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大学物理规范作业B上册牛顿环单缝解答

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大学物理下习题册答案详解

大学物理下习题册答案详解

解 ： a 30cm ,d 0.6m m , b=2.2m
D =a+b 2.5m ,
x 2.25m m
x D dx 5400 A
d
D
第 4级 明 纹 至 中 心 距 离 满 足 ：
dx 4 x 4 D 9.00m m
D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d
练习34 光的干涉（2)
1.在双缝装置中，用一折射率为n的薄云母片覆盖其中
光的程亮差度2 分，, 2别则. 5为 有 , ：3 .5
，比较 P、Q、R 三点
（1）P点最亮、Q点次之、R点最暗；
注意。单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的 内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思
20D 想 的 精 髓 ， 否 则 容 易 造 成 观 者 的 阅 读 压 力 ， 适 得 其 反 。 正 如 我 们 都 希 望 改 变 世 界 ， 希 望 给 别 人 带 去 光 明 ， 但 更 多
x 20x＝ 0.11m 时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容 a 到 达 这 个 限 度 时 ， 或 许 已 经 不 纯 粹 作 用 于 演 示 ， 极 大 可 能 运 用 于 阅 读 领 域 ； 无 论 是 传 播 观 点 、 知 识 分 享 还 是 汇 报
n 1 题 目 中 k=-7
所 以 ： e 7 n 1
答案为：（1）
2.迈克耳逊干涉仪可用来测量单色光的波长，当干涉仪
的动镜M2移动d距离时，测得某单色光的干涉条纹移 动N条，则该单色光的波长为：（ ）

大学物理重点知识习题课解答-光学

大学物理重点知识习题课解答-光学

300
600
S .. .. . . .. .. ..
I0
P2
I21
解:
P1 P3P1
P1
入射光通过偏振片I和II后,透射光强为
I1
1 2
I0
cos2
600
插入偏振片III后,其透射光强为
I2
1 2
I0
cos2
300
cos
2
300
I2 2.25I1
27
选择题1. 等倾干涉光程差公式 2d
为了12满I足0 线I偏0 振co部s2分振, 动方4向5在0 出射后“转
过”900,
只要第一个偏振片偏振化方向与入射光中线偏振
光的光振动方向夹角为450，第二个偏振片的偏振
化方向与第一偏振片偏振化方向夹角为450就行.
E
所以,只要两个偏振片就行.
P1
450
P127
I0
.
450 .
E
I0
P1
450
将有关数据代入可得
1
o
d 5 /n2 n1 8.0m
d
4
3。在折射率n3=1.52的照相机镜头表面涂有一层折射率
n2=1.38的MgF2增透膜,若此膜仅适用于波长 =550nm的
光,则此膜的最小厚度为多少?
n1 1
解：因为 光相干相
n2 1.38 d
综合效应。其中明条纹的位置由光栅方程决定，但各 明纹的强度受单缝衍射效应的调制，透射光能量的大 部分将分布在原单缝衍射中央明纹范围（中央包线） 内的各明纹上。
23
17、光栅明纹位置由d sin k 决定。单缝衍射极
小位置由 b sin k决定，当 时 ，光栅明纹

牛顿环 单缝衍射 圆孔衍射

牛顿环 单缝衍射 圆孔衍射

明纹中心的间距Δx=5.6mm，求该可见光波长λ。
解:(1)依题意, x 2 f 2 103 (m)

f

xa
a 0.5(m)
2
(2) a sin (2k 1) , sin tg x
2
f
ax3 (2k 1) 7 ,
f
22
x3 2.8(mm)
____4_2_8_.6_n_m______。
解： 1 600nm
a sin

2k1
1
1
2
a sin

2k2
1
2
2
依题意 k1 2, k2 3
2

2k1 2k2
1 1
1

428.6nm
7
三、计算题
1. 图示一牛顿环实验装置，设平凸透镜中心恰好和平
板玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是R=200cm。用某
分析:右半部分光在薄膜上下表面反射时不 要考虑半波损失，所以右半圆心为亮斑。
左半部分光在薄膜上下表面反射时要考虑半波 损失，所以左半圆心为暗斑。
2
2.上图的牛顿环装置中，当平凸透镜缓慢的向上平移
而远离平面玻璃时，可以观察到环状干涉条纹：
(A)向右平移； (B)向中心收缩 ；(C) 向外扩张；
(D) 不动； （E）向左平移。
06级大学物理规范作业上册
总（11）
牛顿环 单缝衍射 圆孔衍射
1
一、选择题 1.如图所示,牛顿环装置中平板玻璃由折射率nl=1.50 和n3=1.75的不同材料两部分组成。平凸透镜的折射率 nl=1.50,透镜与平板玻璃之间充满折射率n2=1.62的液 体，则在中心接触点所形成的圆斑为： 【 D 】 (A)全明； (B)全暗 ； (C)左半部明，右半部暗； (D) 左半部暗，右半部明。

