光学测试题1-解答

1、最新资料推荐光学測试题1解答光学测试题1 一填空题390760 nm；红光的波长比绿光的 波长长。1.可见光的波长范围是2.光在折射率n的介质中，通过的几 何路程L所引起的相位变化，等于光在真空中通过nL的路程所 引起的相位变化(填“等”、“大”或“小” ),L称为光程。3. 两列相干的单色平而波在空间相遇后，相遇区域的光强是由它 们的相位差决定的。4. 分振幅薄膜干涉包括等倾干涉和等厚干涉，肥皂泡的色彩属于 _等厚干涉，牛顿环属于等厚干涉，透镜表而镀防反射膜属于 等倾干涉，干涉滤波片则利用了_等倾干涉。5. 迈克尔逊干涉仪获得的干涉图样，当两个平面镜垂直时，获得 的是等倾干涉形成的条纹；当两

2、个平而镜不垂直时，获得的是等 厚干涉形成的条纹。6. 法布里一珀罗干涉仪和平面衍射光栅的干涉条纹都非常细锐 是因为它们都属于_多缝_干涉。7. 在杨氏双缝实验中，两小孔的间距为02,光屏离小孔的距 离为IOOcm,当用折射率1.5的透明薄片盖在上缝时，发现屏上的 条纹移动了 ICnl,该薄片的厚度为_4um_o解：？ ？ dy ? (n ? 1) d 0 r 例 1. 1? d ? dy ? 4um (n ? 1) r二. 1.选择题在相同的时间内，一束波长为？的单色光在空气中和 在玻璃中（C） A）传播的路程相等，走过的光程相等；解:?nl? CtB）传播的路程相等，走过的光程不相等.C）传

3、播的路程不相等， 走过的光程相等；D）传播的路程不相等，走过的光程不相等2.如 图，单色光垂直入射劈尖，nl ? n2 ? n3 ,讨论A、B处的情况。B处光程差和A处条纹明暗情 况，正确的结论分别是（D ）解: 上下表面反射性质相反，有额外光程差AA） 2n2d ,明B） 2n2 d , 暗 B n2nl n3?2 ,明 d2n2 d ?C） 2n2 d ?2 ,暗 D） 3.迈克尔逊 干涉仪中两个平而镜垂直时获得的干涉图样，正确的说法是（D ） A） 是等厚干涉形成的明暗相间的直条纹。C）是等倾干涉形成的明暗相间的直条纹。B）是等厚干涉形成的明暗相间的同心圆环。D）是等倾干涉形成的明暗相间

4、的同心圆环。4.用迈克尔逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜MI移动 O. Inlm时，瞄准点的干涉条纹移过了 400条，那么所用波长为（A ） A 5000?； B 5500?； C 2500?； D 三个数据都不对。解：2?d?N?5.用单色光观察牛顿环，测得某一亮环直径为4.0 mm,在它外边第10个亮环直径为6. Omm,所用平凸透镜的凸而曲率半径为1.0 m,则此单色光的波长约为（B ） 最新资料推荐-A） 400. 0 nm2 2B） 500. 0 nmC） 600. 0 nmD） 640. 0 nm 解：rm ? rn ? ? jm ? jn ? ? R ,注意题目给出的是直径还是

5、半径。三. 简答题1有人说，只有相干光才能产生叠加，非相干光不 会叠加，你认为对吗？为什么？ P12不对，都是波的叠加，只是 叠加后的光强分布不同，见课本1.1.5 2.两个简谐振动/两束光相 干的条件是什么？实验上产生相干光束的方法有哪些？频率相同、 振动方向几乎相同（或互相不垂直）、相位差恒定分波面、分振幅 （、分振动面），激光。3.普通光源为什么不具有相干性？相干光源必须满足什么样的 条件？光是由物质的原子（或分子）的辐射引起的，对于普通光源, 不同原子以及同一原子先后发出的光,其相位差都是随机变化的，因 此不具有相干性。条件：频率相同、振动方向几乎相同（或互相不垂直）、相位差 恒定P1

6、8 P13 P194.影响条纹可见度的因素有哪些？简单分析这些 因素是如何影响的（回答己经学过的因素即可）对于理想的相干点 光源发出的光来说，主要因素是振幅比P26V?2（ Al / A2 ） 1 ? （AI /A2） 2 （其他因素还有：光源的单色性，光源的线度，P25, 1.4节）四. 计算题1.在杨氏实验装置中，光源波长为64Onnl ,两狭缝间 距为0.4mm,屏幕离狭缝的距离为50cm,试求：（1）光屏上第1 亮条纹和中央亮条纹之间的距离；(2)若P点离中央亮条纹为 O. Imm,问两束光在P点的相位差是多少？ (3)求P点的光强度 和中央点的强度之比。(4)用一厚度为6. 4um.

