1.21 如图所示,假设有两个同向的相干点光源S 1和S 2,发

出波长为λ的光。A 是它们联机的中垂线上的一点。

若在S 1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 点的位相差ΔΦ=

λ

πe

n )1(2- )。若已知λ=5000?,n=1.5, A

点恰为第四级明纹中心,则e=( 4×4

10缺单位 )。 1.22 在双缝干涉实验中,所用单色光波长为λ=562.5nm ,双缝与观察屏的距离D=1.2m ,若测得屏上相邻明条纹间距为Δx=1.5nm ,则双缝的间距d=( 0.45mm )。 1.23 一束波长为λ=6000 ?的平行单色光垂直入射到折射率为n=1.33的透明薄膜上,该薄膜是放在空气中的。要使反射光得到最大限度的加强,薄膜最小厚度应为

(1.13×3

10) ?。

1.24 镉的一条光谱线的波长λ=6438?,谱线宽度Δλ=0.013?

,则此准单色光相干长度

L=( 32cm )。

1.25 光是某一波段的( 电磁 )波。

1.26 干涉分为(分波面干涉)和( 分振幅干涉 )。

1.27 把折射率为 1.5 的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中,光屏上原来第 5 级亮条纹所在的

位置为中央亮条纹,光波长为 6×10-7m.插入的玻璃片的厚度为(cm 4106-?)。

1.28 波长为 700nm 的光源与菲涅耳双镜的相交棱之间距离为 20cm ,棱到光屏间的距离L 为 180cm,若所得干涉条纹中相邻亮条纹的间隔为 1mm ,双镜平面之间的夹角θ是( 12′ )。 1.29 肥皂膜折射率为

1.33,且平行光与发向成 30°角入射.能产生红光(λ=700nm)的二级反射干涉条纹的肥皂膜厚度是( 426nm )。 1.30 透镜表面通常镀一层如 M gF 2(n=1.38)一类的透明物质薄膜,目的是利用干涉来降低

玻璃表面的反射.为了使透镜在可见光谱的中心波长(550nm )处产生极小的反射,则镀 层至少为( cm 5

10- )。

1.31 在两块玻璃片之间一边放一条厚纸,另一边相互压紧.玻璃片 l 长 10cm,纸厚为0.05mm,

从 60°的反射角进行观察, 设单色光源波长为 500nm ,在玻璃片单位长度内看到的干涉条纹数目是( 10条/cm )。 1.32 设光为垂直入射,迈克耳孙干涉仪的反射镜 M 2 移动 0.25mm 时,看到条纹移过的数目为

909 个,所用光源的波长为( 550nm )。 1.33 迈克耳孙干涉仪平面镜的面积为4*4cm 2,观察到该镜上有 20 个条纹。当入射光的波长

为 589nm 时,两镜面之间的夹角为( 30.37 )

1.34 用单色光观察牛顿环,测得某一亮环的直径为 3mm ,在它外边第 5 个亮环的直径为

4.6mm ,所用平凸透镜的凸面曲率半径为 1.03m ,此单色光的波长为( 590.3nm )。 1.35 在反射光中观察某单色光所形成的牛顿环。其第 2 级亮环与第 3 级亮环间距为 1mm , 第 19 和 20 级亮环之间的距离为( 0.039 缺单位 )。 二. 选择题 2.1

两束光同时照射同一点,若每束光的强度均为I,且这两束光是非相干光,则该点的光强为( B )

A: I B: 2I C: I 2

D: 4I

2.2

两束光同时照射同一点,每束光的强度均为I,若这两束光是相干光,则该点的光强最大值为(D )

A: I B: 2I C: I 2

D: 4I

2.3

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,是不能产生干涉花样的,这是由于( D )

A :白光是由许多不同波长的光构成的

B :来自不同光源的光,不能具有正好相同的频率

C :两光源发出的光强度不同

D :两个光源是独立的,不是相干光源

2.4

两个不同的光源发出的两束白光,在空间某处相遇是不会产生干涉图样的,这是由于( B )

A :白光是由许多不同波长的光组成的

B :两个光源是独立的,不相干光源

C :不同波长的光,其传播速度不一样

D :两光束的光强不一样

2.5

在双缝干涉实验中,若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等,则观察屏上中央明纹中心位于图中O 处,现将光源S 向下移动到示意图中的S ' 位置,则( D ) A: 中央明条纹向下移动,且条纹间距不变

B: 中央明条纹向上移动,且条纹间距增大 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,且条纹间距不变

2.6

平行光照在双缝上,在缝后屏幕得到杨氏干射条纹,下列说法哪些是对的(B ) A: 改变双缝到屏幕的距离,干射条纹间距不变 B: 干射条纹间距随双缝之间的间隔变大而变小 C: 光源波长变短,但光强不变,则条纹间隔不变 D: 条纹间距依赖于入射光的强度 2.7

指出半波损失的典型实验事实的是(A ) A: 牛顿环实验和洛埃镜实验

B :菲涅尓双面镜实验和洛埃镜实验

C :杨氏双缝实验和洛埃镜实验

D :菲涅尓双棱镜实验和洛埃镜实验

2.8

分波振面法中,干涉条纹间隔与波长之间满足(0r 为屏距、d 为缝宽)(A ) A :

λοd

r B :λo r d C :λθd r o

sin D :λθ

o r d sin 2.9

一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上,透明薄膜置于空

气中,要使反射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为( D )

A :

n λ B :n

2λ C :n

D :n 4λ

2.10 平行光照在双缝上,在缝后屏幕得到杨氏干涉条纹,下列几种说法哪些说法是对的

( E )

S

A :改变双缝到屏幕的距离,干涉条纹间距不变

B :干涉条纹间距随双缝之间的间隔而变,后着小,前着也小

C :光源波长变短,但光强不变,则条纹间隔不变

D :条纹间距依赖于入射光的强度

E :A, B, C, D 都不正确

2.11 双缝间距为0.5mm,被一波长为600 nm 的单色光照明,在缝后120cm 处放白幕以观察

干涉条纹,则测得干涉条纹间距为(D )

A :0.1mm

B :0.5mm

C :1.00 mm

D :1.44mm 2.12 用白光源进行双缝干涉实验,若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色滤

光片遮盖另一条缝,则(D ) A :纹的宽度将发生改变

B :产生红色和蓝色的两套彩色干涉条纹

C :干涉条纹的亮度将发生变化

D :不产生干涉条纹 2.13 用白光照射由竖直放置的铅丝围成的薄肥皂水膜时,将观察到彩色干涉条纹,其干涉

条纹的特点是( B )

A: 具有一定间距的稳定条纹 B: 条纹下移,其间距越来越大 C: 条纹下移,其间距不变 D: 条纹上移,其间距越来越大 E: 条纹上移,其间距不变 2.14 如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,设屏到双缝的距离D =2.0m ,

用波长λ=500nm 的单色光垂直入射,若双缝间距d 以0.2mm ?s -1

的速率对称地增大(但仍满足d << D ),则在屏上距中心点x =5cm 处,每秒钟扫过的干涉亮纹的条数为 ( D ) A:1条 B:2条 C:5条 D:10条

2.15 如图所示,波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上,经上下两个表面

反射的两束光发生干涉。若薄膜厚度为e ,而且n 1 > n 2 > n 3,则两束反射光在相遇点的位相差为( A )

