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
A. 单色扩展光源
B.单色点光源
C. 白光扩展光源
D. 白光点光源
15. 将一金属丝置于两块玻璃平板之间，构成如图所示的结构，
当在A点施加一个均匀增加的力F时，下列说法正确的是
A.条纹间隔逐渐增大
B.条纹数量逐渐变多
C.干涉条纹级次
D.条纹向级次低的方向移动
16. 由A、B两只结构相同的激光器发出的激光具有非常接近的强度、波长及偏振方向，这两束激光
A. 相干
B.不相干
C.可能相干
D.无法确定
17. 下列干涉现象不属于分振幅干涉的是
A. 薄膜干涉
B.迈克尔逊干涉
C. 马赫-增德尔干涉
D.菲涅尔双棱镜干涉
18. 有关平行平板的多光束干涉，下列说法正确的是
A. 干涉形成的条件是在平板的内表面镀增透膜
B.透射场的特点是在全亮的背景上得到极细锐的暗纹
C.膜层的反射率越低，透射场的亮纹越细锐
D. 透射场亮纹的光强等于入射光强
19.镀于玻璃表面的单层增透膜，为了使增透效果好，膜层材料的折射率应该（）
A.大于玻璃折射率
B.等于玻璃折射率
C.介于玻璃折射率与空气折射率之间
D. 等于空气折射率
E. 小于空气折射率
二、填空题
1. 干涉条纹对比度表达式为，其取值范围是，两列相干简谐波叠加时，两列波的振幅比为1:3时，则干涉条纹对比度为。
2. 干涉的三个基本条件是。
3. 光源的相干长度与相干时间的关系是，相干长度越长，说明光源的时间相干性。
4. 获得相干光的方法有和，杨氏双缝干涉属于，牛顿环属于。
5. 迈克尔逊干涉仪的可移动反射镜移动了0.310mm，干涉条纹移动了1250条，则所用的单色光的波长为。
6. 牛顿环实验中所观察的条纹属于（填写“等倾或等厚”）干涉条纹，干涉条纹从中心向外，干涉级次（填写“增大或减小”）。
7. 某种放电管产生的镉（Cd）红光，其中心波长λ=644nm，相干长度Lc=200mm，求镉红光的线宽Δλ为，频宽Δυ为。
8. 氪红线波长为605.7nm，谱线宽度为Δλ=0.0047nm，则它的相干长度为，相干时间为。
9. 一束波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明膜中，要使透射光加强，则膜的厚度至少为。
10. 在杨氏双缝实验中，缝距为0.45mm，缝与屏的距离为1.2m，测得10个亮条纹之间的距离时1.5cm，则光源的波长为。
11. 用波长为600nm的单色光垂直照射一玻璃楔时，发现干涉条纹出现局部弯曲，测得此时Δe=0.2e，设玻璃的折射率为1.5，则玻璃楔的局部厚度变化为。
12. 有两个波长在600nm附近相差1nm，要用法布里—珀罗干涉仪把它们分辨开，设反射率为0.95，则干涉仪两平面镜之间的间隔应为。
13. 利用等厚干涉条纹测量楔角时，所用光波波长为600nm，已知楔形板材料的折射率为
n=1.52，在长为5cm的范围内刚好有15个条纹间隔，则楔角的大小为rad。
14. 在折射率为n=1.55的玻璃表面镀一层折射率为n1=1.38的氟化镁增透膜，当入射光波为550nm时，则膜的厚度至少为。（按照正入射考虑）
15. 某一光源发射中心波长为600nm的光波，原子发射时间为10-9s，则光源发出光波的波长宽度为nm。
16. 光的干涉和衍射现象反映了光性质，光的偏振现象说明光波是波。
三、简答题
1. 获得相干光的方法有哪几种？
2. 等倾干涉条纹和牛顿环有何异同？在实验中如何区分这两种干涉图样？
3. 迈克尔逊干涉是常见的光学仪器，请画出它的平面结构图，说明各个元件的作用，结合图解释为什么可以用面光源，讨论干涉条纹的特征。
4. 在牛顿环装置的透镜（n1）与平板（n2）之间，充入液体（n3），且n1 5. 为什么厚的薄膜不能观察到干涉条纹？如果薄膜的厚度很薄（远小于入射光波长），则能否观察到干涉条纹？ 6.为什么白光下,只有很薄的膜才能呈现彩色，而普通玻璃则看不到? 7.吹起的小肥皂泡往往是无色的，当吹大到一定程度后会出现随肥皂泡增大而改变的色彩，当肥皂泡很薄时（破裂前的瞬间）会变得暗而无色，为什么？ 8.在杨氏双孔干涉实验中，小孔S沿着平行于s1和s2的连线方向上下移动,干涉条纹是否有变化,将怎样变化？如果小孔S沿着垂直于两孔连线方向前后移动,干涉条纹是否有变化？为什么？ 9.多光束干涉和双光束干涉有何异同？为什么多光束干涉多采用透射光干涉，而双光束干涉采用反射光干涉？请从干涉装置、干涉条纹形状、定域位置等方面回答。 10.提高法布里-珀罗干涉仪的分辨本领的方法是什么？ 11.在杨氏双缝干涉实验中，两缝的宽度会对干涉条纹间距产生影响吗？如果双缝彼此稍微移近，干涉条纹有何变化？ 12.平行平板的等倾干涉条纹定域在什么位置？楔形板的等厚干涉条纹定域在什么位置？ 13.太阳光垂直入射到厚度为815nm、折射率为1.33的肥皂泡表面上（肥皂泡两面皆为空气），问可见光波中哪些波长将反射干涉相长？ 14.在泰曼干涉仪中，半透半反的分光镜没有镀膜，观察屏上视场内有8个同心暗环，且圆环中心是暗斑。移动两个反射镜之一，看到暗环扩展，并在中心一一出现6个暗环，此时，视场内共有16个暗环。问：此干涉条纹是等倾条纹还是等厚条？条纹中心对应的光程差和波长的关系式是什么？反射镜按什么相对方向移动？ 四、计算题 1. 在杨氏干涉实验中，双缝间距为1mm，离观察屏1m，用钠黄光做光源，它发出两种波长的单色光，λ1=589.0nm和λ2=589.6nm，则两种单色光的第5级亮纹之间的间隔为多少？ 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，用一片折射率为1.6的透明玻璃贴住其中一个小孔，发现屏上的条纹移动了0.5cm，试确定该薄片的厚度。 3. 在杨氏双缝干涉的双缝后面分别放置折射率分别为n1=1.4和n2=1.7的两块厚度相同的玻璃片，则原来的中央极大所在的位置被第5级亮条纹所占据，设入射光波长为λ=480nm，求玻璃片的厚度h及条纹迁移方向。 4. 在杨氏双缝干涉实验中，入射光源的平均波长λ=0.6μm，?λ=10nm, 两缝间距为d=1mm，缝到观察屏的距离为D=1m.求干涉条纹的区域宽度，此区域一共有多少条纹? 5.