大学物理规范作业上册12解答完整课件

大学物理规范作业上册12解答完整课件

可看到的2 级 ， 2 2次 ， 0 1， 分 9 1， 7 别 1， 6 1 为 ， 4 1， 3 1， 1 1， 0 8， 7， 5， 4， 2， 1， 0
大学物理规范作业上册12解答完整
8
2. 将三个偏振片叠放在一起，第二个和第三个偏振
片的偏振化方向分别与第一个偏振片的偏振化方向成
45°和90°角。光强为I0的自然光垂直穿过这一堆偏 振片。（1）求经过每一个偏振片后的光强；（2）如
一束平行入射面振动的线偏振光以起偏角入到某介质表面则反射光与折射光的偏振情况是反射光是垂直入射面振动的线偏光折射光是平行入射面振动的线偏光
大学物理规范作业上册
总（12） 衍射光栅 光的偏振
大学物理规范作业上册12解答完整
1
一、选择题
1.一衍射光栅对某一定波长的垂直入射光，在屏幕上
只能出现零级和一级主极大，欲使屏幕上出现更高级
次的主极大，应该:
【
(A) 换一个光栅常数较小的光栅；
B】
(B) 换一个光栅常数较大的光栅；
(C) 将光栅朝靠近屏幕的方向移动；
(D) 将光栅朝远离屏幕的方向移动。
分析：由光栅方程 dsink
要屏幕上出现更高级次的主极大，d就要变大， 即换个光栅常数大的光栅。
大学物理规范作业上册12解答完整
2
2.一束平行入射面振动的线偏振光以起偏角入到某介 质表面,则反射光与折射光的偏振情况是 【D】 (A) 反射光与折射光都是平行入射面振动的线偏光. (B) 反射光是垂直入射面振动的线偏光, 折射光是平行 入射面振动的线偏光. (C) 反射光是平行入射面振动的线偏光, 折射光是垂直 入射面振动的线偏光. (D) 折射光是平行入射面振动的线偏光,看不见反射光.

大学物理光的干涉详解(二)

大学物理光的干涉详解(二)

大学物理光的干涉详解（二）引言：光的干涉是光学中一种重要的现象，它在许多领域都有广泛的应用。

本文将对大学物理光的干涉进行详细的解析，以帮助读者更好地理解和应用光的干涉现象。

正文：一、双缝干涉1. 构造双缝干涉实验装置的基本原理2. 双缝干涉的条件和特点3. 双缝干涉的干涉条纹及其解释4. 双缝干涉的应用：衍射光栅的原理和工作方式5. 双缝干涉实验的注意事项与常见误差分析二、单缝干涉1. 单缝干涉实验的基本原理2. 单缝干涉的条件和特点3. 单缝干涉的干涉条纹及其解释4. 单缝干涉的应用：干涉测量与像差的消除5. 单缝干涉实验的注意事项与常见误差分析三、牛顿环干涉1. 牛顿环干涉实验的基本原理2. 牛顿环干涉的条件和特点3. 牛顿环干涉的干涉条纹及其解释4. 牛顿环干涉的应用：薄膜的测量与分析5. 牛顿环干涉实验的注意事项与常见误差分析四、薄膜干涉1. 薄膜干涉实验的基本原理2. 薄膜干涉的条件和特点3. 薄膜干涉的干涉条纹及其解释4. 薄膜干涉的应用：反射镜、透射镜和干涉滤光片的工作原理5. 薄膜干涉实验的注意事项与常见误差分析五、光栅干涉1. 光栅干涉实验的基本原理2. 光栅干涉的条件和特点3. 光栅干涉的干涉条纹及其解释4. 光栅干涉的应用：光谱仪的工作原理与光谱分析5. 光栅干涉实验的注意事项与常见误差分析总结：通过对大学物理光的干涉的详细解析，我们深入理解了双缝干涉、单缝干涉、牛顿环干涉、薄膜干涉和光栅干涉的原理、特点、干涉条纹和应用。