A:

λ

πe

n 24 B:

λ

πe

n 22;

C:λ

ππe

n 24+

D:λ

ππe

n 24+

-

2.16 借助于玻璃表面上所涂的折射率为n =1.38的MgF 2透明簿膜,可以减少折射率为1.60

的玻璃表面的反射。若波长为500nm 的单色光垂直入射时,为了实现最小的反射,试问此透明薄膜的厚度至少为多少( C )nm

A:5 B:30 C:90.6 D:250 E:1050 2.17 单色光从空气射入水中,则( C )

3

n e

A:频率、波长和波速都将变小

B:频率不变、波长和波速都变大 C:频率不变,波长波速都变小 D:频率、波长和波速都不变

2.18 如图所示,波长为λ的单色平行光垂直入射到折射率为n 2、厚

度为e 的透明介质薄膜上,薄膜上下两边透明介质的折射率分别为n 1和n 3,已知n 1n 3,则从薄膜上下两表面反射的两光束的光程差是( B )

A:2en 2 B:2en 2+

2λ C:2en 2-λ D:2en 2+

2

2n λ 2.19 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( B )

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 2.20 在杨氏双缝实验中,如以过双缝中点垂直的直线为轴,将缝转过一

个角度α,转动方向如图所示,则在屏幕上干涉的中央明纹将( A )

A:向上移动 B:向下移动 C:不动 D:消失

2.21 在双缝干涉实验中,入射光的波长为λ,用玻璃纸遮住双缝中的一条缝,若玻璃纸

中的光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ,则屏上原来的明纹处( B ) A:仍为明条纹 B:变为暗条纹

C:既非明条纹,也非暗条纹 D:无法确定是明条纹还是暗条纹 2.22 用波长为λ的单色光垂直照射折射率为n 的劈尖上表面。当水平坐标为x 时,该劈尖

的厚度bx e e +=0,e 0和b 均为常数,则劈尖表面所呈现的干涉条纹的间距应是( A ) A:

nb

B:

b n 2λ C:n

2λ D:b λ2 2.23 两块平板玻璃构成空气劈尖,左边为棱边,用单色平行光垂直入射。若上面的平板玻

璃以棱边为轴,沿逆时针方向作微小转动,则干涉条纹的( A ) A:间隔变小,并向棱边方向平移 B:间隔变大,并向远离棱边方向平移 C:

间隔不变,向棱边方向平移 D:间隔变小,并向远离棱边方向平移 2.24 波长为λ的单色光垂直照射折射率为n 2的劈尖薄膜(如图),图中各部分折射率的关

系是n 1< n 2

对应的膜厚e=( A ) A:

2

49n λ B:225n λ

C:

2411n λ D:2

2n λ

2.25 将平凸透镜放在平玻璃上,中间夹有空气,对平凸透镜的平面垂直向下施加压力,观察反射光干涉形成的牛顿环,将发现( D ) A:牛顿环向中心收缩,中心处时明时暗交替变化 B:牛顿环向外扩张,中心处时明时暗交替变化 C:牛顿环向中心收缩,中心始终为暗斑 D:牛顿环向外扩张,中心始处终为暗斑

2.26 在牛顿环实验中,平凸透镜和平玻璃板的折射率都是n 1,其间原为空气,后来注满折

射率为n 2(n 2>n 1)的透明液体,则反射光的干涉条纹将( A ) A .变密 B:变疏 C:不变 D:不能确定 2.27 在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中,用单色光垂直照射,在反射光中看到干涉

条纹,则在接触点P 处形成的圆斑为( )

A:全明 B:全暗

C:

左半部明,右半部暗 D:左半部暗,右半部明 2.28 在迈克尔逊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( D ) A:λ/2 B :λ/(2n ) C:λ/n D:λ/[2(n -1)] 2.29 如图所示,平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置,全部浸入n =1.60

的液体中,凸透镜可沿OO '

移动,用波长λ=500 nm 的单色光垂直入射,从上向下观察,看到中心是一个暗斑,此时凸透镜顶点距平板玻璃的距离最少是( A ) A :78.1 nm B :74.4 nm C :156.3nm D :148.8nm E :0

2.30 在玻璃(折射率n 3 =1.60)表面镀一层M g F 2 (折射率n 2=1.38)薄膜作为增透膜,为了

使波长为5000?的光从空气(n 1=1.00)正入射时尽可能少反射,M g F 2薄膜的最少厚度应是( E )

A:1250? B:1810? C:2500? D:781? E:906? 2.31 把双缝干涉实验装置放在折射率为n 水中,两缝的距离为d 缝到屏的距离为D(D?d)

所用单色光在真中的波长为λ,则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是( A )

A:

nd D λ B:Dd n λ C:nD d λ D:

nd

D

60

.1=n

2.32 在双缝干涉实验中,屏幕E 上的P 点处是明条纹。若将缝S 2盖住,并在S 1 S 2联线的

垂直平分面处放一反射镜M 如图所示,则此时( B )

A:P 点处仍为明条纹

B:P 点处为暗条纹

C:不能确定点是明条纹还是暗条纹

D:无干涉条纹 2.33 由两块玻璃片 (n 1 =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?

角的方向射在劈的上表面,则形成的干涉条纹数为( B )

A:56 B:27 C:40 D:100 2.34 如图,用单色光垂直照射在观牛顿环的装置上。当平凸透镜垂直向上缓

慢平移远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹( B ) A:向后平移 B:向中心收缩

C:向外扩张 D:静止不动 E:向左平移

2.35 把一平凸透镜放在平玻璃上,构成牛顿环装置当平凸透镜慢慢的向上平移时,由反射

光形成的牛顿环( B )

A:向中心收缩,条纹间隔变小

B:向中心收缩,环心呈明暗交替变化 C:向外扩张,环心呈明暗交替变化 D:向外扩张,条纹间隔变大 2.36 若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为 1.33

的水中,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 2.37 电磁波是( A )

A:横波 B:纵波 C:机械波 D:单色波 2.38 波的传播总是伴随着( C )传递

A:动能 B:动量 C:能量 D:波动

2.39 最早以明确的形式确定了光波叠加原理的是( B )

A:菲涅耳双面镜 B:杨氏实验 C:劳埃德镜 D:惠更斯原理 2.40 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( B )

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 3 问答题 3.1

两列光波能够形成稳定干涉的条件?

答:频率相同;位相差恒定;振动方向不垂直。

3.2

半波损失

答:当光从光疏介质入射到光密介质且被反射时,反射光相对于入射光的相位发生

的变化,相当与附加了2

λ

的光程。 四.计算题 4.1

用很薄的云母片(n =1.58)覆盖在双缝实验中的一条缝上,这时屏幕上的零级明条纹移到原来的第七级明条纹的位置上。如果入射光波长为550nm ,试问此云母片的厚度为多少?

答案:m 6

1064.6-?。

解:设云母片的厚度为l 。有云母时,两光的光程差为

l n D

xd

)1(--=

δ x=0处的光程差为l n )1(-=δ x=0处为k=7级明纹时

λδk l n =-=)1(,

m n k l 69

1064.61

58.11055071--?=-??=-=λ

4.2

一块厚μm 2.1、折射率为50.1的透明膜片。设以波长介于nm 700~400的可见光垂直入射,求反射光中哪些波长的光最强?

