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文档简介
...wd......wd......wd...波动光学习题光程、光程差1.在真空中波长为的单色光,在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B,假设A、B两点相位差为3,则此路径AB的光程为(A)1.5.(B)1.5n.(C)1.5n.(D)3.[A]2.在一样的时间内,一束波长为的单色光在空气中和在玻璃中(A)传播的路程相等,走过的光程相等.(B)传播的路程相等,走过的光程不相等.(C)传播的路程不相等,走过的光程相等.(D)传播的路程不相等,走过的光程不相等.[C]3.如图,S1、S2是两个相干光源,它们到P点的距离分别为r1和r2.路径S1P垂直穿过一块厚度为t1,折射率为n1的介质板,路径S2P垂直穿过厚度为t2,折射率为n2的另一介质板,其余局部可看作真空,这两条路径的光程差等于(A)(B)(C)(D)[B]4.如以以下列图,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两外表反射的两束光发生干预,假设薄膜的厚度为e,并且n1<n2>n3,1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为(A)2n2e/(n11).(B)[4n1e/(n21)]+.(C)[4n2e/(n11)]+.(D)4n2e/(n11).[C]5.真空中波长为的单色光,在折射率为n的均匀透明媒质中,从A点沿某一路径传播到B点,路径的长度为l.A、B两点光振动相位差记为,则(A)l=3/2,=3.(B)l=3/(2n),=3n.(C)l=3/(2n),=3.(D)l=3n/2,=3n.[]6.如以以下列图,波长为的平行单色光垂直入射在折射率为n2的薄膜上,经上下两个外表反射的两束光发生干预.假设薄膜厚度为e,而且n1>n2>n3,则两束反射光在相遇点的相位差为(A)4n2e/.(B)2n2e/.(C)(4n2e/.(D)(2n2e/.[A]7.如以以下列图,折射率为n2、厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和n3,n1<n2<n3.假设用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上,则从薄膜上、下两外表反射的光束①与②的光程差是[A](A)2n2e.(B)2n2e-/2.(C)2n2e-.(D)2n2e-/(2n2).8.假设一双缝装置的两个缝分别被折射率为n1和n2的两块厚度均为e的透明介质所遮盖,此时由双缝分别到屏上原中央极大所在处的两束光的光程差=_____(n1-n2)e或(n2-n1)e均可__.9.如以以下列图,假设有两个同相的相干点光源S1和S2,发出波长为的光.A是它们连线的中垂线上的一点.假设在S1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点的相位差=___2(n1)e/_____.假设=500nm,n=1.5,A点恰为第四级明纹中心,则e=_4×103__nm.10.如图,在双缝干预实验中,假设把一厚度为e、折射率为n的薄云母片覆盖在S1缝上,中央明条纹将向___上__移动;覆盖云母片后,两束相干光至原中央明纹O处的光程差为___(n-1)e_.11.波长为的单色光垂直照射如以以下列图的透明薄膜.膜厚度为e,两束反射光的光程差=___2.60e_.12.用波长为的单色光垂直照射置于空气中的厚度为e折射率为1.5的透明薄膜,两束反射光的光程差=__3e+或3e_.双缝干预1.用白光光源进展双缝实验,假设用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝,则(A)干预条纹的宽度将发生改变.(B)产生红光和蓝光的两套彩色干预条纹.(C)干预条纹的亮度将发生改变.(D)不产生干预条纹.[D]2.在双缝干预实验中,两条缝的宽度原来是相等的.假设其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变),则(A)干预条纹的间距变宽.(B)干预条纹的间距变窄.(C)干预条纹的间距不变,但原极小处的强度不再为零.(D)不再发生干预现象.[C]3.在双缝干预实验中,为使屏上的干预条纹间距变大,可以采取的方法是(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.[B]4.在双缝干预实验中,屏幕E上的P点处是明条纹.假设将缝S2盖住,并在S1S2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M,如以以下列图,则此时(A)P点处仍为明条纹.(B)P点处为暗条纹.(C)不能确定P点处是明条纹还是暗条纹.(D)无干预条纹.[B]5.在双缝干预实验中,光的波长为600nm(1nm=10-9m),双缝间距为2(A)0.45mm.(B)0.9mm.(C)1.2mm(D)3.1mm.[B]6.