光学部分
一 选择题
1. （3分，答C ）在相同的时间内，一束波长为λ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
2.（3分，答案：B ）在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹.若在两缝后放一个偏振片，则
(A) 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强. （B ）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱. （C ）干涉条纹的间距变窄，但明纹的亮度减弱. （D ）无干涉条纹.
3.（3分，答案：B ）在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平面稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹
(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．
4. （3分，答案：B ）如图，S 1、S 2是两个相干光源，和它们到P 点的距离分别为r 1和r 2．路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2的介质板，其余部分可看作真空，这两路径的光程差等于
(A) ( r 2 + n 2t 2)- ( r 1 + n 1t 1)
(B) [r 2 +(n 2-1)t 2)-r 1 + (n 1-1)t 1]
(C) ( r 2 -n 2t 2)- ( r 1 - n 1t 1) (D) n 2t 2 - n 1t 1
5.（3分，答案：C ）单色平行光垂直照射在薄膜上, 经上下两表面反射的两束光发生干涉,如图所示,若薄膜的厚度为e , 且n 1＜n 2＞ n 3 , λ1 为入射光在n 1 中的波长,则两束光的光程差为
(A) 2 n 2 e (B) 2 n 2 e －λ1 / (2 n 1)
3
(C) 2 n 2e －(1/2)n 1λ1 (D) 2 n 2e －(1/2)n 2λ1
6. （3分，答案：C ） 如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e ，并且 n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为
(A) 2πn 2e / ( n 1 λ1) (B)[4πn 1e / ( n 2 λ1)] + π
(C) [4πn 2e / ( n 1 λ1) ]+ π (D) 4πn 2e / ( n 1 λ1)
7.一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小厚度为 (A) λ/4 (B) λ/(4 n ) (C) λ/2 (D) λ/(2 n )
8.（3分，答案：B ）在牛顿环实验装置中, 曲率半径为R 在平凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触, 它们之间充满折射率为n 的透明介质, 垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为λ , 则反射光形成的干涉条纹中暗环半径r k 的表达式为
(A) r k =R k λ （B ）r k =R/n k λ （C ） r k =
R
kn λ (D) r k =
(Rn)
/k λ
8. （3分，答案：C ）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λ=500nm ，则单缝宽度为
(A) 52.510m -? （B ）51.010m -? （C ）61.010m -? (D) 72.510m -? 9. （3分，答案：D ）在单缝夫琅禾费衍射中，设中央明纹的衍射角范围很小.若使单缝宽度a 变为原来的3/2，同时使入射得单色光的波长λ变为原来的3/4，则屏幕C 上单缝衍射条纹中央明纹得宽度将变为原来的 (A) 3/4倍 （B ）2/3倍（C ）9/8倍 (D) 1/2倍 (E) 2倍
10. （3分，答案：D ）若星光的波长按550nm 计算，孔径为127cm 的大型望远镜所能分辨的两颗星的最小角距离（从地上看亮星的视线间夹角）是
（A) 33.210rad -? （B ）41.810rad -? （C ）55.310rad -? (D) 75.310rad -? 11.（3分，答案：D ）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
12. （3分，答案：B ）一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），设入射光
n 1
3λ1
等于布儒斯特角0i ，则在界面2的反射光
(A) 是自然光.
(B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面. (C)是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面. (D)是部分偏振光.
13. (3分，答案：C)自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是
(A) 在入射面内的完全线偏振光. (B) 平行于入射面的占优势的部分偏振光. (C) 垂直于入射面振动的完全线偏振光. (D) 垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光.
14. （3分，答案：D ）自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全线偏振光，则知折射光为
(A) 完全线偏振光, 且折射角是30°．
(B) 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角是30°．
(C) 部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角．
(D) 部分偏振光, 且折射角是30°． 三、填空题
1. （3分）用波长为λ的单色光垂直照射到折射率为n 2的劈形膜上（如图n 1＞n 2，n 3＞n 2），观察反射光干
涉.从劈形膜顶开始，第2条明条纹对应的膜厚度e =__________．（答案：23/4n λ）
2. （3分）波长为λ的平行单色光垂直照射到劈形膜上,若劈尖角为θ(以弧度计), 劈形膜的折射率为n ，则反射光形成的干涉条纹中，相邻明纹的间距_．/(2)n λθ）
3. （4分）He －Ne 激光器发出λ=632.8 nm (1nm=10-9 m)的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝3 m 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10 cm ，则单缝的宽度a =________． （答案：27.610mm -? ）
4. （3分）在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射在宽度为a =2λ的单缝上，对应衍射角为30°方向，单缝处的波面可分成的
半波带数目为
_________个. （答案：2个 ）
5.（3分）用波长为λ的单色光垂直置于空气中厚度为e 折射率为1.5的透明薄膜，两束反射光的光程差δ=________．（答案：3/2e +λ或3/2e -λ）
6. （3分）汽车两盏前灯相距l ，与观察相距为10km S =。夜间人眼瞳孔直径为
5.0m m
d =.人眼敏感波长为550nm λ=（91nm 10m -=），若只考虑人眼的圆孔衍
射，则人眼可分辨出汽车两前灯的最小间距l =________m. （答案：1.34） 7.光强为0I 的自然光垂直通过两个偏振片后，出射光强0/8I I =，则两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为______．（答案：60o ）
8.（5分）在以下五图中，前四图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最后一图表示入射光是自然光，n 1、n 2为两种介质的折射率，图中入射角
021arctan(/)i n n =，0i i ≠.试在图上画出实际存在的折射光和反射光线，并用点和
短线把振动方向表示出来.和
9. （3分）一束自然光入射到折射率为n 1和n 2的两种介质的交界面上(见上题第五图),发生反射和折射, 已知反射光是完全偏振光, 那么折射角γ的值为_____ . [答案:21/2arctan(/)n n π-]