在折射率为1.5的玻璃上，镀上折射率为1.35的透明介质膜，入射光波垂直于介质膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对λ1=600nm的光波干涉相消，对λ2=700nm的光波干涉相长，且在600-700nm没有别的波长出现最大限度相消或相长情形，试求所镀介质膜的厚度。 6. 在杨氏双缝干涉实验装置中，双缝间隔为0.5mm，接收屏距双缝1m，点光源距离双缝300mm，发射出500nm的单色光，试求（1）屏上干涉条纹的间隔；（2）若点光源由光轴向下平移2mm，屏上干涉条纹向什么方向移动？（3）若点光源发射出的光波为范围内的准单色光，求屏上能够看到的干涉极大的最高级次。 7. 一个长为30mm的充以空气的气室置于杨氏装置的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。继后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹系移动了25个条纹，已知照明光波长为λ=656.28nm，空气折射率为n0=1.000276。试求注入气室内气体的折射率。 8. 在照相物镜上通常镀上一层光学厚度为5λ/4（λ=550nm）的低折射率介质膜，问：（1）介质膜的作用是什么？（2）求此时可见光区（390-780nm）反射的最大波长，薄膜呈什么颜色？ 9. 迈克尔逊干涉仪可以用来精确测量单色光波长，调整仪器，使得观察到单色光照明下的等倾干涉条纹。如果把可移动臂移动了0.03164mm，条纹移动了100个，求单色光波长。 10. 用He-Ne激光照明迈克尔逊干涉仪，通过望远镜看到视场内有20个暗环，且中心是暗斑。然后移动反射镜M1，看到环条纹收缩，并且一一在中心消失了20个环，此时视场内只有10个暗环，试求：（1）M1移动前中心暗斑的干涉级次（设干涉仪分光板不镀膜）。（2）M1移动后第5个暗环的角半径。 11. 在折射率为1.5的玻璃上，镀折射率为1.35的透明介质薄膜，入射光波垂直于介质膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对λ1=600nm的光波干涉相消，对λ2=700nm的光波干涉相长，且在600-700nm之间没有别的波长出现最大限度相消或相长的情形，求所镀介质的厚度。 12. 在等倾干涉实验中，若照明光波的波长λ=600nm，平板的厚度h=2mm，折射率为n=1.5，其下表面涂有高折射率介质n H>1.5，问（1）在反射光方向观察到的圆条纹中心是暗还是亮？（2）由中心向外计算，第10个亮纹的半径是多少（观察望远物镜的焦距为20cm）？ 13. He-Ne激光器发出波长为632.8nm的单色光，垂直照射在两块平面玻璃片上，两玻璃片一边相互接触，另一边夹着一块云母片，形成一空气劈尖。测得50条暗条纹间距离为6.351mm，劈尖边到云母片的距离为30.313mm，求云母片的厚度。 14. F-P标准距的间隔为2.5mm，对于500nm的光，条纹系中心的干涉级次是多少？如果照明光波中包含平均波长为500nm的两种光波，且他们的环条纹距离为1/100条纹间距，则两种光波的波长差为多少？ 15. F-P标准具的间隔h=2mm，所使用的单色光波长为632.8nm，标准距两镜面的反射率R=0.98，求（1）标准距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？ 16.在洛埃镜实验中，点光源在平面镜上方2mm处，平面反射镜位于光源和观察屏正中间，镜长40cm，屏到光源的距离为1.5m，光波长为500nm。求（1）干涉条纹间距；（2）屏上干涉条纹的范围；（3）干涉条纹数目。 17. 用平均波长λ=500nm的准单色点光源做杨氏实验，已知S1S2=d=1mm，双缝屏与观察屏的距离为1m，欲使观察屏上干涉条纹区域宽度达10cm，问光源的光谱宽度Δλ不能超过多少？ 度为50cm的真空气室，端面与光线垂直。在观察到 干涉仪产生的条纹后，缓缓向气室D2充以某种气体， 最后发现条纹移动了112个，实验用光波长为500nm。 试计算该气体的折射率。 五、综合设计计算题 1. F-P标准距两镜面的间隔为1cm，在其两侧各放一个焦距为150mm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的焦平面上，光源为λ=589.3nm的单色光，设空气折射率为1。（1）计算L2焦点处的干涉级次，在L2的焦面上能看到多少个亮条纹？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，厚度为0.5mm 的透明薄片插入其间至一半位置，干涉环条纹应怎样变化？ 2.激光器的共振腔就是一个F-P标准具。一台氦氖激光器（λ=632.8nm）要求能分辨频率间隔为500MHz 两个震荡模式。（1）试问所需器件的色分辨本领多大？（2）设构成标准具的两平面镜的光强反射率R=0.99，问它们相距多远才能达到上述要求？ 3. 用单色自然光点光源作杨氏实验，P、P1和P2为理想偏振片，P1、P2的透振方向与P 的透振方向的夹角分别为ɑ和β，求屏幕上干涉条纹的衬比度。 4.假设科学家发现了一种新元素X，正常情况下其只发出一条单谱线的光，波长为λ=500nm；如果将该元素放到磁场中，则其单谱线分裂为强度相等的两条谱线，中心波长仍为λ，且两条谱线的波长差为Δλ。先采用理想的杨氏双缝干涉仪对X进行分析，双缝（或双孔）间距为5mm，观察屏离双缝（或小孔）的垂直距离为2m。在不加磁场时,观察屏上得到理想的清晰条纹，其条纹间距为多少？ 然后对X加上磁场，发现不再是理想的清晰条纹，条纹的清晰度发生周期性的变化；变化规律为：第0级最清晰，然后清晰度下降，直到第125级最不清晰；然后又逐渐清晰，直到第250级最清晰，以此重复。则可以估计出Δλ为多少？ 若在加磁场的情况下，采用平面波正入射透射光栅光谱仪对X进行分析，须在300衍射角度方向上的1级光谱级次观察到分裂的两条光谱线，则光栅线数N至少为多少，此时对应波长λ=500nm的光栅常数d为多大？ 1.林黛玉：三生石畔，灵河岸边，甘露延未绝，得汝日日倾泽。离恨天外，芙蓉潇湘，稿焚情不断，报汝夜夜苦泪。 2.薛宝钗：原以为金玉良缘已成，只待良辰，奈何君只念木石前盟，纵然艳冠群芳牡丹姿，一心只怜芙蓉雪。 3.贾元春：贤孝才德，雍容大度，一朝宫墙春不再，一夕省亲泪婆娑。昙花瞬息，红颜无罪，到底无常。 4.