物理光学第三章习题解答

大学物理第三章部分课后习题答案3-1半径为R、质量为M的均匀薄圆盘上，挖去一个直径为R的圆孔，孔的中心在求所剩部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量。

分析：用补偿法（负质量法）求解，由平行轴定理求其挖去部分的转动惯量，用原圆盘转动惯量减去挖去部分的转动惯量即得。

注意对同一轴而言。

解：没挖去前大圆对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为：1R处，2J11MR2①2由平行轴定理得被挖去部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为：1MRMR3J2Jcmd2()2()2MR2②2424232由①②式得所剩部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为：JJ1J213MR2323-2如题图3-2所示，一根均匀细铁丝，质量为M，长度为L，在其中点O处弯成120角，放在某Oy平面内，求铁丝对O某轴、Oy轴、Oz轴的转动惯量。

分析：取微元，由转动惯量的定义求积分可得解：（1）对某轴的转动惯量为：L20J某rdm(lin600)22M1dlML2L32（2）对y轴的转动惯量为：L1ML2M5Jy()2(lin300)2dlML20322L96（3）对Z轴的转动惯量为：1ML1Jz2()2ML2322122题图3-23-3电风扇开启电源后经过5达到额定转速，此时角速度为每秒5转，关闭电源后经过16风扇停止转动，已知风扇转动惯量为0.5kgm，且摩擦力矩Mf和电磁力矩M均为常量，求电机的电磁力矩M。

分析：Mf，M为常量，开启电源5内是匀加速转动，关闭电源16内是匀减速转动，可得相应加速度，由转动定律求得电磁力矩M。

解：由定轴转动定律得：MMfJ1，即52520.54.12Nm5163-4飞轮的质量为60kg，直径为0.5m，转速为1000r/min，现要求在5内使其制动，求制动力F，假定闸瓦与飞轮之间的摩擦系数0.4，飞轮的质量全部分布在轮的外周上，MJ1MfJ1J20.5尺寸如题图3-4所示。

分析：分别考虑两个研究对象：闸瓦和杆。

关于物理光学习题附答案⼀、选择题1、在相同时间内，⼀束波长为λ的单⾊光在空中和在玻璃中，正确的是 [ ]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. 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n1n3,λ为⼊射光在真空中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 [ ]A ．λπe n 22 ； B. ππ+e n 22 ；C ．πλπ+e n 24； D. 2/42πλπ+e n 。

3. 在双缝⼲涉实验中，屏幕E 上的P 点是明条纹。

若将2S 缝盖住，并在21S S 连线的垂直平分⾯处放⼀反射镜M ，如图所⽰，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。

4、⽤⽩光源进⾏双缝实验，若⽤⼀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 ．⼲涉条纹的位置和宽度、亮度均发⽣变化；D ．不发⽣⼲涉条纹。

5、有下列说法：其中正确的是［］A 、从⼀个单⾊光源所发射的同⼀波⾯上任意选取的两点光源均为相⼲光源；B 、从同⼀单⾊光源所发射的任意两束光，可视为两相⼲光束；C 、只要是频率相同的两独⽴光源都可视为相⼲光源；D 、两相⼲光源发出的光波在空间任意位置相遇都会产⽣⼲涉现象。

6、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 点沿某⼀路径到B 点，路径的长度为 L ， A 、B 两点光振动位相差记为Δφ，则［］（A ） L =3λ/（2n ）,Δφ = 3π； ( B ) L = 3λ/（2n ）,Δφ = 3n π；（C ） L = 3n λ/2 , Δφ = 3π； ( D ) L = 3n λ/2 ，Δφ = 3n π。

高中物理《物理光学》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．从调谐电路接收到的高频振荡电流中，还原出声音信号的过程是（）A．调谐B．解调C．调频D．调幅2．关于电磁场和电磁波的说法中，下列叙述正确的是（）A．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应B．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播C．安培通过实验发现磁场对运动电荷有力的作用D．麦克斯韦建立了经典电磁理论，并证实了电磁波的存在3．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）A．赫兹预言了电磁波的存在B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场C．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒D．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波4．以下关于电磁波的说法不正确的是（）A．医院B超发出的超声波是电磁波B．无线通信是用电磁波进行传播的C．遥控器发出的红外线是电磁波D．透视使用的X射线是电磁波5．2022年9月10日是农历八月十五日的中秋望月，各地月出时刻约为18点10分至20分，所以傍晚升起的月亮可以说是最圆的月亮，关于光现象及其应用，下列说法正确的是（）A．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生光的折射造成的B．光的衍射现象说明光具有粒子性，全息照相主要是利用了光的衍射现象C．无影灯是应用光的衍射现象，分光镜是利用光的全反射原理D．红黄绿交通信号灯中，红光波长最短，最不易发生明显衍射6．衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，可以利用衍射图样分析结构，如通过X射线在晶体上衍射的实验，证实了各种晶体内部的微粒是按一定规则排列着的。