10. （4分） 一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃上，就偏振状态来说则
反射光为____________，反射光E
矢量的振动方向 ，折射角为
____________．（答案：完全（线）偏振光，垂直于入射面，部分偏振光） 三、计算题
1. （5分）在双缝干涉实验中，双缝与屏间的距离D =1.2m ，双缝间距d =0.45mm ，若测得屏上干涉条纹相邻明条纹间距1.5 mm ，求光源发出的单色光波长λ 解：根据公式 x ＝ k λ D / d 相邻条纹间距 ?x ＝D λ / d （3分）
则 λ＝d ?x / D ＝562.5 nm ． （2分） 2.（5分）在杨氏双缝干涉实验中，设两缝之间的距离为0.2mm ，在距双缝1m
远的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为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=10－9m ） 解：已知：d ＝0.2 mm ，D ＝1 m ，l ＝20 mm 依公式： λ
k l D d S ==
∴D
dl k =
λ＝4×10-3 mm ＝4000 nm （2分）
故当 k ＝10 λ1＝ 400 nm k ＝9 λ2＝444.4 nm k ＝8 λ3＝ 500 nm k ＝7 λ4＝571.4 nm k ＝6
λ5＝666.7 nm
这五种波长的光在所给观察点最大限度地加强． （3分） 3. （10分）两块长度10cm 的平玻璃片，一端互相接触，另一端用厚度为0.004mm 的纸片隔开，形成空气劈形膜，用波长为500nm 单色光垂直照射，观察反射光的等厚干涉条纹，在全部10cm 的长度内呈现多少明纹？
解：设空气膜最大厚度为e ， 2e +λ21
= k λ (5分)
λ
λ
2
12+=
e k ＝16.5 (4分)
∴ 明纹数为16． (1分)
4. （10分）用波长为500nm （1nm=10－
9m ）的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上，在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l =1.56nm 的A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心.（1）求此空气劈形膜的劈尖角θ （2）改用600nm 的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A 处是明条纹还是暗条纹？
（3）在第（2）问的情形从棱边到A 处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？ 解：（1）棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为212
e =λ
处是第二条暗纹中心，
依此可知第四条暗纹中心处，即A 处膜厚度432
e =λ
所以 5
43/ 4.810
rad
2e l l
-θ==
λ=? （5分）
（2）由上问可知A 处膜厚度为43500/2750nm e =?=
对于600nm 'λ=的光，连同附加光程差，在A 处两反射光的光程差为4122
e '+λ，
它与波长'λ之比为412/ 3.02
e 'λ+
=，所以
A 处是明纹 （3分）
（3）棱边处仍是暗纹,A 处是第三条明纹，故共有三条明纹，三条暗纹. （2分） 5. （5分）在Si 的平表面上氧化了一层厚度均匀的2i S O 薄膜，为了测量薄膜的厚度，将它的一部分磨成劈形（示图中的AB 段），现用波长为600nm 的平行光垂直照射，观察反射光形成的等厚干涉条纹.在图中AB 段共有8条暗纹，且B 处恰好是一条暗纹，求薄膜的厚度。（Si 的折射率3.42，2i S O 折射率1.50） 解：上下表面反射都有相位突变，计算光程差时不必考虑附加的半波长，设膜厚为e ，B 处为暗纹，
2(21
)/2,(
0,1,
n e k k λ=+= A 处为明纹，B 处第8个暗纹对应上式中7k = 3
(21)
/41.5
10m m
e k n λ-=+=
? 6. （5分）波长为λ的单色光垂直照射到折射率为n 2的劈形膜上，如图所示，图中n 1＜n 2＜n 3，观察反射光形成的干涉条纹.
（1）从劈形膜顶开始，第5条明条纹对应的膜厚度e 是多少？ （2）相邻的二明条所对应的薄膜厚度之差是多少？
解：因n 1＜n 2＜n 3，二反射光之间没有附加相位差π，光程差为22n e δ= 第五条暗纹中心对应的薄膜厚度为5e
252(21)/2
5n e k k λ=-=
522(251)/49/4e n n λλ=?-= （3
分）
明纹条件是22k n e k λ=
相邻二明纹所对应的膜厚度之差 12/(2)k k e e e n λ+?=-= （2分） 7. （10分）在牛顿环装置的平凸透镜和平玻璃板之间充以透明液体，观测到第10个明环的直径由充液前的14.8cm 变成充液后的12.7cm ，求折射率n ． 解：设所用的单色光的波长为λ，则该单色光在液体中的波长为λ / n ．根据牛顿环的明环半径公式
()2/12λR k r -= （1分）
有 2/192
10λR r = (3分)
充液后有 ()n R r 2/19210
λ=' (3分) 由以上两式可得 36.1/210
2
10='=r r n (3分) 8. （8分）在牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃之间充满折射率n=1.33的透明液体（设平凸透镜和平板玻璃的折射率都大于 1.33）. 凸透镜的曲率半径为300cm ，波长λ=650nm 的平行单色光垂直照射到牛顿环装置上，凸透镜顶部刚好与平板玻璃接触.求：（1）从中心向外数第十个明环所在处的液体厚度10e .（2）第十个明环的半径10r .
解：（1）设第10个明纹处液体厚度为10e ，则
104
102/210(10/2)/219/4 2.3210
cm
ne e n n λλ
λλλ-+==-==? (4分)
（2）222222()2k k k k k R r R e r R Re e =+-=+-+
k e R
<<
略去2k
e 得k r = (3
分)
100.373cm r =
= (1分)
9. （5分）如图所示，牛顿环装置的凸透镜与平板玻璃有一小缝隙e 0.现用波长为λ的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为R ，求反射光形成的牛顿环的各暗环半径.
解： 设某暗环半径为r ，由图可知，根据几何关系，近似有
2
/(2)e r R =
（1） （2分）
再根据干涉减弱条件有 01122(21)22
e e k ++
λ=
+λ
（2）（2分）
把式（1）代入（2）可得r =
（k 为整数，且02/k e >λ）（1分）
10.（5分）设汽车前灯光按λ1=550 nm 计算，两车灯距离d =1.22m ，在夜间人眼的瞳孔直径为D =5mm ，试根据瑞利判据计算人眼刚好能分辨上述两只车灯时，
人与汽车的距离L .
解：人眼最小分辨角为 θ0= 1.22 λ /D (2分)
汽车两前灯对人眼的张角 L d /≈'θ (1分) 人眼刚能分辨两灯时，0θθ'=，或 d / L = 1.22 λ /D
∴ ==)22.1/(λDd L 9.09 km (2分) 11. （5分）在单缝衍射实验中，当缝的宽度a 远大于单色光的波长时，通常观察不到衍射条纹.试由单缝衍射暗条纹的公式说明这是为什么？ 答：由单缝衍射的暗条纹条件
/(1,2
)
s i n k a k θ
λ==±± 可知，当/a λ很小的时候，θ不太大的那些暗条都集中在狭窄的中央明纹附近，以致不能分辨出条纹（4分），而且，k 很大的暗条之间的明纹本来就暗到看不见了，不必加以考虑, 这样，就观察不到衍射条纹.（1分）
12（本题5分）单缝的宽度a =0.10nm ，在缝后放一焦距为50cm 的会聚透镜，用平行绿光（λ=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.
解：42/2 5.4610500/0.10m m x f a λ-?≈=??? 4分 5.46m m = 1分 13.（10分）(1)在单缝夫琅和费衍射实验中, 垂直入射的光有两种波长, λ1=400 nm , λ2=760 nm （1nm=10－9m ）, 已知单缝宽度a =1.0×10－2cm, 透镜焦距f =50cm, 求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离 .