贾探春：虽为女流，大将之风，文采诗华，见之荡俗。诗社杏花蕉下客，末世悲剧挽狂澜，抱负未展已远嫁。 5.史湘云：醉酒卧石，坦荡若英豪，私情若风絮，嫁与夫婿博长安，终是烟销和云散，海棠花眠乐中悲。 6.妙玉：剔透玲珑心，奈何落泥淖，青灯古佛苦修行，高洁厌俗袅亭亭。可惜不测之风云，玉碎冰裂，不瓦全。 7.贾迎春：沉默良善，见之可亲，深宅冷暖，累遭人欺，腹中无诗情风骚，膺内缺气概魄力。空得金黄迎春名，可怜一载赴黄泉。 8.贾惜春：高墙白曼陀，冷水伴空门。孤寒寂立一如霜，如何能得自全法？狠心舍弃近身人。侯门金簪冰雪埋，海灯僻冷长弃世。 9.王熙凤：毒酒甘醇，罂粟灿艳，锦绣华衣桃花眼，眼明刀锋吊梢眉。何幸七窍玲珑心，只惜冷硬霜凝集。千机算尽，反误性命。 10.贾巧姐：七月七日，牵牛花开，绮罗金线裹绕成，家亡院坍落污地。幸有阴德济困危，得获余生农家栖。一亩薄田，岁月绵长。 11.李纨：寒梅立霜，春来朝气。本自名宦出，农家稻香自甘愿，忠贞侍亲犹清心。竹溪茅舍佳蔬，分畦田列落英，一世宁安。 12.秦可卿：花容柳腰，风情月韵。钗黛兼美太风流，袅娜温软惜早夭。荒唐言尽，辛酸泪流，引情凡世仙客来，红楼梦醒扶春归。 2. 陆雪琪只是微笑，深深凝视着他，这个在梦里萦绕了无数次的男子，许久之后，轻轻地，低低地道：“别管明天了，好吗？” 3. 清风一缕西南荡，风铃响，仙乐扬。碧水霓裳，共与灵犀晃。月映残鬓忆以往，襟又湿，欲断肠。探首出窗望迷茫，青云上，黑竹旁，翠影依依，拂袂试晨霜。笑语欢声起心浪，同心结，不能忘！ 4. 我半生说学，尽在相术，尤精于风水之相。这青云山乃是人间罕有灵地，我青云一门占有此山，日后必定兴盛，尔等决不可放弃。切记，切记！ 5. 风雨萧萧，天地肃杀，苍茫夜雨中，彷彿整个世间，都只剩下了这一处地方，只有他们两人。 6. 生则尚有希望，死则背信怯懦 7. 曾经的一抹绿，我会倾尽全部守护她 . 8. 这样的一生，又会有多少的事，或人，值得你这般不顾一切呢？ 9. 光阴如刀般无情，温暖你心的，是不是只有一双淡淡微笑的眼眸？你忘了么？多年之后，又或者另一个轮回沧桑？你记得的，又是什么？那空白的空虚就像回忆一样，怔怔的看着黑暗、远方。曾经的，我曾经拥抱过么？ 10. 天高云淡，蔚蓝无限，的确令人心旷神怡，可是，却怎比得上，深心处里那一个心爱女子的──一个微笑？ 11. 碧瑶：现在这些事，其实都是我的不是，是我瞒骗了他，所以我受什么责罚，也是应当的，但我绝不能背叛师门。 12. 暮雪千山，我不是一个人。 13. 师父，你别说了，弟子心里都早已想得清楚了。此事乃是天意，师父你自己也想不到的，何况当日最后时刻，虽然田师叔他老人家口不能言，但我心里清楚明白地感觉到他的心意，那一剑，田师叔也是要我出手的。 14. 陆雪琪：‘我当然在乎，若有可能，谁不愿长相厮守，谁不想天长地久？只是明知道难以达成，便不去想了吧！反正将来怎样，谁又知道，我却是终究不肯忘怀的。' 15. 若不是情到深处难自禁，又怎会柔肠百转冷如霜？也许真的拥抱了你。这个世界就从此不一样了吧。 16. 雨丝从夜空里落了下来，在黑暗的夜色中，在张小凡少年的眼里，仿佛带了几分温柔，甚至于他忽然觉得，这夜是美丽的，这雨是缠绵的，就连雨水打在竹叶上的清脆，也是动听的，响在了他灵魂深处。只因为在他身旁，有那样一个美丽女子，抬着头，带着七分青春二分欢喜乃至一分凄凉的美，怔怔出神地看着。这一场雨！ 17. 旧时沧桑过曾记否伤心人白发枯灯走天涯一朝寂寞换宿休 18. 那眼光在瞬间仿佛穿过了光阴，忘却了这周围熊熊燃烧的火焰，看到了当初少年时，曾经的过往。 19. 黑暗深渊里的回忆，仿佛和今日一模一样，像是重新回到了，那曾经天真的岁月。原来，这一个身影，真的是，从来没有改变过吗？那变的人，却又是谁？ 20. 在你绝望的时候，有没有人可以与你相伴？即使无路可走，还有人不曾舍弃吗？ 21. 一切，终究是要结束的。一切，仿佛也将要重新开始……日月旋转，穿梭不停，斗转星移，谁又看尽了人世沧桑？ 22. 那时候，我们身陷绝境，垂死挣扎，可是我却一直没有害怕过，当时若是就那样和你一起死了，我——我也心甘情愿！ 23. 原来，千百年的时光，还是抹不去深深的一缕伤怀么…… 24. 我知道你心里在想什么，师姐，你多半是骂我不知人事，不知这世道艰险，我心中所想所求，泰半都难有结果。其实我又何尝不知？若说心苦，我也曾的确为此苦过。只是，我却是想开了，人家说世难容，不可恕，而我终究不能如他一般，破门出家。但即便如此，我也只求心中有那么一个人可以相思，而且我还知道，他心中也有我，只要这般，我也就心满意足了。 25. 一剑斩龙，两界阴阳，三生合欢，四灵血阵，五婴圣骨，六和镜玄八卦幻，七朵痴情伤心瓣。八凶赤炎玄火鉴。 26. 碧瑶：你哪里会笨了？你聪明的紧！难怪我爹老是对我说，你这个人看似木讷，其实内秀的很。 27. 九幽阴灵，诸天神魔，以我血躯，奉为牺牲。三生七世，永堕阎罗，只为情故，虽死不悔。 28. 从小到大，不知道有多少人讨好我，送了多少奇珍异宝，可是……“她抬起头，凝视著张小凡的眼睛，轻轻道，”就算全天下的珍宝都放在我的眼前，也比不上你为我擦拭竹子的这只袖子。“ 29. 你心中苦楚，天知我知，我不能分担你的痛楚，便与你一道承担。总希望有一日，你能与心中爱人，欢欢喜喜在一起的-------陆雪琪语 30. 我从来都不苦的，师姐。从来师门传道，便是要我们无牵无挂，心境自在，参悟造化，以求长生，不是么？可是，我要长生做什么？ 31. 我不后悔，十年了，我心中还是记挂着你。如果可能，我情愿放弃一切，跟你一起到天涯海角。可是，终究是不可能了！ 第一章 波动光学通论 作业 1、已知波函数为：?? ? ???-?=-t x t x E 157 105.11022cos 10),(π，试确定其速率、波长和频率。 2、有一张0=t 时波的照片，表示其波形的数学表达式为 ?? ? ??=25sin 5)0,(x x E π。如果这列波沿负 x 方向以2m/s 速率运动， 试写出s t 4=时的扰动的表达式。 3、一列正弦波当0=t 时在0=x 处具有最大值，问其初位相为多少？ 4、确定平面波：?? ? ??-+ + =t z k y k x k A t z y x E ω14314 214 sin ),,,(的传播方向。 5、在空间的任一给定点，正弦波的相位随时间的变化率为 s rad /101214?π，而在任一给定时刻，相位随距离 x 的变化是 m rad /1046?π。