如图所示为一束光经过某孔洞后的衍射图样，则该孔洞的形状可能是（）A．B．C．D．7．如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的a、b间形成一条彩色光带。

下面的说法中正确的是（）A．在三棱镜中a侧光的波长大于b侧光的波长B．b侧光更容易产生衍射现象C．若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa＞Δxb8．如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（）A．只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉B．遇到障碍物时，b光更容易发生明显的衍射现象C．在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度D．从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大二、多选题9．下列所示的图片、示意图或实验装置图都来源于课本，则下列判断准确无误的是（）A ．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B ．乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度C ．丙图是双缝干涉的原理图，若P 到S 1、S 2的路程差是光的半波长的奇数倍，则出现亮纹D ．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现水平干涉条纹10．下列关于光的说法正确的是（ ）A ．光的偏振现象说明光是一种横波B ．立体电影是利用了光的衍射现象C ．利用激光的相干性好可以进行精准的测距D ．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象11．2022年8月，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”实现了国际上首次空间太阳h α波段光谱扫描成像，这相当于给太阳低层大气做了“CT ”扫描。

新概念物理光学习题答案新概念物理光学习题答案光学作为物理学的一个重要分支，研究光的传播、反射、折射和干涉等现象。

在学习光学的过程中，我们常常会遇到一些习题，通过解答这些习题可以更好地理解光学的原理和应用。

本文将为大家提供一些新概念物理光学习题的答案，希望能够帮助大家更好地掌握光学知识。

1. 一束光从空气射入玻璃介质，发生折射现象。

如果入射角为30°，折射角为20°，求玻璃的折射率。

解答：根据折射定律，光线从空气射入玻璃介质时，入射角i和折射角r之间的关系为：n1*sin(i) = n2*sin(r)。

其中，n1为空气的折射率，近似为1；n2为玻璃的折射率，待求。

代入已知条件，得到：1*sin(30°) = n2*sin(20°)。

解方程可得，n2 ≈ 1.5。

所以，玻璃的折射率约为1.5。

2. 一束光从空气射入水中，发生折射现象。

已知水的折射率为1.33，求光线从水中射入空气时的折射角。

解答：同样利用折射定律，光线从水中射入空气时，入射角i和折射角r之间的关系为：n1*sin(i) = n2*sin(r)。

其中，n1为水的折射率，n2为空气的折射率。

代入已知条件，得到：1.33*sin(i) = 1*sin(r)。

由于光线从水中射入空气，空气的折射率近似为1。

解方程可得，sin(r) ≈ 1.33*sin(i)。

再利用反正弦函数，可求得折射角r的近似值。

所以，光线从水中射入空气时的折射角约为反正弦(1.33*sin(i))。

3. 一束光从空气射入玻璃球，球的折射率为1.5。

已知入射角为60°，求光线在球内的传播路径。

解答：当光线从空气射入玻璃球时，由于两种介质的折射率不同，光线会发生折射现象。

根据折射定律，入射角i和折射角r之间的关系为：n1*sin(i) =n2*sin(r)。

其中，n1为空气的折射率，n2为玻璃球的折射率。

代入已知条件，得到：1*sin(60°) = 1.5*sin(r)。

11级应用物理 曹江勇学号：20114052004第三章 习题一、选择题：2004. 2n = 1 的空气对于1n = 1.5 的玻璃而言，其临界角c i 约为 （ B ）（A ）40° （B ） 42° （C ）55° （D ）56°2005．将折射率为 n 的薄透镜置于折射率为 n ′（＞n ）的介质中，则 （ B ）（A ）凸透镜会聚、凹透镜发散 （B ）凸透镜发散、凹透镜会聚（C ）凸透镜发散、凹透镜发散 （D ）凸透镜会聚、凹透镜会聚2012．使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过（ A ）（A ）光心。