(2) 若用光栅常数d =1.0×10－
3cm 的光栅替换单缝, 其它条件和上一问相同,
求两种光第一级主极大之间的距离. 解 (1) 单缝衍射明纹角坐标θ 满足
a sin θk =(2k+1)λ/2 (k=±1, ±2, ±3,…) 线坐标 x k =f tg θk ≈f sin θk =f (2k+1)λ/(2a ) 两光第一级明纹间距
?x= x 2- x 1=3f (λ2-λ1)/(2a )=2.7×10-3m (6分) (2) 光栅方程式 d sin θ=k λ
x k =f tg θk ≈f sin θk =fk λ/d
两光第一级明纹间距
?x= x 2- x 1=f (λ2-λ1)/d =1.8×10-2m (4分) 14.（10分）用一束有两种波长的平行光垂直入射在光栅上，λ1=600 nm , λ2=400 nm （1nm=10－
9m ）,发现距中央明纹5cm 处λ1光的第k 级主极大和λ2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.试问：（1）上述k=？（2）光栅常数d =？
解：(1)由题意，1λ得k 级与2λ的k +1级谱线相重合，所以
11
12sin sin (1)d k d k ?=λ?=+λ
（3分）
212
2k λ=
=λ+λ （2分）
（2）因/x f 很小，sin /tg x f ?≈?≈ （3分） 所以： 31/ 1.210cm d k f x =λ=? （2分） 15. （10分）波长λ1=600 nm 的单色光垂直入射在光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30°，且第三级是缺级，(1) 光栅常数（a+b ）等于多少？(2) 透光缝可能的最小宽度a 等于多少？(3) 在选定了上述（a+b ）和a 之后，求在衍射角/2/2π?π-<<范围内可能观察到的全部主极大的级次. 解：（1）由光栅衍射主极大公式得
a +
b 4
2.410
cm sin k λ?
-=
=? 3分
（2）若第三级不缺级，由光栅公式得
()sin 3a b ?λ
'+=
由于第三级缺级，则对应于最小可能的a ，?'方向应是单缝衍射第一级暗纹：
sin a ?λ
'=
两式比较得
4
()/30.8
10c m
a a
b -=+=
?
（3）主极大：()sin 3a b ?
λ
+=
单缝衍射极小：sin (1,2,3)a k k ?λ
''==
因此3,6,9k
=
缺级. 2分
又因为max
()/4k a b λ=+=，所以实际呈现0,1,2k =±±.（4k =±在/2
π
处看不到）.
16. （10分）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° (2分)
a +
b =2λ'/ sin ?' ?'=30° (1分)
3λ / sin ? =2λ'/sin ?' (1分)
λ'=510.3 nm (1分) (2) (a + b ) =3λ / sin ? =2041.4 nm (2分)
2
?'=sin -1(2×400 / 2041.4) (λ=400nm) (1分) 2
?''=sin -
1(2×760 / 2041.4) (λ=760nm) (1分) 白光第二级光谱的张角 ?? = 22??'-''= 25° (1分)
17. （5分）由强度为I a 的自然光和强度为I b 线偏振混合而成的一束入射光，垂直入射在一偏振片上，当以入射光方向为转轴旋转偏振片，出射光将出现最大值和最小.其比值为n ，试求出I a /I b 与n 的关系.
解： 设m ax m in ,I I 分别表示出射光的最大值和最小值，则
m a x /2a b I I I =+ （2分） m i n /2a I I = （2分） 令 m a x m i n
/(/2)/(
/2)a b a I I
I I I n
=+= 所以 /2/(1)a b I I n =-
18. （5分）强度为I 0的一束光，垂直入射到两个叠在一起的偏振片上, 这两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为60°. 若这束入射光是强度相等的线偏振光和自然光混合而成的，且线偏振光的光矢量振动方向与此二偏振片的偏振化方向皆成30°角，求透过每个偏振片后的光束强度． 解：透过第一个偏振片后的光强为
2
001c o s 212121??
? ??+??? ??=
I I I 30°＝5I 0 / 8 (3分)
透过第二个偏振片后的光强
I 2＝( 5I 0 / 8 )cos 260°＝5I 0 / 32 (2分) 19. （5分）两个偏振片叠在一起，在它们的偏振化方向成30o α=时，观测一束自然光.又在45o α=时，观测另一束单色自然光.若两次所测得的透射光强度相等，求两次入射自然光的强度之比.
解. 令1I 和2I 分别为两入射光束的光强.透过起偏器后，光的强度分别为1/2I 和
2/2I 马吕斯定律，透过检偏器的光强分别为 (1分)
2
2
1211
2
2cos cos 22
I I I I αα''=
=
(2分)
按题意，12I I ''=，于是 2
2
1212
cos cos 2
2
I I αα=
(1分)
得
2
1122
2
cos 2/3cos I I αα== (1分)
20. （8分）两个偏振片P 1、P 2叠在一起，一束单色偏振光垂直入射到P 1上，其光矢量振动方向与P 1的偏振化方向之间的夹角为30°.当连续穿过P 1、P 2后的出射光强为最大出射光强的1 / 4时，P 1、P 2的偏振化方向夹角α 应为多大？ 解：设0I 为入射光强，I 为连续P 1、P 2后的透射光强
2
2
0m ax 1cos 30cos 4
o
I I I α==
(4分)
显然0α=时为最大透射光强，即：20m ax 03cos 304
o I I I == (2分)
由220m ax 1cos 30cos 4
o I I I α==
可得2
1cos 4
α=
， 60o α= (2分)
21. （10分）将三个偏振片叠放在一起，第二个与第三个的偏振化方向分别与第一个的偏振片方向成45°和90°角.（1）强度为I 0的自然光垂直入射到这一堆偏振片上，试求经每一偏振片后的光强和偏振状态.（2）如果将第二个偏振片抽走，情况又如何？
解：(1) 自然光通过第一偏振片后，其强度 I 1 = I 0 / 2 (2分) 通过第2偏振片后，I 2＝I 1cos 245?＝I 1/ 4 (2分)
通过第3偏振片后，I 3＝I 2cos 245?＝I 0/ 8 (2分) 通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，其光振动方向与刚通过的偏振片的偏振化方向平行． (2分)
(2) 若抽去第2片，因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直，所以此时 I 3 =0， I 1仍不变． (2分) 22.（本题10分）有三个偏振片叠在一起，已知第一个偏振片与第三个偏振片的偏振化方向互相垂直.一束光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上，已知通过三个偏振片后的光强为0
/16I .求第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间
的夹角.
解：设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向间的夹角为θ.透过第一个偏振片后的光强10
/2I I =
2分
透过第二个偏振片后的光强I 2，有马吕斯定律，2
20(/2)cos I I θ
= 2分
透过第三个偏振片的光强I 3，
2222
3200cos (90)(/2)cos sin (/8)sin 2o I I I I θθθθ
=-== 4分
由题意知3
2/16I I =
，所以2sin 21/2θ
=
1
(1/2)s (2/2)2
2.5
o
θ-==
四、理论推导与证明（共5分）
23.（本题5
分）如图所示，一束自然光入射在平板玻璃上，
已知其上标明的反射光线1为完全偏振光.设玻璃板两侧都是空气，试证明其下表面的反射光线2也是完全偏振光.
证：因反射光线1为完全偏振光，故自然光线的入射角0i 满足布儒斯特定律，
02
1/
t g i n n
=
在这种情况下，反射光和折射光线垂直，有090
o
i r +=
因而上式可写成 21
(90)/o
tg r ctgr n n -==
即
12/tgr n n =
折射光线在玻璃板下表面的入射角r 也满足布儒斯特定律，因而反射光线2也是
完全偏振光.