在双缝干预实验中,入射光的波长为,用玻璃纸遮住双缝中的一个缝,假设玻璃纸中光程比一样厚度的空气的光程大2.5,则屏上原来的明纹处(A)仍为明条纹;(B)变为暗条纹;(C)既非明纹也非暗纹;(D)无法确定是明纹,还是暗纹.[B]7.在双缝干预实验中,假设单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O处.现将光源S向下移动到示意图中的S位置,则(A)中央明条纹也向下移动,且条纹间距不变.(B)中央明条纹向上移动,且条纹间距不变.(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,且条纹间距增大。[B]8.在双缝干预实验中,设缝是水平的.假设双缝所在的平板稍微向上平移,其它条件不变,则屏上的干预条纹(A)向下平移,且间距不变.(B)向上平移,且间距不变.(C)不移动,但间距改变.(D)向上平移,且间距改变.[B]9.在双缝干预实验中,两缝间距离为d,双缝与屏幕之间的距离为D(D>>d).波长为的平行单色光垂直照射到双缝上.屏幕上干预条纹中相邻暗纹之间的距离是(A)2D/d.(B)d/D.(C)dD/.(D)D/d.[D]10.把双缝干预实验装置放在折射率为n的水中,两缝间距离为d,双缝到屏的距离为D(D>>d),所用单色光在真空中的波长为,则屏上干预条纹中相邻的明纹之间的距离是(A)D/(nd)(B)nD/d.(C)d/(nD).(D)D/(2nd).[A]二.填空题1.用一定波长的单色光进展双缝干预实验时,欲使屏上的干预条纹间距变大,可采用的方法是:(1)_使两缝间距变小____.(2)_使屏与双缝之间的距离变大_.2.一双缝干预装置,在空气中观察时干预条纹间距为1.0mm.假设整个装置放在水中,干预条纹的间距将为____0.75____mm.(设水的折射率为4/3)4.在双缝干预实验中,所用单色光波长为=562.5nm(1nm=10-9m),双缝与观察屏的距离D=1.2m,假设测得屏上相邻明条纹间距为x=1.5mm,则双缝的间距d=___0.45mm5.在双缝干预实验中,假设使两缝之间的距离增大,则屏幕上干预条纹间距___变小_____;假设使单色光波长减小,则干预条纹间距____变小______.6.在双缝干预实验中,所用光波波长=5.461×10–4mm,双缝与屏间的距离D=300mm,双缝间距为d=0.134mm,则中央明条纹两侧两个第三级明条纹之间的距离为___7.32mm7.把双缝干预装置放在折射率为n的媒质中,双缝到观察屏距离为D,两缝之间距离为d(d<<D),入射光在真空中的波长为,则屏上干预条纹中相邻明纹的间距是___D/(dn)__.8.在双缝干预实验中,双缝间距为d,双缝到屏的距离为D(D>>d),测得中央零级明纹与第五级明之间的距离为x,则入射光的波长为____xd/(5D)_____________.9.在双缝干预实验中,假设两缝的间距为所用光波波长的N倍,观察屏到双缝的距离为D,则屏上相邻明纹的间距为________D/N_______.三.计算题1.在杨氏双缝实验中,设两缝之间的距离为0.2mm.在距双缝1m远的屏上观察干预条纹,假设入射光是波长为400nm至760nm的白光,问屏上离零级明纹20mm处,哪些波长的光最大限度地加强(1nm=10-9解::d=0.2mm,D=1m,l=20mm依公式:,∴=4×10-3mm=4000nm故当k=101=400nmk=92=444.4nmk=8 3=500nmk=74=571.4nmk=6 5=666.7nm这五种波长的光在所给观察点最大限度地加强.2.在双缝干预实验中,波长=550nm的单色平行光垂直入射到缝间距a=2×10-4m的双缝上,屏到双缝的距离D=(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距;(2)用一厚度为e=6.6×10-6m、折射率为n=1.58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(1nm=10-9解:(1)x=20D/a=0.11(2)覆盖云玻璃后,零级明纹应满足(n-1)e+r1=r2设不盖玻璃片时,此点为第k级明纹,则应有r2-r1=k所以(n-1)e=k,k=(n-1)e/=6.96≈7,零级明纹移到原第7级明纹处3.薄钢片上有两条紧靠的平行细缝,用波长=546.1nm(1nm=10-9m)的平面光波正入射到钢片上.屏幕距双缝的距离为D=2.00m,测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为x=(1)求两缝间的距离.(2)从任一明条纹(记作0)向一边数到第20条明条纹,共经过多大距离解:(1)x=2kD/d,d=2kD/x此处k=5,d=10D/x=0.910mm(2)共经过20个条纹间距,即经过的距离l=20D/d=24mm薄膜干预1.一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使反射光得到干预加强,则薄膜最小的厚度为[B](A).(B)/(4n).(C).(D)/(2n).2.在玻璃(折射率n2=1.60)外表镀一层MgF2(折射率n2=1.38)薄膜作为增透膜.