这些知识对于我们理解光的行为、进行精确测量和应用于实际中都具有重要意义。

在进行干涉实验时，我们需要注意实验装置的搭建和调整，以及可能出现的误差来源，以确保准确的实验结果。

大学物理 单缝衍射

大学物理 单缝衍射

o
f
2 f 中央明纹 x a
其余明纹
x

a
f
中央明纹线宽度为其余明纹线宽度的两倍
⑤条纹亮度分布是否均匀，为什么？
中央明纹中心:
全部光线干涉相长
一级明纹中心:
屏幕
二级明纹中心: 1/5部分光线干涉相长

中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱。
I
1/3部分光线干涉相长
⑥条纹随、a 的变化
③条纹角宽度
f
0

中央明纹中心
sin
k

a

2a
暗纹 明纹
k 1、、 2

a
( 2k 1)
中央明纹
2 a
其余明纹

中央明纹角宽度为其余明纹角宽度的两倍
I
a
④条纹线宽度
L2
x

x f tg
x f (tg 2 tg1 )
x f ( 2 1 ) f
确定 a a , 衍射不明显
若 a ，则为直线传播

a , 衍射显著
, a 确定 a ,

若用白光照射：
单缝夫琅禾费衍射
单缝夫琅禾费衍射
⑦单缝衍射的动态变化
单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变 .
0
0
衍射光线汇集于 焦点F L2
0
中央明纹中心
衍射光线汇集于2焦平面上某点 L P
0
P处光强可由菲涅耳公式计算
介绍确定P光强的两种简便方法
2. 半波带法（半定量方法） 衍射角为 的一束平 行光线的最大光程差：

2013大学物理规范作业B上册09干涉解答

蝙蝠接收到墙壁表面反射回来的脉冲时，声 源不动，接收者（蝙蝠）动，
vs 0,
340 vR (m / s) 40
蝙蝠接收到的信号的频率为：
u vR 1 1 40 41 v2 v v1 v 4.110 4 Hz u 1 39
5
二、填空题 1.设入射波的波动方程为
t x y1 A cos( 2 ( )) T


波疏
波密
2
O P
O点的振动方程：
x
简谐波沿X轴正向传播，入射波波动方程：
y0 A cos( 2t ) 2

3/4
x y入 A cos [2 (t ) ] u 2
8
x y入 A cos [2 (t ) ] u 2
波从波疏入射到波密媒质上反射时，有半波损失


根据干涉相长条件，有：
2
3 2 1 2k , 2
3 2 1 2k 2
3
3.蝙蝠在洞穴中飞翔,速率为声速的1/40,蝙蝠的超声 发射频率为3.9×104Hz。在一次朝着表面平直的墙壁 飞扑期间,，它自己听到的从墙壁反射回来的脉冲的频 率为: 【 A 】 (A)4.1×104Hz (C)4.0×104Hz (B)3.9×104Hz (D)3.8×104Hz
分析：S1点、S2点在P点引起的振动分别为：
y1 A1 cos( t
2r2 2r1 2 (r1 r2 ) 2 (1 ) 2 1 1

1 ), y1 A2 cos( t
2r2
2 ),
2
2.两振幅均为A，波长均为的相干波，由二相干波源 发出, S1、S2相距为3λ/4(λ为波长)。若在S1S2连线上S1 左侧各点合振幅均为2A，则两波源的初相差Δφ=φ2-φ1 为: (A)0 (B)π/2 (C)π (D)3π/2 【 】 D