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
2003级《大学物理》（上）期末统考试题（A 卷） （2004年7月5日） 说明 1考试答案必须写在答卷纸上，否则无效； 一、 选择题（33分，每题3 分） 1．温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系： (A) ε和w 都相等 (B) ε相等，而w 不相等 (C) w 相等，而不相 (D) 和w 都不相等 ［ ］ 2．一定量的理想气体经历acb 过程时吸热500 J ．则经历acbda 过程时，吸热为 (A) –1200 J (B) –700 J (C) –400 J (D) 700 J ． ［ ］ 3．气缸中有一定量的氮气（视为刚性分子理想气体），经过绝热压缩，使其压强变 为原来的2倍。问气体分子的平均速率变为原来的几倍？ (A) 21/5 (B) 22/5 (C) 21/7 (D) 22/7 ［ ］ 4．正方形的四个顶点分别放置四个电荷，其电量如图所示，若Q 所受合力为零，则Q 与q 的大小关系为： (A) q Q 22-= (B) q Q 2-= (C) q Q -= (D) q Q 2-= [ ] 5．半径为R 的“无限长”均匀带电圆柱面的静电场中各点的电场强度的大小E 与距 轴线的距离r 的 关系曲线为： ［ ］ 6．一电量为-q 的点电荷位于圆心O 处， A 、B 、C 、D 为同一圆周上的四点，如图所示。现将 一试验电荷从A 点分别移到B 、C 、D 各点，则 [ ] (A) 从A 到B ，电场力作功最大 (B) 从A 到C ，电场力作功最大 (C) 从A 到D ，电场力作功最大 (D) 从A 到各点，电场力作功相等 7．两个半径相同的金属球，一为空心，一为实心。把两者各自孤立时的电容值加以比较，则 (A) 空心球电容值大 (B) 实心球电容值大 E O r (A) E ∝1/r p (×105 Pa) -3 m 3)
波动光学习题解答 1-1 在氏实验装置中，两孔间的距离等于通过光孔的光波长的100倍，接收屏与 双孔屏相距50cm 。求第1 级和第3级亮纹在屏上的位置以及它们之间的距离。 解： 设两孔间距为d ，小孔至屏幕的距离为D ，光波波长为λ，则有=100d λ. (1)第1级和第3级亮条纹在屏上的位置分别为 -5150==510m 100D x d λ=?? -42503==1.510m 100 D x d λ=?? (2)两干涉条纹的间距为 -42=1.010m D x d λ?=?? 1-2 在氏双缝干涉实验中，用0 6328A =λ的氦氖激光束垂直照射两小孔，两小孔的间距为1.14mm ，小孔至屏幕的垂直距离为1.5m 。求在下列两种情况下屏幕上干涉条纹的间距。 （1）整个装置放在空气中； （2）整个装置放在n=1.33的水中。 解： 设两孔间距为d ，小孔至屏幕的距离为D ，装置所处介质的折射率为n ，则两小孔出射的光到屏幕的光程差为 21()x n r r nd D δ=-= 所以相邻干涉条纹的间距为 D x d n λ?=? （1）在空气中时，n ＝1。于是条纹间距为 943 1.5 632.8108.3210(m)1.1410 D x d λ---?==??=?? （2）在水中时，n ＝1.33。条纹间距为 9 43 1.563 2.810 6.2610(m)1.1410 1.33 D x d n λ---???=?==??? 1-3 如图所示，1S 、2S 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为1r 和2r 。路径1S P 垂直穿过一块厚度
为1t 、折射率为1n 的介质板，路径2S P 垂直穿过厚度为2t ，折射率为2n 的另一块介质板，其余部分可看做真空。这两条路径的光程差是多少？ 解：光程差为 222111[r (n 1)t ][r (n 1)t ]+--+- 1-4 如图所示为一种利用干涉现象测定气体折射率的原理性结构，在1S 孔后面放 置一长度为l 的透明容器，当待测气体注入容器而将空气排出的过程中幕上的干涉条纹就会移动。由移过条纹的根数即可推知气体的折射率。 （1）设待测气体的折射率大于空气折射率，干涉条纹如何移动？ （2）设 2.0l cm =，条纹移过20根，光波长为 589.3nm ，空气折射率为1.000276，求待测气体（氯气）的折射率。 1-5 用波长为500 nm 的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边1=1.56 cm 的A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。 （1）求此空气劈尖的劈尖角θ； （2）改用600 nm 的单色光垂直照射到此劈尖上，仍观察反射光的干涉条纹，A 处是明条纹还是暗条纹？ （3）在第（2）问的情形从棱边到A 处的围共有几条明纹，几条暗纹？
第十七章 光的干涉 一. 选择题 1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ） A. 1.5λ B. 1.5n λ C. 3λ D. 1.5λ/n 解： πλπ ?32==?nd 所以 n d /5.1λ= 本题答案为D 。 2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ） A. 变密 B. 变稀 C. 不变 D. 消失 解：条纹间距d D x /λ=?，所以d 增大，x ?变小。干涉条纹将变密。 本题答案为A 。 3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条 件不变(如图)，则此时 ( B ) A. P 处仍为明条纹 B. P 处为暗条纹 C. P 处位于明、暗条纹之间 D. 屏幕E 上无干涉条纹 解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。故本题答案为B 。 4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ） A. 亮斑 B. 暗斑 C. 可能是亮斑，也可能是暗斑 D. 无法确定 解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。 本题答案为B 。 5．一束波长为λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B ) A. λ/4 B. λ/ (4n ) C. λ/2 D. λ/ (2n ) 6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ） A. 5.0nm B. 30.0nm C. 90.6nm D. 250.0nm 选择题3图
n 3 上海电机学院 200_5_–200_6_学年第_二_学期 《大学物理 》课程期末考试试卷 1 开课学院： ，专业： 考试形式：闭卷，所需时间 90 分钟 考生姓名： 学号： 班级 任课教师 一、填充題（共30分，每空格2分） 1.一质点沿x 轴作直线运动，其运动方程为32 62x t t m ，则质点在运动开始后4s 内 位移的大小为___________，在该时间内所通过的路程为_____________。 2.如图所示，一根细绳的一端固定， 另一端系一小球，绳长0.9L m =，现将小球拉到水平位置OA 后自由释放，小球沿圆弧落至C 点时，30OC OA θ=与成，则 小球在C 点时的速率为____________， 切向加速度大小为__________， 法向加速度大小为____________。(210g m s =)。 3.一个质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动，其振动的表达式分别为： 2155.010cos(5t )6x m 、211 3.010cos(5t )6 x m 。则其合振动的频率 为_____________，振幅为 ，初相为 。 4、如图所示，用白光垂直照射厚度400d nm 的薄膜，若薄膜的折射率为 2 1.40n , 且1 2n n n 3，则反射光中 nm ， 波长的可见光得到加强，透射光中 nm 和___________ nm 可见光得到加强。 5.频率为100Hz ，传播速度为s m 300的平面波，波 长为___________，波线上两点振动的相差为3π ，则此两点相距 ___m 。 6. 一束自然光从空气中入射到折射率为1.4的液体上，反射光是全偏振光，则此光束射角