答案:λ=655 nm ,λ=554nm, λ=480nm, λ=424nm 解:由反射干涉相长公式有

2ne+λ/2=k λ (k=1,2,…)

得 λ=4ne/(2k-1)=(4×1.5×12000)/(2k-1)= 7200/(2k-1) nm k=6, λ=655nm ; k=7, λ=554nm ; k=8, λ=480nm ; k=9, λ=424nm

4.3

在玻璃板(折射率为50.1)上有一层油膜(折射率为30.1)。已知对于波长为nm 500和nm 700的垂直入射光都发生反射相消,而这两波长之间没有别的波长光反射相消,求此油膜的厚度。 答案:671.3nm

解:油膜上、下两表面反射光的光程差为2 ne ,由反射相消条件有

2ne=(2k+1)λ/2=(k+1/2)λ (k=0,1,2,…) ① 当λ1=500nm 时,有 2ne=(k 1+1/2)λ1=k 1λ1+250 ② 当λ2=700nm 时,有 2ne=(k 2+1/2)λ2=k 2λ2+3500 ③ 因λ2>λ1,所以k 2<k 1;

又因为λ1与λ2之间不存在λ3满足2ne=(k 3+1/2)λ3式

即不存在 k2<k3<k1的情形,所以k2、k1应为连续整数,

即 k2=k1-1 ④

由②、③、④式可得:

k 1=(k 2λ2+100)/λ1=(7k 2+1)/5=[7(k 1-1)+1]/5 得 k 1=3 k 2=k 1-1=2

可由②式求得油膜的厚度为 e=(k 1λ1+250)/(2n)=673.1nm

4.4

人造水晶珏钻戒是用玻璃(折射率为50.1)做材料,表面镀上一氧化硅(折射率为0.2)以增强反射。要增强nm 560=λ垂直入射光的反射,求镀膜最小厚度。 答案:0.07um

解:由反射干涉相长公式有

2ne+λ/2=k λ (k=1,2,…) 当k=1时,为膜的最小厚度。

得m μλ

07.02

4105604n e 9=??==- 4.5

用nm 3.589=λ的光垂直入射到楔形薄透明片上,形成等厚条纹,已知膜片的折射

率为52.1,等厚条纹相邻纹间距为mm 0.5,求楔形面间的夹角。 答案:

0.002=θ

解: 等厚条纹相邻纹间距为:39

100.552.12103.5892--?=??==θ

θλn l 所以

0.002=θ

4.6

在玻璃板(折射率为50.1)上有一层油膜(折射率为30.1)。已知对于波长为nm

500和nm 700的垂直入射光都发生反射相消,而这两波长之间没有别的波长光反射相消,求此油膜的厚度。 答案:673.1 nm

解:油膜上、下两表面反射光的光程差为2 ne ,由反射相消条件有

2ne=(2k+1)λ/2=(k+1/2)λ (k=0,1,2,…) ① 当λ1=500nm 时,有2ne=(k 1+1/2)λ1=k 1λ1+2500 ② 当λ2=700nm 时,有2ne=(k 2+1/2)λ2=k 2λ2+3500 ③

因λ2>λ1,所以k 2<k 1; 又因为λ1与λ2之间不存在λ 3 满足2ne=(k 3+1/2)λ式, 即不存在 k 2<k 3<k 1的情形,所以k 2、k 1应为连续整数, 即 k 2=k 1-1 ④ 由②、③、④式可得:

k 1=(k 2λ2+1000)/λ1=(7k 2+1)/5=[7(k 1-1)+1]/5 得 k 1=3 k 2=k 1-1=2

可由②式求得油膜的厚度为 e=(k 1λ1+2500)/(2n)=673.1 nm 4.7

在利用牛顿环测未知单色光波长的实验中,当用已知波长为589.3nm 的钠黄光垂直照射时,测得第一和第四暗环的距离为m 3

1104-?=?;而当用未知单色光垂直照射时,

测得第一和第四暗环的距离为m 3

21085.3-?=?,求未知单色光的波长。

答案:546nm 。

解:由牛顿环干涉条纹的暗环半径公式λkR r =

,可知第一暗环半径和第四暗环半径

分别为

λR r =1

λλR R r 244==

其间距

λR r r =

-=?14

所以

2

1212???

?

????=λλ 已知nm 3.5891=λ时,m 3

110

4-?=?,m 321085.3-?=?,则未知波长

nm 5463.5891041085.32

33121

2

2=?????

????=????

? ???

?=--λλ 4.8

玻璃表面附有一层厚度均匀的液体薄膜,垂直入射的连续光谱(波长范围在可见光及

其附近)从薄膜反射。观察到可见光区波长为600nm 的红光有一干涉相消,而波长为375nm 的近紫外光有一干涉极大。设薄膜的折射率为1.33,玻璃的折射率为1.50,求薄膜的厚度。 答案:546nm 解:由于光在液体薄膜上下界面反射时都有半波损失,所以从薄膜上下两表面反射

的两光间的光程差为

nd 2=δ 当nm 6001=λ,干涉相消,所以

2

)

12(21

λ+=k nd 当nm 3752=λ,干涉极大,所以

2'2λk nd =

式中,n 为液体膜的折射率。联立以上两式得

=

+21

'2

)

12(λλk k

即375

'60021

2?=?+k k

)12(54

'+=

k k

k,k ’必须为整数。令k=2.7.12…,得k ’=4.12.20…。取k=2得 薄膜厚度nm n k d 54633

.12375

42'2=??==

λ 而当k=7.12…时,薄膜厚度太大,干涉现象消失。

4.9

在双缝干涉实验装置中,屏幕到双缝的距离D 远大于双缝之间的距离d ,对于钠黄光(nm 3.589=λ),产生的干涉条纹,相邻两明条纹的角距离(即相邻两明条纹对双缝处的张角)为0.20?。(1)对于什么波长的光,这个双缝装置所得相邻两条纹的角距离比用钠黄光测得的角距离大10%?(2)假想将此装置浸入水中(水的折射率n=1.33),用钠黄光垂直照射时,相邻两明条纹的角距离有多大? 答案:(1)648.2nm ;(2)0.15?。

解:(1)

d

D d D D x λλ

θ==?=?

%101'

'+==??λ

λθθ,nm 2.6481.13.589%)101('=?=+=λλ (2) n 1''==??λλθθ,?≈?

