习大学物理光学习题解答

1、8.透镜表面通常镀一层如MgF2(n=1.38)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,则镀膜层必须有多厚？解：可以认为光是沿垂直方向入射的。即1耳2=0。由于上下表面的反射都是由光密介质反射到光疏介质，所以无额外光程差。因此光程差6=2nhcosi2=2nho如果光程差等于半波长的奇数倍：r=(2/+1)；则满足反射相消的条件为：A2nh=(2j+1)2所以：h=(2丿+1)N(j=o,i,2)4n当j=0时厚度最小:h=A5509.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10c眈,纸厚为0.05m

2、m,从60的反射角进行观察，问在玻璃片单位长度内看到的干涉条纹数目是多少？设单色光源波长为500nm。解：斜面上每一条纹的宽度所对应的空气尖劈的厚度的变化量为：Ah=hj+i-hj=nsin2i代入数据：Ah=A如果认为玻璃片的厚度可以忽略不记的情况下，则上式中n2=1山=60。而厚度h所对应的斜面上包含的条纹数为：h=0.05500 x10-7=100故玻璃片上单位长度的条纹数为：N，=塑=10条/cm102.平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样改变大小。问：(1)小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心4m的P点的光强分别得到极大值

3、和极小值；(2)P点最亮时，小孔直径应为多大？设此时的波长为500nm。解：由于pk将r=4000cm,九=5x10-5cm代入，得0p=0.1414、kcmk当k为奇数时，P点为极大值；当k为偶数时，P点为极小值。P点最亮时，小孔的直径为2p=0.2828cm115.用每毫米内有400条刻痕的平面透射光栅观察波长为589nm的钠光谱。试问：(1)光垂直入射时，最多能观察到几级光谱？(2)光以30o角入射时,最多能观察到几级光谱?解：根据光栅方程dsin0=j九得j=fsin0丿九当sin0=1时，j取最大值(sin0真正为1,光就不能到达屏上)。根据已知条件，得到j=4.2(j只能取整数)即

4、,最大为第四级谱线。根据平行光倾斜入射时的光栅方程,d(sin0sin0。)=j九(j=0,1,2)带入数据，得j=6.4故能看到的谱线最高为第六级。11.有一折射率为1.5,半径为4cm的玻璃球,物体在距球表面6cm处,求(1)物所在的像到球心之间的距离;(2)像的横向放大率。解：nn=n-nssrn=1.5,n=1,r=4cm的玻璃球对第一个球面1.51二1.5一1，解得s64s=36cm对于第二个球面n=1,n=1.5,r=4cms=36一8=44cm2一1.5=11.5s4442解得：s=11cm2从物成的像到球心的距离为l=s+r=15cm2故p=pp=竺=1.51ons18.夜间自

5、远处驶来汽车的两前灯相距1.5m.如将眼睛的瞳孔看成产生衍射的圆孔，试估计视力正常的人在多远处才能分辨出光源是两个灯。设眼睛瞳孔的直径为3mm,设光源发出的光的波长为550nm。解，Ay0.61九解：u沁tgu=lR所以：l=6.7km20电子显微镜的孔径角2u=8,电子束的波长为0.1nm，试求它的最小分辨距离。若人眼能分辨在明视距离处相距6.7X10-2mm的两点，则此显微镜的放大倍数是多少？解：根据：4.在两个理想的偏振片之间有一个偏振片以匀角速度o绕光的传播方向旋转(如图),若入射的自然光强为10,试证明透射光强为I=I(1-cos4t)。解：16oI=IC0S23tC0S2(-wt)2o2=11C0S2wtsin2wt2o兀=I(1-cos4wt)16o&有一块平行石英片是沿平行于光轴方向切出的。要把它切成一块黄光的九/4波片，问这块石英片应切成多厚？石英的叭=1.552,no=1.543,九=589.3nm。在两个正交尼科耳棱镜N1和N2之间垂直插入一块波片，发现N2后面有光射出，但当N2绕入射光向顺时针转过200后，N