一、选择题(每题4分，共20分) 1．如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为2n 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321n n n >>，则两束反射光在相遇点的位相差为（B （A ） 22πn e λ ； （B ） 24πn e λ ； （C ） 24πn e πλ -； （D ） 24πn e πλ +。 2．如图示，用波长600λ=nm 的单色光做双缝实验，在屏P 处产生第五级明纹，现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P （A ）5.0×10-4cm ；（B ）6.0×10-4cm ； （C ）7.0×10-4cm ；（D ）8.0×10-4cm 。 3．在单缝衍射实验中，缝宽a =0.2mm ，透镜焦距f =0.4m ，入射光波长λ=500nm 位置2mm 处是亮纹还是暗纹？从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带？（ D ） (A) 亮纹，3个半波带； (B) 亮纹，4个半波带；(C) 暗纹，3个半波带； (D) 暗纹，4个半波带。 4．波长为600nm 的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm 的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现的全部级数为（B ） (A) 0、1±、2±、3±、4±； (B) 0、1±、3±；(C) 1±、3±； (D) 0、2±、4±。 5． 自然光以60°的入射角照射到某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则（ B ） (A) 折射光为线偏振光，折射角为30°； (B) 折射光为部分偏振光，折射角为30°； (C) 折射光为线偏振光，折射角不能确定； (D) 折射光为部分偏振光，折射角不能确定。 二、填空题(每小题4分，共20分) 6．波长为λ的单色光垂直照射在空气劈尖上，劈尖的折射率为n ，劈尖角为θ，则第k 级明纹和第3k +级明纹的间距l = 32s i n λn θ 。 7．用550λ=nm 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 1.1 μm 。 8．在单缝夫琅和费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小。若1600nm λ=为入射光，中央明纹宽度为 3m m ；若以2400nm λ=为入射光，则中央明纹宽度为 2 mm 。 9．设白天人的眼瞳直径为3mm ，入射光波长为550nm ，窗纱上两根细丝之间的距离为3mm ，人眼睛可以距离 13.4 m 时，恰能分辨。 10.费马原理指出，光总是沿着光程为 极值 的路径传播的。 三、计算题(共60分) 11.（10分）在杨氏双缝实验中，双缝间距d =0.20mm ，缝屏间距D ＝1.0m ，试求：(1)若第二级明条纹离屏中心的距离为6.0mm ，计算此单色光的波长；(2)相邻两明条纹间的距离． 解：(1)由λk d D x = 明知，23 0.26002110 x nm λ= =??， 3 n e
大学物理上册期末考试 重点例题 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
第一章 质点运动学习题 1-4一质点在xOy 平面上运动，运动方程为 x =3t +5, y = 2 1t 2 +3t -4.（SI ） (式中t 以 s 计，x ,y 以m 计．) (1)以时间t 为变量，写出质点位置矢量的表示式； (2)求出t =1 s 时刻和t ＝2s 时刻的位置矢量，并计算这1秒内质点的位移； (3)计算t ＝0 s 时刻到t ＝4s 时刻内的平均速度； (4)求出质点速度矢量表示式，并计算t ＝4 s 时质点的速度； (5)计算t ＝0s 到t ＝4s 内质点的平均加速度； (6)求出质点加速度矢量的表示式，并计算t ＝4s 时质点的加速度。 (请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)． 解：（1）质点位置矢量 21 (35)(34)2r xi yj t i t t j =+=+++-m (2)将1=t ,2=t 代入上式即有 211 [(315)(1314)](80.5)2t s r i j m i j m ==?++?+?-=- 221 [(325)(2324)](114)2 t s r i j m i j ==?++?+?-=+m 21(114)(80.5)(3 4.5)t s t s r r r i j m i j m i j m ==?=-=+--=+ (3) ∵ 20241 [(305)(0304)](54)2 1 [(345)(4344)](1716)2 t s t s r i j m i j m r i j m i j m ===?++?+?-=-=?++?+?-=+ ∴ 1140(1716)(54)(35)m s 404 t s t s r r r i j i j v m s i j t --==-?+--= ==?=+??-
一、选择题：（每题3分） 1、在真空中波长为λ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 ，若 A 、 B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为 (A) 1.5 λ． (B) 1.5 λ/ n ． (C) 1.5 n λ． (D) 3 λ． ［ ］ 2、在相同的时间内，一束波长为λ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． ［ ］ 3、如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分 别为r 1和r 2．路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1 的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2的另一 介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - ［ ］ 4、真空中波长为λ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?φ，则 (A) l ＝3 λ / 2，?φ＝3π． (B) l ＝3 λ / (2n )，?φ＝3n π． (C) l ＝3 λ / (2n )，?φ＝3π． (D) l ＝3n λ / 2，?φ＝3n π． ［ ］ 5、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相位差为 (A) 4πn 2 e / λ． (B) 2πn 2 e / λ． (C) (4πn 2 e / λ) +π． (D) (2πn 2 e / λ) -π． ［ ］ 6、如图所示，折射率为n 2、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n 1和n 3，已知n 1 ＜n 2＜n 3．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e ． (B) 2n 2 e －λ / 2 . (C) 2n 2 e －λ． (D) 2n 2 e －λ / (2n 2)． ［ ］ 7、如图所示，折射率为n 2、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n 1和n 3，已知n 1< n 2> n 3．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是 (A) 2n 2 e ． (B) 2n 2 e －λ / 2. (C) 2n 2 e －λ ． (D) 2n 2 e －λ / (2n 2)． P S 1S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 n 1 3λ n 3 n 3