为了使波长为500nm(1nm=109m)的光从空气(n1=1.00)正入射时尽可能少反射,MgF2薄膜的最少厚度应是[B(A)78.1nm(B))90.6nm(C)125nm(D)181nm(E)250nm3.一束波长为=600nm(1nm=10-9m)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___________113__4.用白光垂直照射置于空气中的厚度为0.50m的玻璃片.玻璃片的折射率为1.50.在可见光范围内(400nm~760nm)哪些波长的反射光有最大限度的增强(1nm=10-9解:加强,2ne+=k,nmk=1,1=3000nm,k=2,2=1000nm,k=3,3=600nm,k=4,4=428.6nm,k=5,5=333.3nm.∴在可见光范围内,干预加强的光的波长是=600nm和=428.6nm.单缝衍射1.在单缝夫琅禾费衍射实验中,波长为的单色光垂直入射在宽度为a=4的单缝上,对应于衍射角为30°的方向,单缝处波阵面可分成的半波带数目为(A)2个.(B)4个.(C)6个.(D)8个.[B]2.一束波长为的平行单色光垂直入射到一单缝AB上,装置如图.在屏幕D上形成衍射图样,如果P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置,则的长度为(A).(B).(C)3/2.(D)2.[B]3.在如以以下列图的单缝夫琅禾费衍射实验中,假设将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹(A)间距变大.(B)间距变小.(C)不发生变化.(D)间距不变,但明暗条纹的位置交替变化.4.根据惠更斯-菲涅耳原理,假设光在某时刻的波阵面为S,则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的(A)振动振幅之和.(B)光强之和.(C)振动振幅之和的平方.(D)振动的相干叠加.[D]5.波长为的单色平行光垂直入射到一狭缝上,假设第一级暗纹的位置对应的衍射角为=±/6,则缝宽的大小为(A).(B).(C)2.(D)3.[C]6.在夫琅禾费单缝衍射实验中,对于给定的入射单色光,当缝宽度变小时,除中央亮纹的中心位置不变外,各级衍射条纹(A)对应的衍射角变小.(B)对应的衍射角变大.(C)对应的衍射角也不变.(D)光强也不变.[B]7.如果单缝夫琅禾费衍射的第一级暗纹发生在衍射角为30°的方位上.所用单色光波长为=500nm,则单缝宽度为(A)2.5×10-5m.(B)1.0×10-(C)1.0×10-6m.(D)2.5×10-7.[8.一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0mm的单缝上,在缝后放一焦距为2.0m的会聚透镜.位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2.0mm,则入射光波长约为(1nm=10−9m(A)100nm(B)400nm(C)500nm(D)600nm[C]9.在单缝夫琅禾费衍射实验中,假设增大缝宽,其他条件不变,则中央明条纹(A)宽度变小.(B)宽度变大.(C)宽度不变,且中心强度也不变.(D)宽度不变,但中心强度增大.[A]10.在单缝夫琅禾费衍射实验中,假设减小缝宽,其他条件不变,则中央明条纹(A)宽度变小;(B)宽度变大;(C)宽度不变,且中心强度也不变;(D)宽度不变,但中心强度变小.[B]11.在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为的单色光垂直入射到单缝上.对应于衍射角为30°的方向上,假设单缝处波面可分成3个半波带,则缝宽度a等于(A).(B)1.5.(C)2.(D)3.[D]二。填空题1.波长为600nm的单色平行光,垂直入射到缝宽为a=0.60mm的单缝上,缝后有一焦距=60cm的透镜,在透镜焦平面上观察衍射图样.则:中央明纹的宽度为____1.2mm______,两个第三级暗纹之间的距离为_______3.6mm_____.(1nm=10﹣92.He-Ne激光器发出=632.8nm(1nm=10-9m)的平行光束,垂直照射到一单缝上,在距单缝3m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样,测得两个第二级暗纹间的距离是10cm,则单缝的宽度a=___7.6×10-3.在单缝的夫琅禾费衍射实验中,屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分为____6______个半波带,假设将缝宽缩小一半,原来第三级暗纹处将是第一级明_____纹.4.平行单色光垂直入射于单缝上,观察夫琅禾费衍射.假设屏上P点处为第二级暗纹,则单缝处波面相应地可划分为___4___个半波带.假设将单缝宽度缩小一半,P点处将是___第一级______暗____纹.5.〔波长为的单色光垂直入射在缝宽a=4的单缝上.对应于衍射角=30°,单缝处的波面可划分为____4____个半波带.6.〔在单缝夫琅禾费衍射实验中,设第一级暗纹的衍射角很小,假设钠黄光(1≈589nm)中央明纹宽度为4.0mm,则2=442nm(1nm=10-9m)的蓝紫色光的中央明纹宽度7.