若初位相是 3 π ，振幅是10且波沿正x 方向前进， 写出波函数的表达式。它的速率是多少？ 6、两个振动面相同且沿正x 方向传播的单色波可表示为： )](sin[1x x k t a E ?+-=ω，]sin[2kx t a E -=ω，试证明合成波的表达式可 写为?? ??? ???? ? ??+-?? ? ???=2sin 2cos 2x x k t x k a E ω。 7、已知光驻波的电场为t kzcoa a t z E x ωsin 2),(=，试导出磁场),(t z B 的表达式，并汇出该驻波的示意图。 8、有一束沿z 方向传播的椭圆偏振光可以表示为 )4 cos()cos(),(00π ωω--+-=kz t A y kz t A x t z E 试求出偏椭圆的取向 和它的长半轴与短半轴的大小。 9、一束自然光在30o 角下入射到空气—玻璃界面，玻璃的折射率n=，试求出反射光的偏振度。 10、过一理想偏振片观察部分偏振光，当偏振片从最大光强方位转过300时，光强变为原来的5／8，求 (1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比； (2)入射光的偏振度； (3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比； (4)当偏振片从最大光强方位转过300时的透射光强与最大光强之比． 11、一个线偏振光束其E 场的垂直于入射面，此光束在空气中以45o 照射到空气玻璃分界面上。假设n g =，试确定反射系数和透射系数。 12、电矢量振动方向与入射面成45o 的线偏振光入射到两种介质得分界面上，介质的折射率分别为n 1=1和n 2=。（1）若入射角为50o ，问反射光中电矢量与入射面所成的角度为多少？（2）若入射角为60o ，反射光电矢量与入射面所成的角度为多少？ 13、一光学系统由两片分离的透镜组成，两片透镜的折射率分别为和，求此系统的反射光能损失。如透镜表面镀上增透 《光学作图专题》 一、光的直线传播作图 1、请在图1、2中作出蜡烛AB在屏上所成的像A’B’（要求标出A’、B’）． 2、（1）如图3所示，画出点光源S照在不透明物体AB上在光屏MN上出现的影子． （2）如图4点A处有一电灯，画出立杆BC在地面上的影子． （3）如图5，路灯下站着小明和小红两人，请根据小明和小红的影长，标出图中路灯灯泡S的位置，要求画出光路图． 3、（1）如图6，用作图的方法，表示人眼所能看到的档板右侧范围大小，并在此范围中打上阴影线． （2）如图7“坐井观天，所见甚小”，请在图中用光路图作出井底之蛙“观天”的最大范围（井中没有水）（3）如图8甲所示，一束平行太阳光垂直水平地面MN射下，A为小铁球．标出小铁球A在图8甲中位置时，其影子A′在地面MN上的位置（用点表示即可）；若小球在竖直平面内沿图中圆形虚线轨迹运动，请在图8乙框中画出小球的影子在地面上运动的轨迹． 图3 图4 图5 图6 图7 图8 图1 图2 二、光的反射作图 4、在图9中，根据反射光线OB画出入射光线AO，并标出入射角． 5、（1）一束光线射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图10所示．请在答题卡中画出所需平面镜的位 置并标出入射角i和反射角r. （2）如图11所示，小华想利用一块平面镜使此时的太阳光坚直射入井中．请你通过作图标出平面镜的位置，并在图中标出反射角的度数． （3）如图12所示，小聪通过平面镜看到了小猫要偷吃鱼．请你在图中用箭头标出小聪看到小猫偷吃鱼时光的传播方向，并画出平面镜的位置． 6、（1）如图13所示，小张喜欢在家中养花，为了使客厅里花盆中的花能茁壮成长，小张想让室外太阳光照 射到盆中花上的B处．请你在图中把光路补充完整并画出过A点放置的平面镜．（2）如图14所示，A、B是镜前一点光源S发出的光线经平面镜M反射后的两条反射光线，请在图中利用反射规律标出点光源S和像点S′的位置，并完成反射光路图． 图9 图10 图11图12 图13 图14 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 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 ’ F F F F 光学作图题专练 （一）光的反射做图 1.一束光线射到平面镜上，与镜面夹角30°，将镜面沿顺时针方向旋转10°，则入射角的大小为________，反射光线与入射光线的夹角是________。 提示：光线与镜面夹角是30°，有A 、B 两种情况： 30 30 A B 2. 请你确定图中平面镜的位置 3.请你在黑箱中填入合适的镜面，并将光路补充完整 4、作出下列反射光路。 （二）光的折射作图 1.大致确定从水中S 点发出的光进入空气中的光路，并在图中画出来． 2. 一束光线AO 从玻璃斜射到玻璃和空气分界面上，（如图所示）请在图中作出该束光线在界面上的反射光线和折射光线的大致光路。 3. 如图所示，一条光线斜射到厚玻璃板上，试画出光线经过玻璃板上、下两个表面产生的折射光线的示意图． 4. 如图所示，一条光线斜射到垂直于水面放置的平面镜上，试画出反射光线及这条反射光线射入水中后的大致传播方向． 3、 潜在水中的人看岸上的物体比实际的物体变高了还是变矮了？作图说明。 （三）平面镜成像做图 1.如图所示，S 是一点光源，试作出反射光过点A 的光线。 2.如图所示是由发光点S 发出的光线经平面镜反射后的两条反射光线，请在图中确定发光点S 的位置 3．一束太阳光与水平面成60°角射入井中，要利用平面镜将阳光沿竖直方向照亮井底，平面镜与水 平面的夹角应为_______。 4、如图水平桌面上有一个小球向镜面滚去，要使平面镜中的像沿竖直方向下落，则镜面与桌面的夹角α＝______。 5、在图中S 为一光源，要使它发出的光线经镜面反射后通过P 点，试做出光路图。 6、如图所示，发光点S 在平面镜MN 中的像为S1，当平面镜转过一定角度后，它的像为S2，请你利用平面镜成像特点，画出转动后平面镜的大致位置。 7、如图，S1是发光点经平面镜所成的像，若将平面镜转动一个位置，发光点的像变成了S2试确定平面镜的新位置。 8.作出AB 物体在平面镜中所成的像。 9.作出潜望镜的光路图。 。 10.透镜作图题 1). 请完成光路图。 