=?=?15.033

.120.01'θθn

4.10 如图所示,用白光垂直照射折射率2 1.4n =的薄膜。(1)若薄

膜的厚度为350nm ,且3221,n n n n <>,问在反射光中哪些波长的可见光得到加强?(2)若薄膜厚度为400nm ,且

321n n n >>,则在反射光中又有哪些波长的可见光得到加强? 3 答案:(1)653.3nm ;(2)560nm

解:(1)依题意,此时在第一个界面的反射光无半波损失,

而在第二个界面的反射光存在半波损失。所以,从薄膜上下表面反射的两光之间的光程差为

2

δ+

=nd

若某波长的光在反射中加强,该波长应满足

λλ

k nd =+2

2 k=1.2.3…

解得 nm k k k nd 1

21960

123504.14124-=-??=-=

λ 在可见光范围内,只有k =2符合,相应波长为nm 3.6531

221960

=-?=

λ为红

光。

(2)此时光在第一和第二个界面反射时均无半波损失。所以,从薄膜上下表面反射的两光之间的光程差为 nd 2=δ

干涉相长的条件为

λk nd =2 k=1.2.3…

nm k

k nd 1120

2==

λ 在可见光范围内,可取k =2,相应波长为

3

3

nm 5602

1120

==

λ 4.11 在利用牛顿环测未知单色光波长的实验中,当用已知波长为589.3nm 的钠黄光垂直照

射时,测得第一和第四暗环的距离为m 3

1104-?=?;而当用未知单色光垂直照射时,

测得第一和第四暗环的距离为m 3

21085.3-?=?,求未知单色光的波长。

答案:546nm 。

解:由牛顿环干涉条纹的暗环半径公式λkR r =

,可知第一暗环半径和第四暗环

半径分别为

λR r =1

λλR R r 244==

其间距

λR r r =

-=?14

所以

2

1212???

?

????=λλ 已知nm 3.5891=λ时,m 3

110

4-?=?,m 321085.3-?=?,则未知波长

nm 5463.5891041085.32

331212

2=?????

????=????

? ???

?=--λλ 4.12 杨氏双缝的间距为mm 2.0,距离屏幕为m 1,求:(1)若第一到第四明纹距离为

mm 5.7,求入射光波长。

(2)若入射光的波长为

A 6000,求相邻两明纹的间距。 解:(1)根据条纹间距的公式:m d D k

x 0075.010

2134=???=?=?-λ

λ 所以波长为:

A 5000=λ

(2)若入射光的波长为

A 6000,相邻两明纹的间距:

mm d D x 310

210600014

10

=???==?--λ 4.13 图示为用双缝干涉来测定空气折射率n 的装置。实验

前,在长度为l 的两个相同密封玻璃管内都充以一大气压的空气。现将上管中的空气逐渐抽去,(1)则光屏

上的干涉条纹将向什么方向移动;(2)当上管中空气完全抽到真空,发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。计算空气的折射率.

解:1)当上面的空气被抽去,它的光程减小,所以它将通过增加路程来弥补,所

以条纹向下移动。

2)当上管中空气完全抽到真空,发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。 可列出:λN n l =-)(1

解得: 1+=

l

N n λ

4.14 在图示的光路中,S 为光源,透镜1L 、2L 的焦距都

为f , 求(1)图中光线SaF 与光线SOF 的光程差为

多少?。(2)若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么该光线与SOF 的光程差为多少?。

解:(1)图中光线SaF 与光线SOF 的几何路程相同,介质相同,所以SaF 与光线

SoF 光程差为0。

(2)若光线SbF 路径中有长为l , 折射率为n 的玻璃, 那么光程差为几何路

程差与介质折射率差的乘积,即)(1-n l 4.15 由两平玻璃板构成的一密封空气劈尖,在单色光照射下,形成4001条暗纹的等厚干

涉,若将劈尖中的空气抽空,则留下4000条暗纹。求空气的折射率。 解: λλ40012==k nd ① λλ40002='=k d ② 由①/②得

00025.14000

4001

==

n 4.16 用钠灯(nm 3.589=λ)观察牛顿环,看到第k 条暗环的半径为mm 4=r ,第5

+k 条暗环半径mm 6=r ,求所用平凸透镜的曲率半径R

解:由牛顿环暗环公式 λkR r =

据题意有 mm kR r 4==

λ; mm R k r 65=+=λ)(

所以:k=4,代入上式,可得:R=6.79m

4.17 当把折射率为40.1=n 的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂时,如果产生了7.0条条纹

的移动,求薄膜的厚度。(已知钠光的波长为nm 3.589=λ) 解: 设插入薄膜的厚度为d ,则相应光程差变化为 2(n-1)d=ΔN λ

∴ d=(ΔN λ)/(2(n-1))= (7×5893×10-10)/(2(1.4-1)) =5.154×10-6 m

4.18 波长为500nm 的绿光投射在间距 d 为0.022cm

的双缝上,在距离180cm 处的光屏上形成干涉条纹,求两个亮条纹之间的距离.若改用波长为700nm

的红光投射到此双缝上, 两个亮条纹之间的距离又为多少?算出这两种光第 2

级亮纹位置的距离

解:由条纹间距公式λd

r y y y j j

=

-=?+1得 cm d r y 409.010500022

.018071=??==

?-λ cm d r y 573.010700022.0180722=??==

?-λ cm d

r j y 818.0409.0212

21=?==λ

cm d

r j y 146.1573.0222

22=?==λ

初中物理光学知识点

光学知识点大汇总 一、光的直线传播 1、光现象:包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2、光源:能够发光的物体叫做光源。 ●光源按形成原因分,可以分为自然光源和人造光源。 例如,自然光源有太阳、萤火虫等,人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。 ●月亮不是光源,月亮本身不发光,只是反射太阳的光。 3、光的直线传播:光在真空中或同一种均匀介质中是沿直线传播的,光的传播 不需要介质。 大气层是不均匀的,当光从大气层外射到地面时,光线发了了弯折(海市蜃楼、早晨看到太阳时,太阳还在地平线以下、星星的闪烁等) 光沿直线传播的现象:小孔成像、井底之蛙、影子、日食、月食、一叶障目。 ●光沿直线传播的应用: ①激光准直. 排直队要向前看齐. 打靶瞄准 ②影的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,由于光是沿直线传播的,所 以在不透光的物体后面,光照射不到,形成了黑暗的部分就是影。 ③日食月食的形成 日食的成因:当月球运行到太阳和地球中间时,并且三球在一条直线上,太阳光沿直线传播过程中,被不透明的月球挡住,月球的黑影落在地球上,就形成了日食. 月食的成因:当地球运行到太阳和月球中间时,太阳光被不透明的地球挡住,地球的影落在月球上,就形成了月食. 如图:在月球后 1的位置可看到日全食, 在2的位置看到日偏食, 在3的位置看到日环食。 1 2 3

④小孔成像:小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像, 其像的形状与孔的形状无关。像可能放大,也可能宿小。 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间,屏幕上就会形成物的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板,像的大小也会随之发生变化。 这种现象反映了光沿直线传播的性质。 小孔成像原理:光在同一均匀介质中,不受引力作用干扰的情况下沿直线传播根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。 4、光线:用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。(光线是假想的, 实际并不存在) 光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 5、光速:光在不同物质中传播的速度一般不同,真空中最快. (1)光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s;光在空气中速度约为3×108m/s。 光在水中速度为真空中光速的3/4,在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。 雷声和闪电在同时同地发生,但我们总是先看到闪电后听到雷声,这说明什么问题? 这表明光的传播速度比声音快. (2)光年是长度的单位,1光年表示光在1年时间所走的路程,1光年=3×108 米/秒×365×24×3600秒=9.46×1015米 注意:光年不是时间的单位。 二、光的反射 1.反射:光在两种物质的交界面处会发生反射。 我们能够看见不发光的物体,是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 定义:光从一种介质射向另一种介质表面时,一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。任何物体的表面都会发生反射。 2.探究实验:探究光的反射规律 【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,如图2-2所示。 一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点,经平面镜的反射,沿另一个方向