惠更斯引入_____子波______的概念提出了惠更斯原理,菲涅耳再用____子波干预(或“子波相干叠加〞_的思想补充了惠更斯原理,开展成了惠更斯-菲涅耳原理.8.平行单色光垂直入射在缝宽为a=0.15mm的单缝上.缝后有焦距为f=400mm的凸透镜,在其焦平面上放置观察屏幕.现测得屏幕上中央明条纹两侧的两个第三级暗纹之间的距离为8mm,则入射光的波长为=______500nm(或5×10-4mm11.将波长为的平行单色光垂直投射于一狭缝上,假设对应于衍射图样的第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为,则缝的宽度等于_____/sin___________.12.假设对应于衍射角=30°,单缝处的波面可划分为4个半波带,则单缝的宽度a=____4___(为入射光波长).13.如果单缝夫琅禾费衍射的第一级暗纹发生在衍射角为30°的方位上,所用单色光波长500nm(1nm=109m),则单缝宽度为_____1×10-6_____m14.在单缝夫琅禾费衍射实验中,如果缝宽等于单色入射光波长的2倍,则中央明条纹边缘对应的衍射角=____30°____.15.在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为的单色光垂直入射在宽度为a=2的单缝上,对应于衍射角为30方向,单缝处的波面可分成的半波带数目为___2___个.三.计算题1.波长为600nm(1nm=10-9m)的单色光垂直入射到宽度为a=0.10mm的单缝上,观察夫琅禾费衍射图样,透镜焦距(1)中央衍射明条纹的宽度x0;(2)第二级暗纹离透镜焦点的距离x2.解:(1)对于第一级暗纹,有asin1≈因1很小,故tg1≈sin1=/a故中央明纹宽度x0=2ftg1=2f/a(2)对于第二级暗纹,有asin2≈2x2=ftg2≈fsin2=2f/a=2.在用钠光(=589.3nm)做光源进展的单缝夫琅禾费衍射实验中,单缝宽度a=0.5mm,透镜焦距f=700mm.求透镜焦平面上中央明条纹的宽度.(1nm=109m解:asin==0.825mmx=2x1=1.65mm3.某种单色平行光垂直入射在单缝上,单缝宽a=0.15mm.缝后放一个焦距f=400mm的凸透镜,在透镜的焦平面上,测得中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之间的距离为8.0mm解:设第三级暗纹在3方向上,则有asin3=3此暗纹到中心的距离为x3=ftg3因为3很小,可认为tg3≈sin3,所以x3≈3f/a两侧第三级暗纹的距离是2x3=6f/a=∴=(2x3)a/6f4.单缝的宽度a=0.10mm,在缝后放一焦距为50cm的会聚透镜,用平行绿光(=546nm)垂直照射到单缝上,试求位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹宽度.(1nm=109解:中央明纹宽度x≈2f/a=2×5.46×10-4×500/0.10mm=5.46m5.用波长=632.8nm(1nm=10−9m)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解:第二级与第三级暗纹之间的距离x=x3–x2≈f/a.f≈ax/=400mm光栅衍射1.一束白光垂直照射在一光栅上,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.[D]2.在光栅光谱中,假设所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上,因而实际上不出现,那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光局部宽度b的关系为(A)a=b.(B)a=b.(C)a=2b.(D)a=3b.[B]3.波长=550nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-(A)2.(B)3.(C)4.(D)5.[B]4.一束单色光垂直入射在光栅上,衍射光谱中共出现5条明纹.假设此光栅缝宽度与不透明局部宽度相等,那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第___一___级和第______三______级谱线.5.某单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上,如果第一级谱线的衍射角为30°,则入射光的波长应为_____625nm____________.6一束平行单色光垂直入射在一光栅上,假设光栅的透明缝宽度a与不透明局部宽度b相等,则可能看到的衍射光谱的级次为_____0,±1,±3,.........______________.7.波长为的单色光垂直投射于缝宽为a,总缝数为N,光栅常数为d的光栅上,光栅方程(表示出现主极大的衍射角应满足的条件)为___dsin=k(k=0,±1,±2,···)____.8.波长为500nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射到光栅常数为1.0×10-4cm的平面衍射光栅上,第一级衍射主极大所对应的衍射角=___9.波长为=550nm(1nm=109m)的单色光垂直入射于光栅常数d=2×104cm的平面衍射光栅上,可能观察到光谱线的最高级次为第______3_10.假设波长为625nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上时,则第一级谱线的衍射角为_____30