习题13 13.1选择题 （1）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[ ] (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． [答案：C] （2）两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射．若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的[ ] (A) 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． [答案：A] （3）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，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为[ ] (A) λ / 4 ． (B) λ / (4n )． (C) λ / 2 ． (D) λ / (2n )． [答案：B] （4）在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n ，厚度为d 的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了[ ] (A) 2 ( n -1 ) d ． (B) 2nd ． (C) 2 ( n -1 ) d +λ / 2． (D) nd ． (E) ( n -1 ) d ． [答案：A] （5）在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为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 ［ ］ (A) λ / 2 ． (B) λ / (2n )． (C) λ / n ． (D) λ / [2(n-1)]． [答案：D] 13.2 填空题 （1）如图所示，波长为λ的平行单色光斜入射到距离 为d 的双缝上，入射角为θ．在图中的屏中央O 处 (O S O S 21=)，两束相干光的相位差为 ________________． [答案：2sin /d πθλ] （2）在双缝干涉实验中，所用单色光波长为λ＝562.5 nm (1nm ＝10-9 m)，双缝与观察屏的距离D ＝1.2 m ，若测得屏上相邻明条纹间距为?x ＝1.5 mm ，则双缝的间距d ＝
第十一章 波动光学 第一部分 一、填空题： 1、波长为λ的平行单色光垂直照射到如题4-1图所示的透明薄膜上，膜厚为e ，折射率为n ， 透明薄膜放空气中，则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的位相差??= 。 2、如题4-2图所示，假设有两个同相的相干点光源1S 和2S ，发出波长为λ的光。A 是它 们连线的中垂线上的一点。若在1S 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??= 。若已知λ=5000A o ， 1.5n =，A 点恰为 第四级明纹中心，则e = A o 。 3、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.00mm 。若整个装置放在水中，干 涉条纹的间距将为 mm 。（设水的折射率为43）。 4、在空气中有一劈尖形透明物，其劈尖角41.010rad θ-=?，在波长7000λ=A o 的单色光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距0.25l cm =，此透明材料的折射率n = 。 5、一个平凸透镜的顶点和一个平板玻璃接触，用单色光垂直照射，观察反射光形成的牛顿 环，测得第k 级暗环半径为1r 。现将透镜和玻璃板之间的空气换成某种液体（其折射率小于 玻璃的折射率），第k 级暗环的半径变为2r ，由此可知该液体的折射率为 。 6、若在麦克尔逊干涉仪的可动反射镜M 移动0.620mm 的过程中，观察到干涉条纹移动了 2300条，则所用光波的波长为 A o 。题4-1图 题4-2图 A
7、光强均为0I 的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强是 。 8、为了获得相干光，双缝干涉采用 方法，劈尖干涉采用 方法。 9、劳埃德镜实验中，光屏中央为 条纹，这是因为产生 。 二、选择题 1、在真空中波长为λ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 ，若A ， B 两点位相差为3π，则此路径AB 的光程为 （ ） （A ）1.5λ （B ）1.5n λ （C ）3λ （D ）1.5n λ 2、在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射到宽度为a =4的单缝上,对应 于衍射角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. 3、如图4-4所示，用波长为的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n 、劈尖 角为 的透明劈尖b 插入光线2中，则当劈尖b 缓慢地向 上移动时(只遮住s 2) ，屏C 上的干涉条纹 (A) 间隔变大,向下移动. (B) 间隔变小,向上移动. (C) 间隔不变,向下移动. (D) 间隔不变,向上移动. 4、用白光光源进行双缝实验，若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 ）干涉条纹的宽度将发生变化。 （B ）产生红光和蓝光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。 5、在双缝干涉实验中，屏幕E 上的P 点处是明条纹。若将缝2S 盖住，并在1S ，2S 连线的 垂直平分面处放一反射镜M ，如题4-5图所示，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 ）无干涉条纹。 6、两块平玻璃构成空气劈尖，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 ）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。 7、如题4-6图所示，用单色光垂直照射在牛顿环的装置上。当平凸透镜垂直向上缓慢平移 s s 1 s 2 1 2 O b λ C
大学物理学下册考试题 1 两根长度相同的细导线分别密绕在半径为R 和r 的两个长直圆筒上形成两个螺线管，两个螺线管的长度相同，2R r =，螺线管通过的电流相同为I ，螺线管中的磁感应强度大小R B 、 r B ，满足 （ ） （A ）2R r B B = （B ）R r B B = （C ）2R r B B = （D ）4R r B B = 选择（c ） N N r N R N 222='?'=ππ 2 一个半径为r 的半球面如图放在均匀磁场中，通过半球面的磁通量为 （ ） （A ）2 2r B π （B ）2 r B π （C ）2 2cos r B πα （D ）—2 cos r B πα 选择（D ） 3在图（a ）和（b ）中各有一半经相同的圆形回路1L 、2L ，圆周有电流1I 、2I ，其分布相同，且均在真空中，但在（b ）图中2L 回路外有电流3I ，1P 、2P 为两圆形回路上的对应点，则 （ ） （A ）1 21 2,P P L L B dl B dl B B ?=?=?? （B ）1 21 2 ,P P L L B dl B dl B B ?≠ ?=?? （C ） 1 21 2 ,P P L L B dl B dl B B ?=?≠?? （D ）1 21 2 ,P P L L B dl B dl B B ?≠ ?≠?? 选择（c ） 习题11图 习题13图 1L 1P L 2P 3 (a) (b)