7、折射率为n二1.5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？解：(1)双缝干涉产 生亮条纹的条件为y ? j?( j ? 0, 1, 2.) r? ?d第1亮条纹 j ? 1 , ? y ?2? 2?r0d=640 ?10?9 ? 0. 5 ? 0. 8mm 0. 4 ?10?3y 2 ? 3. 14 ? 0.4 ?10?3 ? 0. 1?10?3 ? ? d ? ?(2) ? ? ? ? r640 ?10?9?0.5 4(3)双缝干涉实验中两束光的强度相等，则有：? I ? 2 A ?1 ? cos ? ? ? 4 A cos ,因此 22 2 2Ip? ? ? 2 A2 ?1

8、 ? cos ? cos 2 2 ? 2 4? ? 8 ? 0. 854 ? ? ? IO 2 A2 ?1 ? CoS 0 ? 4 CoS 2 0(4) ? ? (n ? DdO ? j? j ? (n ? I)ClO / ? ? 52.在杨 氏实验装置中，光源波长为64Onnl ,两小孔间距为0.5mm,光屏离 小孔的距离为50cm,当以折射率为1.60的透明薄片贴住下方小孔 S2时，发现中央亮条纹移动到了 P点位置，P与原5 / 7中央亮条纹位置PO相距ICmO(1) 试确定中央亮条纹是向上移还是向下移动，给出判断依据；(2)求未粘贴薄片时，P点的光程差；(3)薄片厚度为多少？解： 仃)未

9、放置薄片时，小孔SI和S2到PO处的光程差为零，到P处 的光程差为rl ? r2 ? 0 ；当小孔S2被薄片贴住时，由题意可 知，小孔SI和S2至O P处的光程差为零，即rl? (r2? (n? Dd 0 ) ? 0 ,可得rl ? r2 ? (n ? l)d 0 ) ? 0 ,因此中央亮条纹 向下移动。(2) ? ?2?2?dy ? 0. 0InIm ? 10 um ? 10?5 m r ？ ？ dy ? (n ? l)d O r? d ? dy 1 ? mm ? 16. 7um (n ? DrO 603.测定 Si02 薄膜的厚度，通常将其磨成图示劈尖状，然后用光的干涉方法测量。若以波长5

10、9Onm的光垂直入射，看到七条暗纹，且第七条位于N 处，问该膜厚度为多少？如果仍然在劈尖的斜面看到七条暗纹，但 是N处为一条明条纹，这时该膜厚度为多少？ nlSiO2N?Mn2 ? 1. 5 n3 ? 3. 4解：(1)由于nl ? n2 ? n3 ,无额外光程差；垂直入射，入 射角约为0,所以光程差？2n2d由暗条纹条件得？2n2d? (2k ? 1) (2k ? 1) ? ? 1278nm 4n 2?2已知N处为第七条暗纹，棱边处对 应k ? 0的明纹，所以取k ? 6 ,得d ? (2)若N处为一条明条 纹，由明条纹条件得？ ？ 2n2 d ? k ?因为棱边处对应k ? 0的明 纹，所

11、以取 k ? 7 ,得 d ?k? ? 1. 377Unl 2n2 (2k ? 1) ? ? 1. 377Um 42另外：也可按暗条纹计算，此时应取k ? 6.5 ,得d ?4.迈克 尔逊干涉仪的反射镜M2移动O. 25mm时，看到条纹移过的数目为 909个，设光为垂直入射，求所用的光源的波长。若M2前插入厚度为0.6mm的透明薄片，看到条纹移过的数目 为1091个，求薄片的折射率n0解：(1)移动条纹数和M2移动距离有如下关系式，2?d 2?d ?N?55OnmN (2)插入薄玻璃片，两束光的光程差改变了，？(n ? Dd ? 2对应的干涉条纹移动条数N ?(n ? Dd ? 2?最新资料推

12、荐N? ? 1 ? 1. 5 2d 5.在反射光中观察某单色光所形成的牛顿环。其第2级亮条环与第3级亮条环间距为Irnm,求第r2 19和 20级亮环之间的距离。(提示：牛顿环中空气层厚度d ?。)习题1. 16 2R因此，薄片的折射率为n?t2?解：? ? 2d ? ?2 R 22 rm ? m2 ? ? jm ? jn ? ? R?牛顿环亮条纹的半径满足r亮？ (2 j ? 1)? ?r3 ? ? ? ?r ? 2 ? ? 7 ?R 2 5 ?R 2?2R( j ?0, 1, 2.)? 41 ?R ?r20 ? ? 2 ? ?r ? 39 ? R 19 ? 2 ?r3 ? r2 ? 即：7 5 ?R ? ? R ? 1 mm 2 27 5 7 5 ?R ? ?R ? 2 ?R? ?R ? 1 2 2 2 2?R ?r20 ? rl9 ?1 6 ? 35? 11. 916? 41 41 39 39 ? 1 ?R ? ?R ? ? ? ? ?O. 38mm ?222?6?35?2若题中第X “级”亮条纹改为第 x”条”亮条纹，因为第m条二第j级+1,则？t2?r?l?5?R 2 3 ?R 2? 39 ?R