大学物理光学练习题及答案

光学练习题 一、 选择题 11. 如图所示,用厚度为d 、折射率分别为n 1和n 2 (n 1<n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占 据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3 (B) 1 23n n -λ (C) λ2 (D) 1 22n n -λ 17. 如图所示,在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一片厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片的折射率均为n , d 1>d 2, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距减小 (B) 条纹间距增大 (C) 整个条纹向上移动 (D) 整个条纹向下移动 18. 如图所示,在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距增大 (B) 整个干涉条纹将向上移动 (C) 条纹间距减小 (D) 整个干涉条纹将向 下移动 26. 如图(a)所示,一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖,用波长λ=500nm(1nm = 10-9m)弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切.则工件的上表面缺陷是 [ ] (A) 不平处为凸起纹,最大高度为500 nm (B) 不平处为凸起纹,最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽,最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽,最大深度为250 nm 43. 光波的衍射现象没有声波显著, 这是由于 [ ] (A) 光波是电磁波, 声波是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光是有颜色的 (D) 光的波长比声波小得多 53. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,将单缝K 沿垂直光的入射光(x 轴)方向稍微 平移,则 [ ] (A) 衍射条纹移动,条纹宽度不变 (B) 衍射条纹移动,条纹宽度变动 (C) 衍射条纹中心不动,条纹变宽 (D) 衍射条纹不动,条纹宽度不变 K S 1 L L x a E f

物理光学第二章答案

第二章光的干涉作业 1、在杨氏干涉实验中,两个小孔的距离为1mm,观察屏离小孔的垂直距离为1m,若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波,试求: (1)两光波分别形成的条纹间距; (2)两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。 2、在杨氏实验中,两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为100cm,当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时,发现屏上的条纹系移动了0.5cm,试决定该薄片的厚度。 3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中,若双棱镜材料的折射率为1.52,采用垂直的激光束(632.8nm)垂直照射双棱镜,问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。 4、在洛埃镜干涉实验中,光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m,光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。洛埃镜长为40cm,置于光源和屏的中央。(1)确定屏上看见条纹的区域大小;(2)若波长为500nm,条纹间距是多少?在屏上可以看见几条条纹? 5、在杨氏干涉实验中,准单色光的波长宽度为0.05nm,

平均波长为500nm ,问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失?设玻璃的折射率为1.5。 6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’,双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。设光源发出的光波波长为550nm ,试决定光源的临界宽度和许可宽度。 7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ,太阳光的平均波长为550nm ,试计算地球表面的相干面积。 8、在平行平板干涉装置中,平板置于空气中,其折射率为1.5,观察望远镜的轴与平板垂直。试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。 9、在平行平板干涉装置中,若照明光波的波长为600nm ,平板的厚度为 2mm ,折射率为 1.5,其下表面涂上高折射率(1.5)材料。试问:(1)在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑?(2)由中心向外计算,第10个亮环的半径是多少?(f=20cm )(3)第10个亮环处的条纹间距是多少? P P ’

(完整版)物理光学-第一章习题与答案

v= 物理光学习题 第一章波动光学通论 、填空题(每空 2分) 1、. 一光波在介电常数为£,磁导率为卩的介质中传播,则光波的速 度 【V 1】 【布儒斯特角】 t ],则电磁波的传播方 向 ____________ 。电矢量的振动方向 _______________ 【x 轴方向 y 轴方向】 4、 在光的电磁理论中,S 波和P 波的偏振态为 __________ ,S 波的振动方向为 ______ , 【线偏振光波 S 波的振动方向垂直于入射面】 5、 一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片,两个偏振片的透振方向夹角为 45°则通 过两偏振片后的光强为 ____________ 。 【I 0/4】 6、 真空中波长为入。、光速为c 的光波,进入折射率为 n 的介质时,光波的时间频率和波长 分别为 ______ 和 ________ 。 【c/入o 入o /n 】 7、 证明光驻波的存在的维纳实验同时还证明了在感光作用中起主要作用是 __________ 。 【电场E 】 &频率相同,振动方向互相垂直两列光波叠加,相位差满足 _____________ 条件时,合成波为线偏 振光波。 【0或n 】 9、 会聚球面波的函数表达式 ____________ 。 A -ikr 【E(r) e 】 r 10、 一束光波正入射到折射率为 1.5的玻璃的表面,则 S 波的反射系数为 _____________ , P 波 2、一束自然光以 入射到介质的分界面上,反射光只有 S 波方向有振动。 13 10 3、一个平面电磁波波振动表示为 E x =E z =0, E y =cos[2

高中物理光学知识点总结

二、学习要求 1、知道有关光的本性的认识发展过程:知道牛顿代表的微粒、惠更斯的波动说一直到光的波粒二象性这一人类认识光的本性的历程,懂得人类对客观世界的认识是不断发展不断深化的。 2、知道光的干涉:知道光的干涉现象及其产生的条件;知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特征,会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射:知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件,知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特征区别。 3、知道电磁场,电磁波:知道变化的电场会产生磁场,变化的磁场会产生电场,变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场;知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的传播;知道电磁波对人类文明进步的作用,知道电磁波有时会对人类生存环境造成不利影响;从电磁波的广泛应用认识科学理论转化为技术应用是一个创新过程,增强理论联系实际的自觉性。知道光的电磁说:知道光的电磁说及其建立过程,知道光是一种电磁波。 4、知道电磁波波谱及其应用:知道电磁波波谱,知道无线电波、红外线、紫外线、X 射线及γ射线的特征及其主要应用。 5、知道光电效应和光子说:知道光电效应现象及其基本规律,知道光子说,知道光子的能量与光学知识点其频率成正比;知道光电效应在技术中的一些应用 6、知道光的波粒二象性:知道一切微观粒子都具有波粒二象性,知道大量光子容易表现出粒子性,而少量光子容易表现为粒子性。 光的直线传播.光的反射 二、光的直线传播 1.光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播,各种频率的光在真空中传播速度:C =3×108m/s ; 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度,即 v