4 在磁感应强度为B的均匀磁场中,有一圆形载流导线, a、b、c、是其上三个长度相等的电流元,则它们所受安培 力大小的关系为： 选择（c） 二，填空题 1、如图5所示，几种载流导线在平面分布，电流均为I，他们在o点的磁感应强度分别为（a）（b）（c） 图5 （a）0() 8 I R μ 向外（b）0() 2 I R μ π 1 （1-）向里（c）0() 42 I R μ π 1 （1+）向外 2 已知一均匀磁场的磁感应强度B=2特斯拉，方向沿X轴正方向，如图所示，c点为原点，则通过bcfe面的磁通量0 ；通过adfe面的磁通量2x0.10x0.40=0.08Wb ，通过abcd面的磁通量0.08Wb 。 ? I R O (a) O R I （b） O O （C） R I
1在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则观察屏上中央明纹位于O处，现将光源S向下移动到S′位置，则[ ]?A、中央明纹向上移动，且条纹间距增大 ?B、中央明纹向上移动，且条纹间距不变 ?C、中央明纹向下移动，且条纹间距增大 ?D、中央明纹向下移动，且条纹间距不变 正确答案：B 2在杨氏双缝干涉实验中，设双缝之间的距离为d = 0.2 mm，屏与双缝间的距离D＝1.00 m。（1）当波长λ = 589.0 nm的单色光垂直入射时，求10 条干涉条纹之间的距离；（2）若以白光入射，将出现彩色条纹，求第二级光谱的宽度。 正确答案： 解（1）在杨氏双缝干涉的图样中，其干涉条纹为等距分布的明暗相间的直条纹。相邻条纹之间的距离为 10 条干涉条纹之间有9 个间距，所以10 条干涉条纹之间的距离为 （2）第二级彩色条纹光谱宽度是指第二级紫光明纹中心位置到第二级红光明纹中心位置之间的距离。杨氏双缝干涉明纹的位置为
所以第二级光谱的宽度为 在双缝干涉实验中，用波长λ=546.1nm的单色光照射，双缝与屏的距离300mm。测得中央明纹两侧的两个第五级明条纹的间距为12.2mm，求双缝间的距离。 正确答案： 解：条纹间距，考虑到中央明纹，两个第五级明条纹间有11条条纹，共有10个条纹间距，因此12.2/10 = 1.22mm，利用公式，代入数据，得双缝间的距离。 4 在双缝干涉实验中，两缝间距为0.3mm，用单色光垂直照射双缝，在离缝1.20m的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.78mm。问所用光的波长为多少，是什么颜色的光？正确答案： 解：双缝干涉暗纹位置，第5条暗纹，k = 4，中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为 22.78mm，即2x = 22.78mm，得x = 11.39 mm，因此λ=632.8nm，是红光。
2010－2011 2 大学物理B 上(Ⅰ卷) 数理学院 48学时 各专业 （答案写在答题纸上，写在试题纸上无效） 一、选择题(每小题3分，共36分) 1. 质量为m ＝0.5 kg 的质点，在Oxy 坐标平面内运动，其运动方程为x ＝5t ，y =0.5t 2（SI ）， 从t =2 s 到t =4 s 这段时间内，外力对质点作的功为：[ ] (A) 1.5 J ． (B) 3 J ． (C) 4.5 J ． (D) -1.5 J ． 2. 两辆小车A 、B ，可在光滑平直轨道上运动．第一次实验，B 静止，A 以0.5 m/s 的速率向右与B 碰撞，其结果A 以 0.1 m/s 的速率弹回，B 以0.4 m/s 的速率向右运动；第二次实验，B 仍静止，A 装上1 kg 的物体后仍以 0.5 m/s 1 的速率与B 碰撞， 结果A 静止，B 以0.5 m/s 的速率向右运动，如图．则A 和B 的质量分别为：[ ] (A) m A =2 kg , m B =3 kg (B) m A =3 kg , m B =2 kg (C) m A =3 kg , m B =5 kg (D) m A =5 kg, m B =3 kg 3. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n 倍，则理想气体在一次卡诺循环中， 传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的：[ ] (A) n 倍． (B) n －1倍． (C) n 1倍． (D) n n 1 +倍． 4. 如图所示，一水平刚性轻杆，质量不计，杆长l ＝30 cm ，其上 穿有两个小球．初始时，两小球相对杆中心O 对称放置，与O 的距离d ＝10cm ，二者之间用细线拉紧．现在让细杆绕通过中心O 的竖直固定轴作匀角速度的转动，转速为ω 0，再烧断细线让两球向杆的两端滑动．不考虑转轴的和空气的摩擦，当两球都滑至杆端时，杆的角速度为：[ ] (A) 094ω (B) 049ω (C) 1 3 ω 0 (D)03ω 课程考试试题 学期 学年 拟题学院（系）: 适 用 专 业: 1 kg v =0.5 m/s
光学： 1．等厚薄膜干涉中，当反射光干涉增强时必有透射光干涉减弱；…..（ ） 2．单缝衍射中，如以白光入射，则在中央明纹两侧由里到外依次为由红到紫。………………………………………………………………………….….（ ） 3.可以采取减小双缝间距的办法增大双缝干涉条纹的间距。 （ ） 4.两束光产生相干叠加的条件相位差相同，频率相同，振动方向相同。 （ ） 5、增大天文望远镜物镜的孔径主要是为了有效地提高其成像的放大率。（ ） 6、自然光射入各向异性晶体时一定会发生双折射现象。 （ ） 7、从水面、柏油路面等反射的光通常都是部分偏振光。 （ ） 8、在夫琅和费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹对应的衍射角变大。 （ ） 9.在单缝衍射中，将透镜沿垂直于透镜光轴稍微向上移动时，则观察屏上的衍射 图样会移动。 （ ） 10. 若以相位的变化相同为条件, 光在折射率为n 的介质中传播L 距离,相当于光在真空中传播的距离为nL 。 （ ） 2. 为了使双缝干涉的条纹间距变大，可以采取的方法是 [ ] A. 使屏靠近双缝； C. 使两缝的间距变小； C. 使两缝的宽度稍微变小； D. 改用波长较小的单色光源。 3. 一束平行的自然光以60度的入射角由空气入射到平行玻璃表面上，反射光成 为完全线偏振光，则知 [ ] A 折射光的折射角为30度，玻璃的折射率为1.73 B 折射光的折射角为60度，玻璃的折射率为1.73 C 折射光的折射角为30度，玻璃的折射率为1.50 D 折射光的折射角为60度，玻璃的折射率为1.50 4．波长为λ的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍 射角为30°，则缝宽的大小为 [ ] λ= a A . 2.λ=a B λ2.=a C λ3.=a D
n 3 电机学院 200_5_–200_6_学年第_二_学期 《大学物理 》课程期末考试试卷 1 2006.7 开课学院： ，专业： 考试形式：闭卷，所需时间 90 分钟 考生： 学号： 班级 任课教师 一、填充題（共30分，每空格2分） 1.一质点沿x 轴作直线运动，其运动方程为()3262x t t m =-，则质点在运动开始后4s 位移的大小为___________，在该时间所通过的路程为_____________。 2.如图所示，一根细绳的一端固定， 另一端系一小球，绳长0.9L m =，现将小球拉到水平位置OA 后自由释放，小球沿圆弧落至C 点时，30OC OA θ=o 与成，则 小球在C 点时的速率为____________， 切向加速度大小为__________， 法向加速度大小为____________。(210g m s =)。 3.一个质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动，其振动的表达式分别为： 215 5.010cos(5t )6x p p -=?m 、211 3.010cos(5t )6 x p p -=?m 。则其合振动的频率 为_____________，振幅为 ，初相为 。 4、如图所示，用白光垂直照射厚度400d nm =的薄膜，为 2 1.40n =, 且12n n n >>3，则反射光中 nm ，