A S S P 物理光学练习题 一、选择题（每题2分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．物理老师在实验室用某种方法在长方形玻璃缸内配制了一些白糖水。两天后，同学们来到实验室上课，一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入白糖水，发现了一个奇特的现象：白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线，如图1所示。关于对这个现象的解释，同学们提出了以下猜想，其中能合理解释该现象的猜想是（） A．玻璃缸的折射作用 B．激光笔发出的光线未绝对平行 C．白糖水的密度不是均匀的，越深密度越大 D．激光笔发出的各种颜色的光发生了色散 2．某照相机镜头焦距为10cm，小刚用它来给自己的物理 小制作参展作品照相，当照相机正对作品从50cm处向 12cm处移动的过程中（） A．像变大，像距变大 B．像变大，像距变小 C．像先变小后变大，像距变大 D．像先变小后变大，像距变小 3．关于平面镜成像，下列说法正确的是（） A．物体越大，所成的像越大 B．物体越小，所成的像越大 C．物体离平面镜越近，所成的像越大 D．平面镜越大，所成的像越大 4．人的眼睛像一架照相机，物体经晶状体成像于视网膜上。对于近视眼患者而言，远处物体成像的位置和相应的矫正方式是（） A．像落在视网膜的前方，需配戴凸透镜矫正 B．像落在视网膜的前方，需配戴凹透镜矫正 C．像落在视网膜的后方，需配戴凸透镜矫正 D．像落在视网膜的后方，需配戴凹透镜矫正 5．历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是（）A．伽利略 B．牛顿 C．焦耳 D．瓦特 6．目前城市的光污染越来越严重，白亮污染是较普遍的一类光污染。在强烈阳光照射下，许多建筑的玻璃幕墙、釉面瓷砖、磨光大理石等装饰材料，都能造成白亮污染。形成白亮污染的主要原因是（） A．光的直线传播 B．镜面反射 C．漫反射 D．光的折射 7．用放大镜观察彩色电视画面，你将看到排列有序的三色发光区域是（）A．红、绿、蓝 B．红、黄、蓝 C．红、黄、紫 D．黄、绿、紫 8．如图2是某人观察物体时，物体在眼球内成像示意图，则该人所患眼病和矫正时应配制的眼镜片分别是（） A．远视凹透 B．远视凸透镜 1.在真空中传播的平面电磁波，其电场为0=x E ，0=y E ， ]2 )(10cos[10014ππ+-?=c x t E z ，问：（1）该电磁波的频率、波长、振幅和原点的初位相为多少？（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？ 2．平面电磁波在真空中沿x 方向传播，Hz 14104?=ν，电场振幅为m V /14.14，若振动平面与xy 面成45 度，写出E 和B 的表达 式。 3．已知k ,ω，ABC O -为一正方体，分别求沿OC OB OA ,,方向传播的平面波的实波函数、复振幅及z y x ,,方向的空间频率和空间周期。 4.有3列在xz 平面内传播的同频率单色平面波，其振幅分别为：321,,A A A ，传播方向如图，若设振幅比为1：2：1，21θθ=，求xy 平面上的光强分布（假设初相位均为0）。 5. 维纳光驻波试验中，涂有感光乳剂的玻璃片的长度为1cm ，起一端与反射镜接触，另一端与反射镜面相距10m μ，测出感光片上两个黑纹的间距为250m μ，求所用光波波长。 6．确定正交分量由下面两式表示的光波的偏振态， )](cos[),(t c z A t z E x -=ω ]4 5)(c o s [),(πω+-=t c z A t z E y 7．让入射光连续通过两个偏振片，前者为起偏片，后者称为检偏片，通过改变两者透振方向之间的夹角可调节出射光强。设入射光为自然光，通过起偏片后光强为1，要使出射 光强减弱为8 1,41,21，问两偏振片透振方向的夹角各为多少？ 8.一束自然光入射到折射率3/4=n 的水面上时反射光是线偏振的。一块折射率2/3=n 的平面玻璃浸在水下，若要使玻璃表面的反射光N O ''也是线偏振的，则玻璃表面与水平面夹角α应为多大？ 9．s 光波从5.11=n 的玻璃以入射角0120=i 入射到0.12=n 的空气界面，求菲涅耳透射系数，光强透射系数，能流透射系数？ 10.一束自然光从空气射到玻璃，入射角o 30，玻璃折射率5.1=n ，求反射光的偏振度。 11. 假设窗玻璃的折射率为1.5，斜照的太阳光（自然光）的入射角为600，求太阳光的光强透射率。 12.线偏光从0.11=n 的空气以入射角0145=i 入射到5.12=n 的玻璃表面，已知线偏光的振动面和入射面夹角为060=θ，试计算： 1）总的能流反射率R 和总能流透射率T 2）以自然光入射，又如何？ 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 1、作出电光源S 在平面镜中的所成的像S ' （2题图） （2题图） 2、作出光源AB 在平面镜中所成的像B A '' 3、根据物体AB 及其像B A ''作出平面镜的位置 4、读出上图所示的时钟在平面镜中的时刻是__________ 5、平面镜前有一个发光点S ，1S 是S 在镜中成的像，当平面镜转动一个角度后，像的位置为2S ，试作出平面镜的位置。 （6题图） （6题图） 6、在下列反射现象中根据入射光线作出反射光线，并标出入射角和反射角的度数； 7、作出下列反射现象中的入射光线，反射光线或平面镜； 8、?30，要使光竖直向下射向井底的青蛙、平面镜应与水平面的夹角为_______，并作出平面镜的位置； （9题图） （10题图） 9、已知一束光与水平面夹角为?60，要使光线沿水平方向射出，平面镜应与水平面夹角为______________，并作图表示； 10、两块平面镜相互成?60角，一束光线与其反射光线重合，但方向相反，求光线与平面镜的夹角=θ_________，完成光路。 S S A B A B 2S 1? 30?45?30? 60? 