（B ）物方焦点。

（C ）物方节点。

（D ）象方焦点。

2016．由折射率为n=1.65 的玻璃制成的薄凸透镜，前后两球面的曲率半径均为40cm ，其焦距等于多少cm ？。

（ D ）（A ）20 （B ）21 （C ）25 （D ）312017．一双凸透镜的折射率为1.5，其两面曲率半径均为10cm ，若其一面涂以银，使其成为凹面镜，在距透镜20cm 处置一点光源，光自左向右射入，右为涂银面，则其所成像在多少cm 处？ ( A )（A ）20 （B ）4 （C ）3.33 （D ）2.862022．一消色差透镜由两个胶合的薄透镜构成的，他们的光焦度分别为10和-6屈光度，试问组合透镜的焦距为多少cm ？（A ）0.25 （B ）25 （C ）2.5 （D ）4002049,光学系统的实物定义是（ C ）（A ）发散入射同心光束的顶点（B ）会聚入射同心光束的顶点（C ）发散出射同心光束的顶点（D ）会聚出射同心光束的顶点2050,光学系统的虚物定义是（ B ）（A ）发散入射同心光束的顶点（B ）会聚入射同心光束的顶点（C ）发散出射同心光束的顶点（D ）会聚出射同心光束的顶点2051,光学系统的实像定义是（ B ）（A ）发散入射同心光束的顶点（B ）会聚入射同心光束的顶点（C ）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2052,光学系统的虚像定义是（ C ）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2053,身高为1.8m的人经过平面镜反射能看到自己全身的像，平面镜的高度至少需要多少米( A )（A）0.9m （B）1.8m （C）2.7m （D）3.6m2054,平面镜成像的性质为（ B ）（A）实物成实像（B）实物成虚像（C）虚物成虚像（D）虚物不能成像2055,平面镜成像的横向放大率为（ A ）（A）+1 （B）－1 （C）0 （D）∞2056,唯一能完善成像光学系统的是（ B ）（A）平面折射系统（B）平面反射系统（C）球面折社系统（D）球面反射系统2058,人在岸上看到水中的鱼是（ D ）（A）原深度的鱼（B）变深了的鱼的实像（C）变浅了的鱼的实像（D）变浅了的鱼的虚像2059,透过一块厚玻璃板观察一个发光点，看到发光点的位置是（ A ）（A）移近了（B）移远了（C）不变（D）不能确定2060,某水箱里注水深8cm，箱底有一硬币，则硬币的视深为多少厘米（ C ）（A）2 （B）4 （C）6 （D）202061,在厚15cm，折射率为1.5的玻璃板下表面上有一小颗粒，如果垂直观察，小颗粒的像位于玻璃板上表面下放多少厘米( B )（A）5 （B）10 （C）15 （D）202062,棱镜的折射率为n，当顶角a很小时，最小偏向角为（ C ）（A）a （B）na （C）(n-1)a （D）(n+i)a2063,棱镜的顶角为60°，当入射角为45°时，偏向角最小，那么该棱镜的折射率为（ A ）（A（B（C（D）22066，凹球面镜对实物成像的性质之一是（ A ）（A）实像都是倒立的（B）实像都是正立的（C）实像都是放大的（D）实像都是缩小的2067,凹球面镜对实物成像的性质之一是（ A ）（A）虚像都是正立方大的（B）虚像都是倒立方大的（C）虚像都是正立缩小的（D）虚像都是倒立缩小的2068,凸球面镜对实物成像的性质是（ B ）（A）虚像都是实的（B）虚像都是虚的（C）虚像都是放大的（D）虚像都是倒立的2069,凸球面镜对实物成像的性质（ D ）（A）实像都是正立方大的（B）实像都是倒立方大的（C）实像都是倒立缩小的（D）不可能产生实像2070，凸球面镜对实物成像的性质（ C ）（A）实像都是倒立缩小的（B）实像都是正立方大的（C）虚象都是正立缩小的（D）虚象都是倒立方大的2071,平行光通过置于空气中的透明介质球聚焦于球面上，则透明体的折射率为（ D ）（A）2 （B）1 （C）2 （D）1.52072,凸透镜的成像性质之一是（ A ）（A）实物始终成倒立实像（B）实物始终成正立虚像（C）虚物始终成正立实像（D）虚物始终成正立虚像2073,凸透镜对实物成像的性质之一是（ A ）（A）实像都是倒立的（B）实像都是正立的（C）实像都是放大的（D）实像都是缩小的2074,凸透镜对实物的成像性质之一是（ D ）（A）实像都是正立方大的（B）实像都是倒立方大的（C）实像都是倒立缩小的（D）实像可以放大，也可以缩小2075,凹透镜对实物成像的性质（ B ）（A）像都是实的（B）像都是虚的（C）像都是放大的（D）像都是倒立的2076,凹透镜对实物成像的性质（ D ）（A）实像都是正立方大的（B）实像都是倒立方大的（C）实像都是倒立缩小的（D）不能成实像2077,凹透镜对实物成像的性质（ C ）（A）实像都是倒立缩小的（B）实像都是正立方大的（C）虚象都是正立缩小的（D）虚象都是倒立方大的2078,共轴球面系统主焦点的定义是（ D ）（A）主轴上横向放大率等于1的一对共轭点（B）主轴上角放大率为1的一对共轭点（C）主轴上纵向放大率为1的一对共轭点（D）主轴上无限远点的共轭点2079,共轴球面系统主点的定义是（ A ）（A）主轴上横向放大率等于1的一对共轭点（B）主轴上角放大率为1的一对共轭点（C）主轴上纵向放大率为1的一对共轭点（D）主轴上无限远点的共轭点2080,共轴球面系统节点的定义是（ B ）（A）主轴上横向放大率等于1的一对共轭点（B）主轴上角放大率为1的一对共轭点（C）主轴上纵向放大率为1的一对共轭点（D）主轴上无限远点的共轭点二、填空题：1012．费马原理是指＿光沿光程最大值、最小值、或恒定值的路程传播＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