物理光学-第二章(仅)习题

物理光学习题库——光的干涉部分 一、选择题 1. 下列哪一个干涉现象不属于分振幅干涉? A. 薄膜干涉 B.迈克尔逊干涉 C.杨氏双缝干涉 D.马赫-曾德干涉 2. 平行平板的等倾干涉图样定域在 A. 无穷远 B.平板上界面 C.平板下界面 D.自由空间 3. 在双缝干涉试验中,两条缝的宽度原来是相等的,若其中一缝的宽度略变窄,则 A.干涉条纹间距变宽 B. 干涉条纹间距变窄 C.不再发生干涉现象 D. 干涉条纹间距不变,但原来极小处强度不再为0 4. 在杨氏双缝干涉实验中,相邻亮条纹和相邻暗条纹的间隔与下列的哪一种因素无关? A.光波波长 B.屏幕到双缝的距离 C. 干涉级次 D. 双缝间隔 5. 一束波长为λ的单色光从空气中垂直入射到折射率为n的透明薄膜上,要使反射光得到干涉加强,薄膜厚度应为 A.λ/4 B.λ/4n C. λ/2 D. λ/2n 6. 在白炽灯入射的牛顿环中,同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是 A.由里向外 B.由外向里 C. 不变 D. 随机变化 7. 一个光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖,用波长为500nm的单色光垂直照明,看到的反射光干涉条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切,则工 件的上表面缺陷是 A.不平处为凸起,最大高度为250nm B.不平处为凸起,最大高度为500nm C.不平处为凹槽,最大高度为250nm D. 不平处为凹槽,最大高度为500nm 8. 在单色光照明下,轴线对称的杨氏干涉双孔装置中,单孔屏与双孔屏的间距为1m,双孔屏与观察屏的间距为2m,装置满足远场、傍轴近似条件,屏上出现对比度K=0.1的等间隔干涉条纹,现将双孔屏沿横向向上平移1mm,则 A. 干涉条纹向下平移2mm B. 干涉条纹向上平移2mm C. 干涉条纹向上平移3mm D. 干涉条纹不移动 9. F-P腔内间距h增加时,其自由光谱范围Δλ A. 恒定不变 B. 增加 C. 下降 D. =0 10. 把一平凸透镜放在平玻璃板上,构成牛顿环装置,当平凸透镜慢慢向上平移时,由反射光形成的牛顿环 A. 向中心收缩,条纹间隔不变 B. 向中心收缩,环心呈明暗交替变化 C. 向外扩张,环心呈明暗交替变化 D. 向外扩张,条纹间隔变大 11. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中,垂直光线方向放入折射率为n、厚度为h的透明介质片,放入后,两路光束光程差的改变量为 A. 2(n-1)h B. 2nh C. nh D. (n-1)h 12. 在楔形平板的双光束干涉实验中,下列说法正确的是 A. 楔角越小,条纹间隔越宽; B. 楔角一定时,照射波长越长,条纹间隔越宽 C. 局部高度变化越大,条纹变形越严重 D. 形成的干涉属于分波前干涉 13. 若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中,则干涉条纹会 A. 不变 B. 变密集 C.变稀疏 D.不确定 14. 若想观察到非定域干涉条纹,则应选择

初二物理上册:物理光学知识点

初二物理上册:物理光学知识点 光学中研究光的本性以及光在媒质中传播时各种性质的学科。物理光学过去也称“波动光学”,从光是一种波动出发,能说明光的干涉、衍射和偏振等现象。而在赫兹用实验证实了麦克斯韦关于光是电磁波的假说以后,物理光学也能在这个基础上解释光在传播过程中与物质发生相互作用时的部分现象,如吸收,散射和色散等,而且获得一定成功。但光的电磁理论不能解释光和物质相互作用的另一些现象,如光电效应、康普顿效应及各种原子和分子发射的特征光谱的规律等;在这些现象中,光表现出它的粒子性。本世纪以来,这方面的研究形成了物理光学的另一部门“量子光学”。 【杨氏干涉实验】 杨格于1801年设法稳定两光源之相位差,首次做出可见光之干涉实验,并由此求出可见光波之波长。其方法是,使太阳光通过一挡板上之小孔使成单一光源,再使此单一光源射到另一挡板上,此板上有两相隔很近的小孔,且各与单光源等距离,则此两同相位之两光源在屏幕上形成干涉条纹。因为通过第二挡板上两小孔之光因来自同一光源,故其波长相等,并且维持一定的相位关系(一般均维持同相),因而能在屏幕上形成固定不变的干涉条纹。若X为屏幕上某一明(或暗)条纹与中心点O的距离,D 为双孔所在面与屏幕之间的距离,2a为两针孔S1,S2间之距离(通常小于1毫米),λ为S光源及副光源S1、S2所发出的光之波长。两光源发出的两列光源必然在空间相迭加,在传播中两波各有各的波峰和波谷。当两列波的波峰和波峰或波谷和波谷相重叠之点必为亮点。这些亮点至S1与S2的光程差必为波长λ的整数倍。在两列波的波峰与波谷相重叠之点必为暗点,这些暗点至S1与S2的光程差必为波长λ/2的整数倍。 【薄膜干涉】 水面上的薄层油膜,机动车在潮湿柏油道上所遗留下来的油迹,或是肥皂泡等,都会在白光中出现灿烂的彩色。所有上述的各例中,均是由薄膜干涉现象引起的。若将一用金属细丝制成的矩形框架,浸以肥皂水形成一层薄膜,然后用弧光灯的白光或阳光照射于其上,就呈现出典型的薄膜干涉。其中一部分是由反射光产生的干涉条纹,而其余的则从皂液膜中透过去。此时从反射光中可以看到许多与水平框架上缘平行

初二物理光学知识点大汇总

光学复习 1、光现象:包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2、光源:能够发光的物体叫做光源。 ●光源按形成原因分,可以分为自然光源和人造光源。 例如,自然光源有太阳、萤火虫等,人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。 ●月亮不是光源,月亮本身不发光,只是反射太阳的光。 3、光的直线传播:光在真空中或同一种均匀介质中是沿直线传播的,光的传播 不需要介质。 大气层是不均匀的,当光从大气层外射到地面时,光线发了了弯折(海市蜃楼、早晨看到太阳时,太阳还在地平线以下、星星的闪烁等) ①激光准直. 排直队要向前看齐. 打靶瞄准 ②影的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,由于光是沿直线传播的,所 以在不透光的物体后面,光照射不到,形成了黑暗的部分就是影。 ③日食月食的形成 日食的成因:当月球运行到太阳和地球中间时,并且三球在一条直线上,太阳光沿直线传播过程中,被不透明的月球挡住,月球的黑影落在地球上,就形成了日食. 月食的成因:当地球运行到太阳和月球中间时,太阳光被不透明的地球挡住,地球的影落在月球上,就形成了月食. 如图:在月球后 1的位置可看到日全食, 在2的位置看到日偏食, 在3的位置看到日环食。 3 2 ④小孔成像:小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像, 其像的形状与孔的形状无关。像可能放大,也可能宿小。 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间,屏幕上就会形成物的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板,像的大小也会随之发生变化。 这种现象反映了光沿直线传播的性质。

小孔成像原理: 光在同一均匀介质中,不受引力作用干扰的情况下沿直线传播 根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之 比。 4、光线:用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。(光线是假想的, 实际并不存在) 光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型,建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 5、光速:光在不同物质中传播的速度一般不同,真空中最快. 这表明光的传播速度比声音快. (2)光年是长度的单位,1光年表示光在1年时间所走的路程,1光年=3×108 米/秒×365×24×3600秒=9.46×1015米 注意:光年不是时间的单位。 二、光的反射 反射:光在两种物质的交界面处会发生反射。 1. 探究实验:探究光的反射规律 【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF 竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON 垂直于镜面,如图2-2所示。 一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O 点,经平面镜的反射,沿另一个方向 射出,在纸板上用笔描出入射光EO 和反射光OF 的径迹。改变光束的入射方向,重做一次。换另一种颜色的笔,记录光的径迹。 取下纸板,用量角器测量NO 两侧的角i 和r 。 【实验表格】 角i 角r 第一次 入射光线 图2-2 反射光线 N F E O i r 入射光线 E N F i r 反射光线 图2-3