°______三.计算题1.用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上,1=600nm,2=400nm(1nm=10﹣9m),发现距中央明纹5cm处1光的第k级主极大和2光的第(k+1)级主极大相重合,放置在光栅与屏之间的透镜的焦距f=50cm(1)上述k=(2)光栅常数d=解:(1)由题意,1的k级与2的(k+1)级谱线相重合所以dsin1=k1,dsin1=(k+1)2,或k1=(k+1)2,(2)因x/f很小,tg1≈sin1≈x/f,d=k1f/x=1.2×102.用含有两种波长=600nm和500nm(1nm=10-9m)的复色光垂直入射到每毫米有200条刻痕的光栅上,光栅后面置一焦距为f=50cm的凸透镜,在透镜焦平面处置一屏幕,求以上两种波长光的第一级谱线的间距x解:对于第一级谱线,有:x1=ftg1,sin1=/d∵sin≈tg∴x1=ftg1≈f/d和'两种波长光的第一级谱线之间的距离x=x1–x1'=f(tg1–tg1')=f(-')/d=1cm光的偏振一、计算题1.一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.假设以此入射光束为轴旋转偏振片,测得透射光强度最大值是最小值的5倍,那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为(A)1/2.(B)1/3.(C)1/4.(D)1/5.[A]2.一束光强为I0的自然光,相继通过三个偏振片P1、P2、P3后,出射光的光强为I=I0/8.P1和P2的偏振化方向相互垂直,假设以入射光线为轴,旋转P2,要使出射光的光强为零,P2最少要转过的角度是(A)30°.(B)45°.(C)60°.(D)90°.[B]3.一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片,且此两偏振片的偏振化方向成45°角,则穿过两个偏振片后的光强I为(A).(B)I0/4.(C)I0/2.(D)I0/2.[B]4.三个偏振片P1,P2与P3堆叠在一起,P1与P3的偏振化方向相互垂直,P2与P1的偏振化方向间的夹角为30°.强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1,并依次透过偏振片P1、P2与P3,则通过三个偏振片后的光强为(A)I0/4.(B)3I0/8.(C)3I0/32.(D)I0/16.[C]5.如果两个偏振片堆叠在一起,且偏振化方向之间夹角为60°,光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上,则出射光强为(A)I0/8.(B)I0/4.(C)3I0/8.(D)3I0/4.[A]6.使一光强为I0的平面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方向的夹角分别是和90°,则通过这两个偏振片后的光强I是(A)I0cos2.(B)0.(C)I0sin2(2).(D)I0sin2.(E)I0cos4.[C]二.填空题1.2I2.两个偏振片叠放在一起,强度为I0的自然光垂直入射其上,假设通过两个偏振片后的光强为,则此两偏振片的偏振化方向间的夹角(取锐角)是____/3________,假设在两片之间再插入一片偏振片,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强度为______9I0/32______.3.用相互平行的一束自然光和一束线偏振光构成的混合光垂直照射在一偏振片上,以光的传播方向为轴旋转偏振片时,发现透射光强的最大值为最小值的5倍,则入射光中,自然光强I0与线偏振光强I之比为___1/2_______.4.两个偏振片叠在一起,其偏振化方向相互垂直.假设一束强度为I0的线偏振光入射,其光矢量振动方向与第一偏振片偏振化方向夹角为/4,则穿过第一偏振片后的光强为_I0/2___,穿过两个偏振片后的光强为___0___.5.一束自然光通过两个偏振片,假设两偏振片的偏振化方向间夹角由转到,则转动前后透射光强度之比为________________.6.使光强为I0的自然光依次垂直通过三块偏振片P1,P2和P3.P1与P2的偏振化方向成45°角,P2与P3的偏振化方向成45°角.则透过三块偏振片的光强I为_____I0/8____.7.光强为I0的自然光垂直通过两个偏振片后,出射光强I=I0/8,则两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为_____60°_____.三、计算题1.
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