光学习题及答案

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- -可修编- 光学习题及答案

练习二十二 光的相干性 双缝干涉光程

一.选择题

1. 有三种装置

(1) 完全相同的两盏钠光灯,发出相同波长的光,照射到屏上；

(2) 同一盏钠光灯,用黑纸盖住其中部将钠光灯分成上下两部分同时照射到屏上；

(3) 用一盏钠光灯照亮一狭缝,此亮缝再照亮与它平行间距很小的两条狭缝,此二亮缝的光照射到屏上.

以上三种装置,能在屏上形成稳定干涉花样的是

(A) 装置(3).

(B) 装置(2).

(C) 装置(1)(3).

(D)装置(2)(3).

2. 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)把两个缝的宽度稍微调窄.

(C)使两缝的间距变小.

(D)改用波长较小的单色光源.

3. 如图22.1所示,设s1、s2为两相干光源发出波长为的单色光,分别通过两种介质(折射率分别为n1和n2，且n1>n2)射到介质的分界面上的P点,己知s1P = s2P = r,则这两条光的几何路程r,光程差和相位差分别为

(A)  r = 0 , = 0 , = 0.

(B) r = (n1－n2) r , =( n1－n2) r , =2 (n1－n2) r/.

(C) r = 0 ,  =( n1－n2) r,  =2 (n1－n2) r/.

(D) r = 0 , =( n1－n2) r, =2 (n1－n2) r.

4. 如图22.2所示，在一个空长方形箱子的一边刻上一个双缝,当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时,在箱子的对面壁上产生干涉条纹.如果把透明的油缓慢地灌入这箱子时,条纹的间隔将会发生什么变化？答:

(A) 保持不变.

(B) 条纹间隔增加.

(C) 条纹间隔有可能增加.

(D) 条纹间隔减小.

5. 用白光(波长为4000Å～7600Å)垂直照射间距为a=0.25mm的双缝,距缝50cm处放屏幕,则观察到的第一级彩色条纹和第五级彩色条纹的宽度分别是

(A) 3.6×104m , 3.6×104m.

(B) 7.2×104m , 3.6×103m.

(C) 7.2×104m , 7.2×104m.

(D) 3.6×104m , 1.8×104m.

二.填空题 

 s1

s2 n1

n2 P

图22.1

图22.2 -

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- -可修编- 1. 在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e ,波长为的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差 = .

2. 如图22.3所示, s1、、s2为双缝,

s是单色缝光源,当s沿平行于s1、和s2的连线向上作微小移动时, 中央明条纹将向

移动；若s不动,而在s1后加一很薄的云母片,中央明条纹将向移动.

3. 如图22.4所示,在劳埃镜干涉装置中，若光源s离屏的距离为D, s离平面镜的垂直距离为a(a很小).则平面镜与屏交界处A的干涉条纹应为条纹；设入射光波长为，则相邻条纹中心间的距离为.

三.计算题

1. 在双缝干涉实验中,单色光源s到两缝s1和s2的距离分别为l1和l2,并且l1－l2=3, 为入射光的波长,双缝之间的距离为d,双缝到屏幕的距离为D,如图22.5,求

(1) 零级明纹到屏幕中央O点的距离；

(2) 相邻明条纹间的距离.

2. 双缝干涉实验装置如图22.6所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d=0.50mm,用波长=5000 Å的单色光垂直照射双缝.

(1) 求原点O(零级明条纹所在处)上方的第五级明条纹的坐标.

(2) 如果用厚度e=1.0×102mm,折射率n=1.58的透明薄膜覆盖在图中的s1缝后面,求上述第五级明条纹的坐标x .

练习二十三 薄膜干涉 劈尖

一.选择题

1. 如图23.1 所示, 薄膜的折射率为n2, 入射介质的折射率为n1,

透射介质为n3,且n1＜n2＜n3, 入射光线在两介质交界面的反射光线分别为(1)和(2), 则产生半波损失的情况是

(A) (1)光产生半波损失, (2)光不产生半波损失.

(B) (1)光 (2)光都产生半波损失.

(C) (1)光 (2)光都不产生半波损失.

(D) (1)光不产生半波损失, (2)光产生半波损失.

2. 波长为的单色光垂直入射到厚度为e的平行膜上,如图23.2,若反射光消失,则当n1＜n2＜n3时,应满足条件(1)； 当n1＜n2＞n3时应满足条件(2). 条件(1),条件(2)分别是

(A) (1)2ne = k,(2) 2ne = k. s1

s2 s 屏

图22.3

s

s 屏

图22.4 a A

s1

s2 屏

图22.6 d D O x

n1

n2 d 

n3 图23.2 (1) (2) n1

n2

n3

图23.1d

O s1

s2 l1

l2 s D 屏

图22.5 -

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- -可修编- (B) (1)2ne = k+ /2,(2) 2ne = k+/2.