60θ 11、作出点光源S 通过平面镜照亮A 点的光路； （12题图） 12、已知点光源S 及其在平面镜中的像点S '，入射光线SA ，作出平面镜并把光路补充完整； 13、利用平面镜成像规律作出光源S 及其像点S '，并把光路补充完整； 14、作出点光源S 通过平面镜MN 照亮不透明物体右侧地面或光屏的范围； 15、如图1，画出大致画出折射光线，标出折射角的位置； 16、如图2所示，已知一条折射光线，画出入射光线和反射光线的大致位置； 17、如图3所示，完成光通过玻璃的大致光路； 18、如图7所示，A O '是光线AO 的折射光线，BO 的折射光线； S S A S A S A S 'M N 地面 M N S 光 屏 ?45空气水空气 水?60空气玻璃?701图2图3图 物理光学习题 本习题供学习、复习使用。物理光学的基本问题包括在本习题内，但不仅限于本习题。本习题仅供课程学习时参考。 习题中的问题基本可以从书中直接找到答案，也限于时间的关系，没有提供解答。 一、名词解释或简述 1.光波的特性，光的反射、折射规律； 2.群速度、相速度； 3.偏振、线偏振、圆偏振、椭圆偏振、偏振度； 4.相位共轭波； 5.空间周期和空间频率； 6.光的相干性； 7.等倾干涉、等厚干涉，劈尖干涉、薄膜干涉、牛顿环； 8.巴俾涅原理； 9.衰逝波； 10.全反射、布儒斯特角； 11.光栅线色散； 12.惠更斯—菲涅耳原理，夫琅和费衍射，菲涅耳衍射，（半）波带，波带片； 13.双折射现象，寻常光，非寻常光，晶体的光轴、主截面； 二、填空题 1.法布里－珀罗干涉仪的基本原理，及衡量法布里-珀罗标准具特性好坏主 要有三个技术指标。 2.获得相干光的方法主要有哪两类。 3.常用的分波面法双光束干涉的实验装置主要哪些，在干涉实验中，要获 得稳定干涉条纹，需满什么条件。 4.当光以布儒斯特角入射至界面时，透射光和反射光的偏振特性；此时入 射角与折射角满足什么关系。 5. 光由红宝石介质（设折射率为n ）入射至空气界面时，对应的临界入射 角是多少，这时将会发生什么现象。 6. 当一束单色光在各向异性晶体的界面折射时，会产生双折射现象，双折 射现象中的两束光分别是什么；单轴晶体主截面指的是什么。 7. 晶体的双折射现象是指什么；发生双折射时，不遵循折射定律和遵守折 射定律的光分别称为什么光。 8. 在多缝衍射中，随着狭缝数目的增加，衍射图样有两个显著的变化，具 体是什么。 9. 衍射光栅工作的原理是什么。若按其对入射光的调制作用，光栅可分为 哪两种。光栅光谱仪作为一种分光仪器，其主要性能指标有哪些。光栅光谱仪又高分辨本领的原因；法布里-珀罗干涉仪有高分辨本领的原因。 10. 劈尖干涉条纹的特点。 11. 在杨氏双缝干涉实验中，若将单色光源垂直光轴向上或向下移动，则条 纹会如何移动；条纹间距会如何变化。 12. 正交分量分别为0sin()x E E t kz ω=--、0sin()y E E t kz ω=-的光波，其偏 振特性如何，振动方向如何。 13. 在通常明亮环境中，人眼瞳孔直径约为3mm ，如果纱窗上两根细丝之间 的距离为2mm ，则人离开纱窗距离为多少时恰能分辨清楚（设视觉最灵敏的黄绿光波长为550nm ）。 14. 如图，用波长λ干涉条纹距顶点L 处是暗条纹。使劈尖角θ处再次出现暗条纹为止，则劈尖角的改变量θ?为多少。 - 1 - 八年级物理光学作图题 一、基础知识题（共45分） 姓名 1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线）（每题3分，共18分） 2．在各图的方框内填上适当的光学元件，并补全光路图。（每题3分，共15分） 3．完成下列各透镜的光路（每题2分，共12分） 二、综合应用题（每题5分，共55分） 1．两平面镜相互垂直，入射光线如图所示，请依次画出经两个平面镜反射后的光线。 2．根据平面镜成像特点画出镜前的物体。 3．如图是光源S 经平面镜反射的两条光线，请 画 图 确定光源位置，并完成光路图． 4．画出发光点S 发出的光线经平面镜反射后过图中P 点的光路图。 5．如图所示，S ’为点光源S 在平面镜MN 中的像，SA 为光源S 发出的一条光线，请 画出平面镜MN ，并完成光线SA 的光路。 6．小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井底（如图所示），请在图上作出平面镜的位置。 7．如图所示，小星通过一平面镜看到了桌子下面的小球．图中画出了入射光线和反射光线，但未标出光的传播方向，在图中用箭头标出光的传播方向．并根据光的反射定律画出平面镜． 8．如图所示，玻璃水缸底部C 点处有一块小雨花石，人眼在A 点看到雨花石在B 点，要使从A 点射出来的一束极细的激光能照到缸底的雨花石上，请画出光路图。 9．将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图。 10．如图所示，—束光射向三棱镜，画出这束光两次折射的大致光路。 11．如图所示，一束光线斜射向一块玻璃砖的侧面。请画出光线进入玻璃砖的折射光线和从玻璃砖的另一侧面射出时的折射光线。 空气 玻璃 空气 水 A ’ B ’ F F F F F F F F F F F F 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 精品文档 F F F F 光学作图题专练 （一）光的反射做图 1.一束光线射到平面镜上，与镜面夹角30°，将镜面沿顺时针方向旋转10°，则入射角的大小为________，反射光线与入射光线的夹角是________。 提示：光线与镜面夹角是30°，有A 、B 两种情况： 30 30 A B 2. 请你确定图中平面镜的位置 3.请你在黑箱中填入合适的镜面，并将光路补充完整 4、作出下列反射光路。 （二）光的折射作图 1.大致确定从水中S 点发出的光进入空气中的光路，并在图中画出来． 2. 一束光线AO 从玻璃斜射到玻璃和空气分界面上，（如图所示）请在图中作出该束光线在界面上的反射光线和折射光线的大致光路。 3. 如图所示，一条光线斜射到厚玻璃板上，试画出光线经过玻璃板上、下两个表面产生的折射光线的示意图． 4. 如图所示，一条光线斜射到垂直于水面放置的平面镜上，试画出反射光线及这条反射光线射入水中后的大致传播方向． 3、 潜在水中的人看岸上的物体比实际的物体变高了还是变矮了？作图说明。 （三）平面镜成像做图 1.如图所示，S 是一点光源，试作出反射光过点A 的光线。 2.如图所示是由发光点S 发出的光线经平面镜反射后的两条反射光线，请在图中确定发光点S 的位置 3．