多光束干涉研究

i 极小转角的多光束干涉在线测量 引言:文章就极小转角的测量提出利用F-P干涉仪的想法。利用光学器件具有误差小测量精度优势,探究了利用现有的F-P干涉仪原理,并在此基础上进一步改进,进而实现其精确测量极小转角的目的。关键字:极小转角多光束干涉在线测量。 下图为F-P干涉仪的简易图 1.多光束干涉 由于F-P干涉仪利用分振幅多光束干涉,所以先对多光束干涉进行理论推导。利用透明薄透镜的第一个表面和第二个表面对光波的依次反射,将入射光的振幅分为若干部分,并由各部分光波再次相遇产生干涉。

假设入射光波的振幅为A,薄膜上下表面对光波的振幅反射比分 别为r 1、r' 2 (外表面反射)和r' 1 和r 2 (内表面反射),相应的振 幅投射比分别为t 1、t' 2 (自外向内)和t' 1 、t 2 (自内向外),则 反射光波的振幅依次为r 1A,r 2 t 1 t' 1 A,r2 2 r' 1 t 1 t' 1 A , r3 2r2' 1 t 1 t' 1 A … 透射光波的振幅依次为t 1t 2 A,r 2 r' 1 t 1 t 2 A,r2 2 r2' 1 t 1 t 2 A, r3 2r3' 1 t 1 t 2 A,… 若n 1 =n 2 ,则r 1 =r' 2 =r, r 2 = r' 1 =r', t 1 = t' 2 =t'。i 1 =i' 2 =i。 于是根据斯托克斯倒易关系(|r|=|r'|,r2+tt'=1)得 反射光波振幅:rA,r(1-r2)A,r3(1-r2)A,r5(1-r2)A,; 透射光波振幅:(1-r2)A,r2(1-r2)A,r4(1-r2)A, r6(1- r2)A, 若振幅反射比r比较小,则多次反射可以忽略,这时只需要考虑前两束反射光和透射光的影响,从而可以使薄膜多光束干涉简化为双光束干涉,而且两束反射光波振幅近似相等,干涉图样的衬比度近似等于1;两束投射光光波振幅相差较大,其干涉图样衬比度小于1。 若振幅反射比r比较大,则相邻反射光合投射光光波振幅相差不大,各光束对叠加的贡献不可忽略,薄膜干涉变为不等强度的多光束干涉,这正是我们要研究的问题。

物理光学第二章答案

物理光学第二章答案

第二章光的干涉作业 1、在杨氏干涉实验中,两个小孔的距离为1mm,观察屏离小孔的垂直距离为1m,若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波,试求: (1)两光波分别形成的条纹间距; (2)两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。 2、在杨氏实验中,两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为100cm,当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时,发现屏上的条纹系移动了0.5cm,试决定该薄片的厚度。 3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中,若双棱镜材料的折射率为1.52,采用垂直的激光束(632.8nm)垂直照射双棱镜,问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。 4、在洛埃镜干涉实验中,光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m,光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。洛埃镜长为40cm,置于光源和屏的中央。(1)确定屏上看见条纹的区域大小;(2)若波长为500nm,条纹间距是多少?在屏上可以看见几条条纹? 5、在杨氏干涉实验中,准单色光的波长宽度为0.05nm,

平均波长为500nm ,问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失?设玻璃的折射率为1.5。 6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’,双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。设光源发出的光波波长为550nm ,试决定光源的临界宽度和许可宽度。 7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ,太阳光的平均波长为550nm ,试计算地球表面的相干面积。 8、在平行平板干涉装置中,平板置于空气中,其折射率为1.5,观察望远镜的轴与平板垂直。试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。 9、在平行平板干涉装置中,若照明光波的波长为600nm ,平板的厚度为 2mm ,折射率为1.5,其下表面涂上高折射率(1.5)材料。试问:(1)在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑?(2)由中心向外计算,第10个亮环的半径是多少?(f=20cm )(3)第10个亮环处的条纹间距是多少? P P r 2 r 1 50cm S 2 S 1 d h

高中物理光学知识点总结 (1)

第十一单元光的性质一、知识结构 二、学习要求 1、知道有关光的本性的认识发展过程:知道牛顿代表的微粒、惠更斯的波动说一直到光的波粒二象性这一人类认识光的本性的历程,懂得人类对客观世界的认识是不断发展不断深化的。 2、知道光的干涉:知道光的干涉现象及其产生的条件;知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特征,会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射:知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件,知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特征区别。 3、知道电磁场,电磁波:知道变化的电场会产生磁场,变化的磁场会产生电场,变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场;知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的传播;知道电磁波对人类文明进步的作用,知道电磁波有时会对人类生存环境造成不利影响;从电磁波的广泛应用认识科学理论转化为技术应用是一个创新过程,增强理论联系实际的自觉性。知道光的电磁说:知道光的电磁说及其建立过程,知道光是一种电磁波。 4、知道电磁波波谱及其应用:知道电磁波波谱,知道无线电波、红外线、紫外线、X射线及 射线的特征及其主要应用。 5、知道光电效应和光子说:知道光电效应现象及其基本规律,知道光子说,知道光子的能量与光学知识点其频率成正比;知道光电效应在技术中的一些应用 6、知道光的波粒二象性:知道一切微观粒子都具有波粒二象性,知道大量光子容易表现出粒子性,而少量光子容易表现为粒子性。 光的直线传播.光的反射 二、光的直线传播

1.光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播,各种频率的光在真空中传播速度:C =3×108m/s ; 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度,即 v

左边方解石晶体中的o 光(折射率' 1.6584o n n ==)进入到右边方解石晶体中变成了e 光(该e 光的偏振方向与光轴平行,折射率" 1.4864e n n ==);左边方解石晶体中的e 光(该e 光的偏振方向与光轴平行,折射率" 1.4864e n n ==)进入到右边方解石晶体中变成了o 光(折射率' 1.6584o n n ==)。 在两块方解石晶体的分界面上,应用折射定律有 2211sin arcsin 18.7842sin sin sin sin sin arcsin 13.4134o e o e e o e o n n n n n n n n αθαθαθαθ???==? ?=???????=????== ????? o o 在右边方解石晶体与空气的界面上,应用折射定律有 ()()()()24241313sin arcsin 2.9598sin sin sin sin sin arcsin 2.3587e e o o n n n n n n n n θαθθαθαθθαθθ???-==????-=???????-=??-???==?????? o o 所以出射光的夹角'34 5.3185519γθθ=+=≈o o 3、若将一线偏振光入射到以光束为轴、以角速度0ω转动的半波片上,出射光的偏振态如何其光矢量如何变化 答案:

物理光学知识点汇总

物理光学知识点汇总 一、 名词:(共41个) 1、 全 反 射:光从光密介质入射到光疏介质,并且当入射角大于临界角时,在两个不同介质的分界面上,入射光全部返回到原介质中的现象,就叫全反射。 2、 折射定律:①折射光位于由入射光和法线所确定的平面内。 ②折射光与入射光分居在法线的两侧。 ③折射角与入射角满足:n n I I '='sin sin 。 3、 瑞利判据:(注:考试时答哪个都对) 定义一:一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一点物衍射图样的第一极小重合,作为光学系统的分辨极限,认为此时系统恰好可以分辨开两个点物,称此分辨标准为瑞利判据。 定义二:两个波长的亮条纹只有当它们合强度曲线中央极小值低于两边极大值的0.81时才能被分辨开。 4、 干 涉:在两个(或多个)光波叠加的区域,某些点的振动始终加强,另一些点的振动始终减弱,形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象。 5、 衍 射:通俗的讲,衍射就是当入射光波面受到限制后,将会背离原来的几何传播路径,并呈现光强不均匀分布的现象。 6、 倏 逝 波:沿着第二介质表面流动的波。 7、 光拍现象:光强随时间时大时小变化的现象。 8、 相干光束会聚角:对应干涉场上某一点P 的两支相干光线的夹角)(ω。 9、 干涉孔径角:对于干涉场某一点P 的两支相干光线从光源发出时的张角)(β。 10、 缺级现象:当干涉因子的某级主极大值刚好与衍射因子的某级极小值重合,这些主极大值就被调制为零,对应级次的主极大就消失了,这种现象就是缺级。 11、 坡印亭矢量(34、辐射强度矢量):它表示单位时间内,通过垂直于传播方向的, 单位面积的电磁能量的大小。它的方向代表的是能量流动的方向,B E S ?=μ 1。 12、 相干长度:对于光谱宽度为λ?的光源而言,能够发生干涉现象的最大光程差。 13、 发光强度:辐射强度矢量的时间平均值)(I 。 14、 全偏振现象(15、布儒斯特角):当入射光是自然光,入射角满足o 9021=+θθ时, 0=P r ,0≠s r ,即反射光中只有S 波,没有P 波,这样的现象就叫全偏振现象。此时的入射角即为布儒斯特角B θ,1 2 tan n n B = θ 16、马吕斯定律:从起偏器出射的光通过一检偏器,透过两偏振器后的光强I 随两器件透光轴的夹角θ而变化,即θ20cos I I =称该式表示的关系式为马吕斯定律。 17、 双 折 射:一束光射向各向异性的介质中,分为两束的现象。 18、 光栅的色分辨本领:指可分辨两个波长差很小的谱线的能力。mN A =?= )(λλ ,

多光束干涉

第四章多光束干涉 4.1 法布里-珀罗(F-P)标准具两反射面的反射系数为0.8944,求(1)条纹的位相差半宽度; (2)条纹精细度。 4.2 分别计算R=0.5, 0.8, 0.9, 0.98时,F-P标准具条纹的精细度。 4.3 F-P标准具的间隔h=2mm,所使用的单色光波长λ=632.8nm,聚焦透镜的焦距f=30cm,试求条纹图样中第5个环条纹的半径。(设条纹图样中心正好是一亮点。) 4.4 将一个波长稍小于600nm的光波与一个波长为600nm的光波在F-P干涉仪上进行比较。当F-P干涉仪两镜面间距离改变1.5mm时,两光波的条纹系就重合一次,试求未知光波的波长。 4.5 F-P标准具的间隔为2.5mm,问对于λ=500nm的光,条纹系中心的干涉级是多少?如果照明光波包含波长500nm和稍小于500nm的两种光波,它们的环条纹距离为1/100条纹间距,问未知光波的波长是多少? 4.6 F-P标准具两镜面的间隔为0.25mm,标准具产生的λ1谱线的干涉环系中第2环和第5环的半径为2mm和3.8mm,λ2谱线的干涉环系中第2环和第5环的半径分别为2.1mm和 3.85mm。两谱线的平均波长为500nm,试决定两谱线的波长差。 4.7 在4.3题中,如果标准具两镜面的反射率为R=0.98,(1)标准具所能测量的最大波长差是多少?(2)所能分辨的最小波长差是多少? 4.8 已知汞同位素在绿光的四条特征谱线的波长分别为546.0753nm, 546.0745nm, 546.0734nm, 546.0728nm,它们分别属于汞的同位素Hg198, Hg200, Hg202, Hg204。问用F-P标准具分析这一结构时,如何选取标准具的间隔?(设标准具两镜面的反射率R=0.9。) 4.9 如果把激光器的谐振腔看作为一个F-P标准具,激光器的腔长h=0.5m,两反射镜的反射率为R=0.99,试求输出激光的频率间隔和线宽(设气体折射率n=1,输出谱线的中心波长λ=632.8nm)。 4.10λF-P干涉仪两反射镜的反射率为0.5,试求它的最大透射率和最小透射率。若干涉仪为一折射率为n=1.6的玻璃平板所代替,最大透射率和最小透射率又是多少?(不考虑系统的吸收。) 4.11 在上题中,若考虑到干涉仪镜面的吸收,其吸收率为0.05,试求干涉仪最大透射率和最小透射率。 4.12 如图所示,F-P标准具两镜面的间隔为1cm,在其两侧各放一个焦距为15cm的准直透镜L1和会聚透镜L2。直径为1cm的光源(中心在光轴上)置于L1的焦平面,光源发射波长为589.3nm的单色光;空气的折射率为1。(1)计算L2焦点处的干涉级。在L2的焦面上能观察到多少个亮条纹?其中半径最大条纹的干涉级和半径是多少?(2)若将一片折射率为1.5,厚为0.5mm的透明薄片插入标准具两镜面之间,插至一半位置,干涉环条纹将发生怎样的变化?

物理光学梁铨廷版习题答案

第一章光的电磁理 论 1.1在真空中传播的平面电磁波,其电场表示为Ex=0,Ey=0,Ez=(102)Cos[π× 1014(t?x c )+π 2 ],(各 量均用国际单位),求电磁波的频率、波长、周期和初相位。 解:由Ex=0,Ey=0,Ez=(102)Cos[π× 1014(t?x c )+π 2 ],则频 率υ= ω 2π =π×10 14 2π =0.5× 1014Hz,周期T=1/υ=2×10-14s,初相位φ0=+π/2(z=0,t=0),振幅A=100V/m, 波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。 1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0,Ey=2Cos[2π×1014(z c ?t)+π 2 ],Ez=0,求:(1)该电磁波的振幅,频率,波长和原点的初相位是多少?(2)波的传播和电矢量的振动取哪个方向?(3)与电场相联系的磁场B的表达式如何写? 解:(1)振幅 A=2V/m,频率υ=ω 2π = 2π×1014 2π =1014Hz,波长 λ=c υ =3×108 10 =3×

10?6m ,原点的初相位φ0=+π/2;(2)传播沿z 轴,振动方向沿y 轴;(3)由B =1 c (e k ???? ×E ? ),可 得By=Bz=0,Bx=2 c Cos [2π×1014(z c ? t)+π 2] 1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0,Ez=0, Ex=102Cos [π× 10 15 (z 0.65c ?t)],试 求:(1)光的频率;(2)波长;(3)玻璃的折射率。 解: (1) υ =ω 2π= π×1015 2π =5×1014 Hz ; (2)λ= 2πk = 2ππ×10/0.65c =2×0.65×3×108 1015 m = 3.9×10?7m =390nm ; (3)相速度v=0.65c ,所以折射率n=c v =c 0.65c ≈1.54 1.4写出:(1)在yoz 平面内沿与y 轴成θ角的k ? 方 向传播的平面波的复振幅;(2)发散球面波和汇聚球面波的复振幅。 解:(1)由E ?=A ? exp(ik ? ?r ? ),可得E ?=A ? exp?[ik (ycosθ+zsinθ)]; (2)同理:发散球面波E ?(r ,t)=A r exp?(ikr )=

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