(C) (1)2ne =k－/2, (2) 2ne = k.

(D) (1)2ne = k,(2) 2ne = k－/2.

3. 由两块玻璃片（n1 = 1.75）所形成的空气劈尖,其一端厚度为零，另一端厚度为0.002cm，现用波长为7000 Å的单色平行光，从入射角为30角的方向射在劈尖的表面，则形成的干涉条纹数为

(A) 27.

(B) 56.

(C) 40.

(D) 100.

4. 空气劈尖干涉实验中,

(A) 干涉条纹是垂直于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变稀,从中心向两边扩展.

(B) 干涉条纹是垂直于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变密,从两边向中心靠拢.

(C) 干涉条纹是平行于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变疏,条纹背向棱边扩展.

(D) 干涉条纹是平行于棱边的直条纹, 劈尖夹角变小时,条纹变密,条纹向棱边靠拢.

5. 一束波长为的单色光由空气入射到折射率为n的透明薄膜上,要使透射光得到加强,则薄膜的最小厚度应为

(A) /2.

(B) /2n.

(C) /4.

(D) /4n.

二.填空题

1. 如图23.3所示,波长为的平行单色光垂直照射到两个劈尖上,两劈尖角分别为 1和2 ,折射率分别为n1和n2,若二者形成干涉条纹的间距相等,则1 , 2 ,n1和n2之间的关系是.

2. 一束白光垂直照射厚度为0.4m的玻璃片,玻璃的折射率为1.50,在反射光中看见光的波长是,在透射光中看到的光的波长是.

3. 空气劈尖干涉实验中,如将劈尖中充水,条纹变化的情况是,如将一片玻璃平行的拉开,

条纹变化的情况是.

三.计算题

1. 波长为的单色光垂直照射到折射率为n2的劈尖薄膜上, n1＜n2＜n3,如图23.4所示,观察反射光形成的条纹.

(1) 从劈尖顶部O开始向右数第五条暗纹中心所对应的薄膜厚度e5是多少？

(2) 相邻的二明纹所对应的薄膜厚度之差是多少？

2. 在折射率n=1.50的玻璃上,镀上n=1.35的透明介质薄膜,入射光垂直于介质膜表面照射,观察反射光的干涉,发现对1=6000Å的光干涉相消,对2=7000Å的光波干涉相长,且在O n1

n1

n1 

图23.4 n1 1 1 n1   

图23.3 -

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- -可修编- 6000Å～7000Å之间没有别的波长的光波最大限度相消或相长的情况,求所镀介质膜的厚度.

练习二十四 牛顿环 迈克耳逊干涉仪 衍射现象

一.选择题

1. 严格地说,空气的折射率大于1,因此在牛顿环实验中,若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去时,干涉圆环的半径将

(A) 变小.

(B) 不变.

(C) 变大.

(D)消失.

2. 在图24.1所示三种透明材料构成的牛顿环装置中,用单色光垂直照射,在反射光中看到干涉条纹,则在接触点P处形成的圆斑为

(A) 全明.

(B) 全暗.

(C) 右半部明,左半部暗.

(D) 右半部暗,左半部明.

3. 在一块平玻璃片B上,端正地放一个顶角接近于,但小于的圆锥形平凸透镜A,在A、B间形成空气薄层,如图24.2所示,当用单色光垂直照射平凸透镜时,从玻璃片的下面可观察到干涉条纹,其特点是

(A) 中心暗的同心圆环状条纹,中心密,四周疏.

(B) 中心明的同心圆环状条纹,中心疏,四周密.

(C) 中心暗的同心圆环状条纹,环间距相等.

(D) 中心明的同心圆环状条纹,环间距相等.

4. 把观察牛顿环装置中的平凸透镜换成半径很大的半圆柱面透镜, 用单色光垂直照射半圆柱面的平凸透镜时,观察到的干涉条纹的特点是

(A) 间隔不等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹,中间密,两边稀.

(B) 间隔不等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹,中间稀,两边密.

(C) 间隔相等的与圆柱面母线平行的干涉直条纹.

(D) 间隔相等的与圆柱面母线垂直的干涉直条纹.

5. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中放入一个折射率为n,厚度为d的透明片后,这条光路的光程增加了

(A) 2(n－1)d.

(B) 2nd.

(C)(n－1)d. 

1.52 1.62 1.62

1.52

1.75 P

图24.1

图24.2 A

B