一束太阳光与水平面成60°角射入井中，要利用平面镜将阳光沿竖直方向照亮井底，平面镜与水平面的夹角应为_______。 4、如图水平桌面上有一个小球向镜面滚去，要使平面镜中的像沿竖直方向下落，则镜面与桌面的夹角α＝______。 5、在图中S 为一光源，要使它发出的光线经镜面反射后通过P 点，试做出光路图。 6、如图所示，发光点S 在平面镜MN 中的像为S1，当平面镜转过一定角度后，它的像为S2，请你利用平面镜成像特点，画出转动后平面镜的大致位置。 7、如图，S1是发光点经平面镜所成的像，若将平面镜转动一个位置，发光点的像变成了S2试确定平面镜的新位置。 8.作出AB 物体在平面镜中所成的像。 9.作出潜望镜的光路图。 。 10.透镜作图题 1). 请完成光路图。 A S S P 2017中考物理光学作图题专题训练 一、基础知识题 1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线） 2．在各图的方框内填上适当的光学元件 3．完成下列各透镜的光路 二、综合应用题 1．两平面镜相互垂直，入射光线如图所示，请依次画出经两个平面镜反射后的光线。 2．根据平面镜成像特点画出镜前的物体。 3．如图是光源S 经平面镜反射的两条光线，请 画 图 确定光源位置，并完成光路图． 4．画出发光点S 发出的光线经平面镜反射后过图中P 点的光路图。 5．如图所示，S ’为点光源S 在平面镜MN 中的像，SA 为光源S 发出的一条光线，请画出平面镜MN ，并完成光线SA 的光路。 空气 玻璃 空气 水 A ’ B ’‘ 6．小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井底（如图所示），请在图上作出平面镜的位置。 7．如图所示，小星通过一平面镜看到了桌子下面的小球．图中画出了入射光线和反射光线，但未标出光的传播方向，在图中用箭头标出光的传播方向．并根据光的反射定律画出平面镜． 8．如图所示，玻璃水缸底部C 点处有一块小雨花石，人眼在A 点看到雨花石在B 点，要使从A 点射出来的一束极细的激光能照到缸底的雨花石上，请画出光路图。 9．将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图。 10．如图所示，—束光射向三棱镜，画出这束光两次折 射的大致光路。 11．如图所示，一束光线斜射向一块玻璃砖的侧面。请 画出光线进入玻璃砖的折射光线和从玻璃砖的另一侧面射出时的折射光 线。 12．下图中A ’B ’是物体AB 在平面镜中所成的像，请在图中画出平面镜的位置。 13.如下图所示，光线A 、B 是点光源S 发出的两条光线经平面镜反射 后的反射光线，请在图中作出平面镜的位置，并完成光路图。 14.发光点S 发出一束光投射到水面上，其中一条光线反射后经过A 点，请作出入射光线、反射光线和大致的折射光线。 15．处于主光轴上的物体AB 经凸透镜后在光屏上成的像A'B'，请你根据图中所给的条件画出凸透镜，并确定焦点F 的位置. A B A' B'S A B A S 光学习题课 1 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=440 nm ，λ2=660 nm (1 nm = 10-9 m)．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 ． 2 用钠光(λ=589.3 nm)垂直照射到某光栅上，测得第三级光谱的衍射角为60°. (1) 若换用另一光源测得其第二级光谱的衍射角为30°，求后一光源发光的波长． (2) 若以白光(400 nm －760 nm) 照射在该光栅上，求其第二级光谱的张角． (1 nm= 10-9 m) 3 一衍射光栅，每厘米200条透光缝，每条透光缝宽为a=2×10-3 cm ，在光栅 后放一焦距f=1 m 的凸透镜，现以λ=600 nm (1 nm =10-9 m)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（亮纹）？ 1 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=440 nm ，λ2=660 nm (1 nm = 10-9 m)．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 ． 解：由光栅衍射主极大公式得 111s i n λ?k d = 222s i n λ?k d = 2 1212 2112 132660 440sin sin k k k k k k =??= =λλ?? 当两谱线重合时有 ?1= ?2 即 6 946232 1===k k ．．．．．．． 两谱线第二次重合即是 4 62 1= k k ， k 1=6， k 2=4 由光栅公式可知d sin60°=6λ1; 60 sin 61λ= d =3.05×10-3 mm 2 用钠光(λ=589.3 nm)垂直照射到某光栅上，测得第三级光谱的衍射角为60°. (1) 若换用另一光源测得其第二级光谱的衍射角为30°，求后一光源发光的波长． (2) 若以白光(400 nm －760 nm) 照射在该光栅上，求其第二级光谱的张角． (1 nm= 10-9 m) 解：(1) (a + b ) sin ? = 3λ a + b =3λ / sin ? ， ?=60° a + b =2λ'/sin ?' ?'=30° 3λ / sin ? =2λ'/sin ?' λ'=510.3 nm (2) (a + b ) =3λ / sin ? =2041.4 nm 2 ?'=sin -1(2×400 / 2041.4) (λ=400nm) 2 ?''=sin -1(2×760 / 2041.4) (λ=760nm) 白光第二级光谱的张角 ?? = 22??'-''= 25° 3 一衍射光栅，每厘米200条透光缝，每条透光缝宽为a=2×10- 3 cm ，在光栅 后放一焦距f=1 m 的凸透镜，现以λ=600 nm (1 nm =10- 9 m)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（亮纹）？ 解：(1) a sin ? = k λ tg ? = x / f 当x << f 时，???