10级大学物理规范作业上册16解答


但当自然光以布儒斯特角入射到两种透明介质 的分界面时，反射光的振动方向垂直于入射面。即 振动方向平行入射面的光线全部透过分界面而不会 被反射。
根据题意易判断：所有入射光的振动方向都平行 入射面，且以布儒斯特角入射到介质分界面上。
7
二、计算题 1.在制造半导体元件时常常需要在硅片上均匀涂上一层 二氧化硅薄膜，已知硅片的折射率 n' 3.4 ,二氧化硅的 折射率 n 1.5 ，如在白光（400nm —700nm）照射下， 垂直方向上发现反射光中只有420nm的紫光和630nm的 红光被加强了。（1）求二氧化硅薄膜的厚度；（2）问 在反射光方向上哪些光因干涉而相消。 解：（1）由于二氧化硅薄膜上、下 SiO d 表面反射时都有半波损失，所以对反 射光1=420nm和2=630nm加强的条件 Si 分别为：2nd k1 , 2nd (k 1)2
45
I1 3 I0 8
（2）透射光与入射光的强度之比为
17
在可见光范围内k只能取1和2， 代入上式分别得：1 =667nm和2 =400nm， 这两波长的光波都能在p处得到加强，相应在狭 缝处的半波带数是（2k＋1）个，即分别为3个半波带 和5个半波带。
12
4.一双缝，缝间距d=0.10mm，缝宽a=0.02mm，用波长 =480nm的平行单色光垂直入射该双缝，双缝后放一焦 距为50cm的透镜，试求：（1）透镜焦平面处屏上干涉 条纹的间距；（2）单缝衍射中央亮纹的宽度；（3） 单缝衍射的中央包线内有多少条干涉的主极大。 解：（1）主极大条件为 d sin k
在一块光学平玻璃片b上端正地放一顶角很大的圆锥形平凸透镜a在ab间形成劈尖角很小的空气薄层如图所示当波长为的单色平行光垂直地射向平凸透镜时可以观察到在透镜锥面上出现干涉条纹

大学物理单缝衍射

其中，$varphi$表示光波的相位，$x$表示空间坐标，$t$表 示时间坐标，$c$表示光速。该方程描述了光波在空间中传播 时的波动行为。
衍射效率与影响因素
细缝宽度
01
随着细缝宽度的减小，衍射效率逐渐增加。当细缝宽度接近或
小于波长时，衍射现象更加明显。
波长
02
光波的波长越短，衍射效率越高。在可见光范围内，紫光的衍
衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物的边缘继续传播的现象 。在单缝衍射中，光波在细缝边缘发生衍射，向各个方向传播，形成明暗相间的 条纹。
光的波动方程
光的波动方程是描述光波传播规律的数学方程，其形式为： $frac{partial^2 varphi}{partial x^2} = frac{1}{c^2} frac{partial^2 varphi}{partial t^2}$。
生物医学成像技术
要点一
总结词
生物医学成像技术中，单缝衍射效应对于提高成像质量和 分辨率具有重要作用。
要点二
详细描述
在生物医学成像技术中，如X射线成像、超声成像和光学 显微镜等，单缝衍射效应对于成像质量和分辨率的影响不 可忽视。通过对单缝衍射的研究，可以优化成像系统的设 计和参数调整，提高成像的清晰度和分辨率，从而提高生 物医学诊断的准确性和可靠性。这一原理在医学影像技术 、生物科学研究等领域有着广泛的应用。
重要性及应用
单缝衍射是理解光的波动性质和衍射 现象的基础，对于后续学习光的干涉 、衍射和光学仪器等知识具有重要意 义。
在实际应用中，单缝衍射可用于光学 仪器设计、光学检测和光学图像处理 等领域，如透镜设计、光谱分析、光 学成像系统优化等。
02
单缝衍射现象
定义与实验装置

物理试题牛顿环和光的偏振

物理试题牛顿环和光的偏振物理试题：牛顿环和光的偏振物理试题一：牛顿环牛顿环是一种利用光干涉现象观察透明介质薄片性质的实验。

以下为典型的牛顿环试题：1. 牛顿环的原理是什么？2. 描述牛顿环实验的装置和步骤。

3. 如何利用牛顿环实验测量透明薄片的厚度？答案：1. 牛顿环的原理：当平行光通过一块透明薄片时，由于光的反射和折射现象，在薄片和玻璃基板之间形成一系列亮暗交替的圆环。