物理光学作业习题答案第一章光波的基本性质(1)作业习题1、试说明下列各组光波表达式所代表的偏振态。

(1) E x= E o sin ( co t-kz), E y= E O cos ( « t-kz)⑵ E x= E O cos ( co t-kz), E y= E O cos ( « t~kz+f )(3) E x= E o sin ( co t~kz), E y=- E o sin ( co t~kz)解：(1) E x = E o sin(®r -kz) E y = E o cos(cot - kz) 71Ex = cos(M — kz~ —) 9 E ox = E oy = E°.•.5=生，.•.凡，超前所生，.•.为右旋圆偏振光2 ，2(2 ) Ex = Eq cos(仞-kz), Ey = E° cos(仞-fc + —)F8 = - , E;+E;^El，E,超前E, ^Ltga = — = 1, :.a = -4 x y u y E4_ _ 71 71 971tg2y/ = tg2a -coso = tg —-cos— , .. y/ =—为右旋椭圆偏振光，长轴在y二x方向上(3) E x = E o sin(仞-kz), E y = -E o cos(仞-kz)Ey = E Q sin(®r 一« + 兀),d = 7i , E m = E oy = E QE .丸TC % TCtga = = 1,・'・ a = —, tg2i// = tg2a-cos3 = tg — -cos n ・'・ i// = ---E°x 4 2 4 ...为线偏振光，振动方向为疔-X2、试证明：频率相同，振幅不同的右旋与左旋圆偏振光能合成一椭圆偏振光。

旋椭圆偏振光。

3、把一根截面是矩形的玻璃棒（折射率为1.5）弯成马蹄形，如图所示。

第三章作业1、波长为600nm的平行光垂直照在宽度为0.03mm的单缝上,以焦距为100cm的会聚透镜将衍射光聚焦于焦平面上进行观察，求：（1）单缝衍射中央亮纹的半宽度；（2）第一亮纹和第二亮纹到衍射场中心的距离。

2、求矩孔夫琅和费衍射图样中，沿图样对角线方向第一个次级大值和第二个次级大值相对于图样中心的强度.3、在双缝的夫琅和费衍射实验中，所用光波的波长为632.8nm，透镜的焦距为80cm，观察到两相邻亮条纹之间的距离2.5mm,并且第5级缺级，试求：（1）双缝的缝宽与缝距；（2)第1,2，3级亮纹的相对强度。

4、平行白光射到在两条平行的窄缝上，两缝相距为2mm,用一个焦距为1。

5m的透镜将双缝衍射条纹聚焦在屏幕上。

如果在屏幕上距中央白条纹3mm处开一个小孔,在该处检查所透过的光，问在可见光区（390~780nm)将缺掉那些波长?5、推导出单色光正入射时,光栅产生的谱线的半角宽度的表达式。

如果光栅宽度为15cm，每毫米内有500条缝,它产生的波长632。

8nm的单色光的一级和二级谱线的半角宽度是多少?6、钠黄光包含589。

6nm和589nm两种波长，问要在光栅的二级光谱中分辨开这两种波长的谱线，光栅至少应有多少条缝？7、设计一块光栅，要求：（1）使波长为600nm的第二级谱线的衍射角小于等于300；(2）色散尽可能的大;(3）第4级谱线缺级;（4）对于波长为600nm的二级谱线能分辨0.03nm 的波长差。

选定光栅的参数后，问在透镜的焦面上只能看见波长600nm的几条谱线？8、一束直径为2mm的氦氖激光（632.8nm）自地球发向月球，已知月球到地面的距离为380000km，问在月球上接收到的光斑的大小？若此激光束扩束到0.15m再射向月球,月球上接收到光斑大小？9、在正常条件下,人眼瞳孔直径约为2.5mm，人眼最灵敏的波长为550nm.问：（1）人眼最小分辨角(2）要分辨开远处相距0。

6m的两点光，人眼至少离光点多近？（3)讨论眼球内玻璃状液的折射率（1.336)对分辨率的影响。