波长的可见光得到加强，透射光中 nm 和___________ nm 可见光得到加强。 5.频率为100Hz ，传播速度为s m 300的平面波，波 长为___________，波线上两点振动的相差为3 π ，则此两点相距 ___m 。 6. 一束自然光从空气中入射到折射率为1.4的液体上，反射光是全偏振光，则此光束射角等于______________，折射角等于______________。 二、选择題（共18分，每小题3分） 1.一质点运动时，0=n a ，t a c =（c 是不为零的常量），此质点作（ ）。 （A ）匀速直线运动；（B ）匀速曲线运动； （C ） 匀变速直线运动； （D ）不能确定 2.质量为1m kg =的质点，在平面运动、其运动方程为x=3t ，315t y -=（SI 制），则在t=2s 时，所受合外力为（ ） (A) 7j ? ； (B) j ?12- ； (C) j ?6- ； (D) j i ? ?+6 3.弹簧振子做简谐振动，当其偏离平衡位置的位移大小为振幅的4 1 时，其动能为振动 总能量的？（ ） （A ） 916 （B ）1116 （C ）1316 （D ）1516 4. 在单缝夫琅和费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射到单缝上，对应于衍 射角为300的方向上，若单逢处波面可分成3个半波带，则缝宽度a 等于（ ） (A.) λ (B) 1.5λ (C) 2λ (D) 3λ 5. 一质量为M 的平板车以速率v 在水平方向滑行，质量为m 的物体从h 高处直落到车子里，两者合在一起后的运动速率是（ ） (A.) M M m v + (B). (C). (D).v
物理光学课程总结 这学期首次接触了几何光学和物理光学两门课，从一开始的课程展望到现在的课程总结，感觉物理光学这门课的时间好短，一下子就过去了。这门课程的总结，我问了一下，大多数同学都是在做课程内容的总结和梳理，我的想法比较多，就当和老师谈谈心，闲聊一下吧。 这学期学习完物理光学之后，我有以下两点深刻的感触： 1.科学理论的庞大体系总是建立在物理的根基上。对基础知识的学习能带来 很多契机。 物理光学这门课从一开始就介绍了麦克斯韦方程组，然后后面的菲涅耳公式，平面电磁波波动方程……好多体系都是建立在了这个根基之上，让我非常惊叹。从的四个公式就能推导出这么多结论，真是非常的经典，这也难怪麦克斯韦这位物理学家能够有如此高的地位。接下来的电磁场连续性条件的引入深刻地解释了反射定律和折射定律这些初中学过的知识，并通过定量的计算更加完善了我对这些内容的理解，让我大有醍醐灌顶之感。以前对偏振现象浅尝辄止的学习让我对这些知识学得并不扎实，但通过这门课的学习，我算是对偏振现象有了更深入的认识。 另外，我还注意到，物理光学这门课里运用了很多高等数学的知识，如双重积分，矢量运算，椭球性质等等，我同时觉得数学的基础对后续课程的学习的确是非常重要。 2.对工科生来说，边学边思边用才是最理想的学习状态。
学习了双光束干涉，就可以基于这个原理来制作各种干涉仪器：如非索干涉仪，用来检查光学零件的表面质量；迈克尔逊干涉仪，用来准确确定光程差，进行长度的精确测量；马赫-曾德干涉仪，用于测量相位物体引起的相位变化……仅仅是一个双光束干涉的性质，就可以衍生出这么多有用的产品，更不用说还学了衍射，偏振，空间滤波的内容了，这正印证了老师的“知识改变命运”这句话。 其实双光束干涉这个内容并不是在物理光学这门课里面第一次接触，但是在以前学习了这些内容之后并没去深入地想：我学了这些知识能够做什么？我能不能利用这些性质做点东西出来？每次在看到有诸如srtp，国创之类的参赛项目，自己都是踌躇满志，想要去参加，积累经验，但是都苦于找不到课题，其实，如果在平日的学习过程中就能多去思考多去动手的话，既掌握了课程知识，又学以致用，那样的提高才是最大的了吧。 我记得在复习的过程中室友曾惊呼：“我靠，这个设计思想太巧妙了！”他说的就是书上的某一道课后习题，然后他又说了一句：“如果刚开始就认真听了的话肯定能利用这些性质做点东西出来，可惜时间紧迫啊，只有准备考试了。”听了这些话，我感触特别深。的确，不得不感叹，现在的大学生自学能力其实挺强的，尤其是在考试前夕，能在一两天里把一学期的内容学完，虽然效果肯定不如那些踏实的同学，但也算是比较好的了。换个角度来看，如果这些同学能在上这门课之前就花两天的时间根据教学大纲来把一学期要学的知识浏览一遍，再加上上课认真听讲的话，肯定效果更好了。对于老师来说，如何引导学生有这样的主动性和积极性，我觉得这算是一个值得思考的地方吧。 回到这个主题上来，这学期里我觉得最有收获的章节的学习估计就是傅里叶光学部分了吧。说实话，在上课的过程中，我学起来感觉最晦涩的就是夫琅禾费衍射的推导和傅里叶光学那部分的内容了，尤其是那一堆双重积分的公式，我到现在都不太会推导，但学了下来也确实感觉有种思路被打开了的感觉。尤其是空间频率的这些概念，它把许多通信理论中的经典方法移植到了光学系统的分析当中，让我感觉太神奇了。我们在信号与系统，数字信号处理等通信类课程中学到的东西居然运用到了光学系统中，还能用对信号处理的方式去处理光波，这对我
1．有一弹簧，当其下端挂一质量为m的物体时，伸长量为9.8 10－2 m。若使物体上下振动，且规定向下为正方向。（1）t = 0时，物体在平衡位置上方8.0 10－2 m处，由静止开始向下运动，求运动方程。（2）t = 0时，物体在平衡位置并以0.60 m/s的速度向上运动，求运动方程。 题1分析： 求运动方程，也就是要确定振动 的三个特征物理量A、ω，和?。其中振动的角频率是由弹簧振子系统的固有性质（振子质量m及弹簧劲度系数k）决定的，即ω，k可根据物体受力平衡时弹簧的= k/ m
伸长来计算；振幅A 和初相?需要根据初始 条件确定。 解： 物体受力平衡时，弹性力F 与重力P 的大 小相等，即F = mg 。 而此时 弹簧的伸长量m l 2108.9-?=?。 则 弹簧的劲度系数l mg l F k ?=?=//。 系统作简谐运动的角频率为 1s 10//-=?==l g m k ω （1）设系统平衡时，物体所在处为坐标 原点，向下为x 轴正向。 由初始条件t = 0时，m x 210100.8-?=，010=v 可得振幅
m 100.8)/(2210102-?=+=ωv x A ；应用旋转矢量法可确定初相π?=1。则运动方程为 ])s 10cos[()m 100.8(121π+?=--t x （2）t = 0时，020=x ， 120s m 6.0-?=v ，同理可得m 100.6)/(22202022-?=+=ωv x A ， 2/2π?=；则运动方程为 ]5.0)s 10cos[()m 100.6(122π+?=--t x 2．某振动质点的x －t 曲线如图所示， 试求：（1）运动方程；（2）点P 对应的相位； （3）到达点P 相应位置所需要的时间。 题2分析： 由已知运动方程画振动曲线和由振动曲 线求运动方程是振动中常见的两类问题。
大学物理波动光学知识点总结 1．惠更斯-菲涅耳原理：波面上各点都看作是子波波源，它们发出的子波在空间相遇时，其强度分布是子波相干叠加的结果。 2． 光波的叠加 两相干光在空间一点P 相遇，P 点的光强为： 相干叠加 12I I I ?=++? 非相干叠加 12I I I =+ 3．光的干涉 （1）光程：i i i l n r =∑ （i r 指光在真空中传播的距离，i n 指介质的折射率）. （2）光干涉的一般条件： （3）杨氏双缝干涉: 光程差 明暗条纹距屏幕中心的位置分布为： 相邻的两条明纹（或暗纹）间距 （4）薄膜干涉：等倾干涉 a. 光程差 b.干涉条件 等厚干涉 a. 劈尖干涉： 光程差（垂直入射） 亮纹厚度 暗纹厚度 b. 牛顿环 明环 暗环 01 2... k r k ==，，， （5）迈克尔逊干涉仪 4．光的衍射 1k k D x x x d λ+?=-= 2,1,2,4e k k n λ ==??? 22 ne λ δ=+ 2 2λ δ+ ≈ne (21),0,1,2,4e k k n λ =+=???D x d d d r r n ? =≈≈-=θθδtg sin )(12122 d d d N λ ?=-=? 2, 1,2,2 ()(21),0,1,2,2 k k i k k λδλ?=?????=??+=????? 明纹暗纹 ? ,0,1,2....() 21, 0,1,2....2k D k k d x D k k d λλ?±=??=? ?±+= ?? 明纹（）(暗纹) 1 2 3,... k r k =，，221122 0,1,2,212k n r n r k k λδλ?±??=-==??? ??±+?? （干涉加强）（） （干涉削弱）