≈≈sin tg , a x / f = k λ , 取k = 1有 x = f l / a = 0.03 m 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 1 光学作图专题 一、作图题 1、如图10中S 是发光点， S ′经凸透镜所在的虚像。 (1)画出入射光线SA 的折射光线的位置。(2)作图确定此透镜的焦点。 2、（1）如图下左所示，F 1、F 2为凸透镜焦点。CF 2是经凸透镜折射后的光线，AB 为一过焦点且与主光轴垂直的平面镜，请画出CF 2进入凸透镜前的入射光线和经平面镜反射后的光线。 (2)如图下右所示，一个人站在河岸上，在B 点位置可以看到对岸上发射塔的塔尖A 在水中的倒影A ′，完成光路图（保留作图痕迹）． 3、请你在下图两个虚线框内分别画出一个适当的光学器件，使它能够满足图中改变光路的要求，并补齐光路。 4、平面镜、凸透镜、凹透镜都可以使一细束光的光路发生如图的改变．请在图（A ）（B ）（C ）中分别画出示意图． 5.如图所示,是探究凸透镜成像规律实验时,光屏上所得到的像.请你在图上大致画出其所对应的物体. 6、如图所示，OO ′为凸透镜的主光轴，S ′为点光源S 经凸透镜成的像，SA 为光源S 发出的一条光线，请在图中适当的位置画出凸透镜，并完成光线SA 通过凸透镜的光路图． 7、如图所示，B 为发光点A 通过凸透镜所成的像，试通过作图画出凸透镜的光心O 及两个焦点F 的位置； 8、体温表上部既是三棱又是圆柱面，并且有一个面涂成乳白色，其中AB 为水银柱的直径。请作图说明其看到的像的光路图。 9、如图，黑箱内有一只焦距为3cm 的凸透镜和一只平面镜，请你画出黑箱内的光路图，并标出平面镜上入射角的度数。 2 10、如图11所示，由发光点A 发出的光射到水面上，同时发生反射和折射，反射光线经过S 点，试在图中画出入射光线、反射光线和大致的折射光线． 11、按照题目要求完成作图： （1）通过细管可以看见水底的物块，但从细管穿过的直铁丝，却碰不上物块。请在图10中作出通过细管看见物块的入射光线。 12、如图所示为一个等腰直角玻璃砖，一束光线从一个直角边AB 垂直入射。请你画出该光线从AB 边折射进入玻璃砖，从斜边AC 反射后从另一个直角边BC 出射的光路图。 13、如右图所示，AB 表示一水平放置的平面镜，P 1P 2是呈水平放置的米尺(有刻度的一面朝着平面镜)，MN 是屏，三者相互平行，屏MN 上的ab 表示一条缝(即ab 之间是透光的)，某人眼睛紧贴米尺上小孔S ，可通过平面镜看到米尺的一部分刻度，试在题图上用作图的方法求出可以看到的刻度尺的部位，请保留作图痕迹． 14、如图所示一束光从半球面上的A 点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O ，且光线到达半球形玻璃砖下表面处时可以发生折射和反射。请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图。 15、如图所示，由发光点S 发出的某一条光线射到空气和水的界面上，同时发生折射和反射，其反射光线过P 点，折射光线过Q 点，试在图中按题意画出光路图． 16、李华在洪泽湖乘船游玩时，发现水中有一只青蛙如下图示，他用激光笔照射到了这只青蛙。请在图中画出李华照射青蛙时的入射光线、折射光线和反射光线。 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=，（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=，则频率υ= ==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=，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=Hz，波长λ ==，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 =，可得By=Bz=0，Bx= 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=，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。 解：（1）υ===5×1014Hz； （2）λ=； （3）相速度v=0.65c，所以折射率n= 1.4写出：（1）在yoz平面内沿与y 轴成θ角的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，可得 ； （2）同理：发散球面波 ， 汇聚球面波 。 1.5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。其频率为Hz，电场振幅为14.14V/m，如果该电磁波的振动面与xy平面呈45o，试写出E，B 表达式。 解：，其中 = = = ， 同理：。 ，其中 =。 1.6一个沿k方向传播的平面波表示为 E=，试求k 方向的单位矢。 解：， 又， ∴=。 第7章 光在各向异性介质中的传播 1、一束钠黄光以50o 角方向入射到方解石晶体上，设光轴与晶体表面平行，并垂直于入射面。问在晶体中o 光和e 光夹角是多少（对于钠黄光，方解石的主折射率 1.6584o n =， 1.4864e n =） 答案： 由于光轴和晶体表面平行，并垂直于入射面，所以e 光的偏振方向为光轴方向，其折射率为" 1.4864e n n ==，o 光折射率为' 1.6584o n n ==。 入射端为空气，折射率为1n =，入射角为50θ=o ，设o 光和e 光的折射角分别为'θ和"θ，则根据折射率定律有''sin sin n n θθ=和""sin sin n n θθ=，计算得到'27.5109θ≈o ，"31.0221θ≈o ，所以晶体中o 光和e 光夹角为"''331θθθ?=-≈o 2、如图所示的方解石渥拉斯顿棱镜的顶角15α=o 时，两出射光的夹角γ为多少 答案： 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：物理光学第一章答案
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