这是因为光波在反射和折射过程中会产生干涉，而干涉导致了光强的增强或衰减，形成了牛顿环的图样。

2. 牛顿环的装置和步骤：a. 准备一块平坦透明薄片和一块平行玻璃基板。

b. 在光源处，将光通过凸透镜聚焦形成平行光射到玻璃基板上。

c. 将透明薄片放在基板上，形成牛顿环。

d. 通过目镜观察牛顿环的图样。

3. 利用牛顿环实验测量透明薄片的厚度：a. 通过调节目镜距离，使得中央圆环明暗交替。

b. 记录目镜位置，即可测量透明薄片的厚度。

物理试题二：光的偏振光的偏振是光振动方向的限制性，以下为典型的光的偏振试题：1. 什么是光的偏振？2. 描述光的偏振实验的装置和步骤。

3. 如何判断光的偏振状态？答案：1. 光的偏振是光波振动方向的限制性。

当光波的振动方向只在一个平面上振动时，我们说光是偏振的。

2. 光的偏振实验的装置和步骤：a. 准备一束自然光和一块偏振片（如尘埃滤镜）。

b. 将光通过偏振片，观察光的透过情况。

3. 判断光的偏振状态：a. 自然光透过偏振片，光不受限制地透过。

b. 偏振光透过偏振片，光只有在特定方向上透过，其他方向被阻挡。

综上所述，牛顿环和光的偏振是物理学中重要且有趣的实验现象。

通过实验可以深入理解光的性质和光的运动规律，进一步拓展我们对光学的认识。

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【B】
2
3.根据惠更斯—菲涅尔原理，若已知光在某时刻的波
阵面为S，则S的前方某点P的光强决定于波阵面上所有
面元发出的子波各自传到P点的： 【 B 】
（A）振动振幅之和
（B）相干叠加
（C）振动振幅之和的平方 （D）光强之和
3
二、填空题
l.夫琅和费单缝衍射实验中，若对应于屏幕上P点为2 级暗纹，则单缝处波阵面可分为___4______个半波带； 若入射光波长为0.6 μm，缝宽a=0.6 mm,透镜焦距 f=1m，则中央明纹线宽度Δx=____2m__m____。 Nhomakorabea8
2R 2
13 R
(2) rk
(2k 1)R 0.01
2n
取k 72
一共可观察到72条明纹。
7
2.若有一波长为λ=600 nm的单色平行光垂直入射在宽
度a=0.30 mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，若测
得屏上中央明纹的宽度为2.0 mm，试求透镜焦距f。若
改用另一可见光进行实验，并测得中央明纹两侧第3级
单色平行光垂直照射，观察反射光形成的牛顿环，测
得第七个明环的半径是0.3cm。（1）求入射光的波长；
（2）设图中OA=1.00cm，求在半径为OA的范围内可观
察到的明纹数目。
解: (1) 2ne k, e rk 2 ,
2
2R
2n rk 2 k, 2nr72 692 (nm)
解： a sin 2 4
2
所以可分割成4个半波带。
两个第一级暗纹中心间的距离即为 中央明纹的宽度。
x 2x1 2 f tg1
2f
sin 1
2f
a
2mm
4
2. 用半波带法分析夫朗和费单缝衍射，屏上第三级明 纹所对应的波带数是___7_______条；波带数划分为4条 时屏上所对应的是第____2____级___暗____条纹。 解： 根据单缝衍射明纹公式a sin (2k 1) ，k 1,2,3…
一、选择题 1.如图所示,牛顿环装置中平板玻璃由折射率nl=1.50 和n3=1.75的不同材料两部分组成。平凸透镜的折射率 nl=1.50,透镜与平板玻璃之间充满折射率n2=1.62的液 体，则在中心接触点所形成的圆斑为： 【 D 】 (A)全明； (B)全暗 ； (C)左半部明，右半部暗； (D) 左半部暗，右半部明。
明纹中心的间距Δx=5.6mm，求该可见光波长λ。
解:(1)依题意, x 2 f 2 103 (m)
f
xa
a 0.5(m)
2
(2) a sin (2k 1) , sin tg x
2
f
ax3 (2k 1) 7 ,
f
22
x3 2.8(mm)
2ax3 480 (nm)
7f
分析:右半部分光在薄膜上下表面反射时不 要考虑半波损失，所以右半圆心为亮斑。
左半部分光在薄膜上下表面反射时要考虑半波 损失，所以左半圆心为暗斑。
1
2.上图的牛顿环装置中，当平凸透镜缓慢的向上平移
而远离平面玻璃时，可以观察到环状干涉条纹：
(A)向右平移； (B)向中心收缩 ；(C) 向外扩张；
(D) 不动； （E）向左平移。
____4_2_8_.6_n_m______。
解： 1 600nm
a sin
2k1
1
1
2
a sin
2k2
1
2
2
依题意 k1 2, k2 3
2
2k1 2k2
1 1
1
428.6nm
6
三、计算题
1. 图示一牛顿环实验装置，设平凸透镜中心恰好和平
板玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是R=200cm。用某
2 K=3时，所对应的波带数为：m=2k+1=7。
波带数划分为4条时，有：a sin 4 2
2
满足暗纹公式且k＝2。
所以波带数划分为4条时屏上所对应的是第2级暗纹。
5
3. 一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第三级明纹 位置恰与波长为600nm的单色光垂直入射该缝时衍射 的第二级明纹位置重合，该单色光波长为