光的衍射 偏振作业习题及解答 赵近芳编

习题及解答（全）习题一1-1 ｜｜与有无不同?和有无不同? 和有无不同?其不同在哪里?试举例说明．解：（1）是位移的模，是位矢的模的增量，即，；（2）是速度的模，即. 只是速度在径向上的分量.∵有（式中叫做单位矢），则 式中就是速度径向上的分量， ∴不同如题1-1图所示.题1-1图(3)表示加速度的模，即，是加速度在切向上的分量.∵有表轨道节线方向单位矢），所以式中就是加速度的切向分量.(的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论) 1-2 设质点的运动方程为=()，=()，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r ＝，然后根据=，及＝而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即=及=你认为两种方法哪一种正确？为什么？两者差别何在？解：后一种方法正确.因为速度与加速度都是矢量，在平面直角坐标系中，有，r ∆r ∆t d d r t d d r t d d v t d d vr∆∆r r ∆12r r -=12r r r ϖϖ-=∆t d d r t d d r ==v t s d d t rd d r r ˆr =r ˆt ˆr ˆt r t d d d d d d r rr +=t rd d tr t d d d d 与r td d v tv a d d ϖϖ=t vd d a ττϖϖ(v =v t v t v t v d d d d d d ττϖϖϖ+=dt dvt t r d ˆd d ˆd τϖϖΘ与x x t y y t 22y x +v t rd d a 22d d t r v 22d d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x a 222222d d d d ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x j y i x r ϖϖϖ+=故它们的模即为而前一种方法的错误可能有两点，其一是概念上的错误，即误把速度、加速度定义作其二，可能是将误作速度与加速度的模。

光的偏振习题、答案及解法一、 选择题1. 在双缝干涉实验中，用单色自然光照色双缝，在观察屏上会形成干涉条纹若在两缝封后放一个偏振片，则（B ）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 、 没有干涉条纹。

2.一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，若以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7倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为（B ）A 、 21 ；B 、 31 ；C 、 41 ；D 、 1 。

参考答案：()θηη200cos 12-+=I I I ()ηη-+=1200max I I I η20min I I = ()7212000min max=-+=ηηηI I I I I ηη-=27 31=η 3.若一光强为0I 的线偏振光先后通过两个偏振片1P 和2P 。

1P 和2P 的偏振化方向与原入射光矢量振动方向的夹角分别为090和α，则通过这两个偏振片后的光强I （A ）A 、 )2(sin 4120a I ；B 、 0 ；C 、a I 20cos 41 ； D 、 a I 20sin 41。

参考答案： ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=απα2c o s c o s 220I I )2(sin 4120a I I =4．一光强为0I 的自然光垂直通过两个偏振片，且两偏振片偏振化方向成030则穿过两个偏振片后的光强为（D ）A 、 430I ；B 、 40I ；C 、 80I ；D 、 830I 。

参考答案： 836c o s 2c o s 202020I I I I ===πα 5.一束光强为0I 自然光，相继通过三个偏振片321P P 、、P 后，出射光的光强为80I I =。

已知1P 和3P 的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转2P ，要使出射光的光强为零，2P 最少要转过的角度（D ）A 、 030 ；B 、 090 ；C 、 060 ；D 、 045 。

光的⼲涉衍射和偏振（含答案）第4课时光的⼲涉衍射和偏振【导学⽬标】1?掌握光的⼲涉现象产⽣的条件，特别是双缝⼲涉中出现明暗条纹的条件及判断⽅法2掌握光产⽣明显衍射的条件，以及衍射与⼲涉现象的区别 3掌握光的偏振现象，了解偏振在⽇常⽣活中的应⽤.⼀、光的⼲涉［基础导引］1 ?在双缝⼲涉实验中，光屏上某点P到双缝S i、S2的路程差为7.5× 10「7 m,如果⽤频率6.0× 1014 HZ的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹.2?描绘地势⾼低可以⽤等⾼线，描绘静电场可以⽤等势线，薄膜⼲涉条纹实际上是等厚线，同⼀⼲涉条纹上各个地⽅薄膜的厚度是相等的?利⽤光的⼲涉检查平整度时，观察到了⼲涉条纹的形状，就等于知道了等厚线的⾛向，因⽽不难判断被检测平⾯的凹下或凸出的位置?为什么薄膜⼲涉条纹是等厚线？［知识梳理］1?双缝⼲涉：由同⼀光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 ____________ 的相⼲光波.屏上某点到双缝的路程差是__________________ 时出现亮条纹；路程差是半波长的____________ 时出现暗条纹?相邻的明条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与波长⼊双缝间距d及屏到双缝的距离I之间的关系为_________________ ?2 ?薄膜⼲涉：利⽤薄膜（如肥皂液薄膜）____________ 反射的光相遇⽽形成的?图样中同⼀条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度_________ ?特别提醒 1?只有相⼲光才能形成稳定的⼲涉图样.2?单⾊光形成明暗相间的⼲涉条纹，⽩光形成彩⾊条纹.⼆、光的衍射［基础导引］太阳光照着⼀块遮光板，遮光板上有⼀个较⼤的三⾓形孔?太阳光透过这个孔，在光屏上形成⼀个三⾓形光斑?请说明：遮光板上三⾓形孔的尺⼨不断减⼩时，光屏上的图形将怎样变化？说出其中的道理.［知识梳理］1 ?光__________________________________ 的现象叫光的衍射.2?发⽣明显衍射的条件：只有在障碍物的尺⼨⽐光的波长⼩或者跟波长相差不多的条件下，才能发⽣明显的衍射现象.3?泊松亮斑：当光照到不透光的⼩圆板上时，在圆板的阴影中⼼出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）?特别提醒 1?光的⼲涉、衍射和光的⾊散都可出现彩⾊条纹，但光学本质不同.2?区分⼲涉和衍射，关键是理解其本质，实际应⽤中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等⽅⾯加以区分.三、光的偏振［基础导引］市场上有⼀种太阳镜，它的镜⽚是偏振⽚.偏振⽚与普通的有⾊玻璃⽚相⽐有什么优点？安装镜⽚时它的透振⽅向应该沿什么⽅向？利⽤偏振眼镜可以做哪些实验、做哪些检测？［知识梳理］1偏振：光波只沿 _______________ 的⽅向振动，称为光的偏振.2. ⾃然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播⽅向上沿____________振动的光，⽽且沿各个⽅向振动的光波的____________ 都相同，这种光叫做⾃然光.3. _________________ 偏振光：在于传播⽅向的平⾯上，只沿某个特定⽅向振动的光，叫做偏振光.光的偏振证明光是________ ?⾃然光通过偏振⽚后，就得到了偏振光.特别提醒 1.⾃然光通过偏振⽚后，就变成了偏振光.2 .平时我们所见的光，除直接从光源射来的以外都是不同程度的偏振光考点⼀光的⼲涉【考点解读】1. 明暗条纹的判断⽅法(1) 单⾊光a.如图1所⽰，光源S i、S2发出的光到屏上 P点的路程差⼱⼀rι= k λk= 0,1,2,)时，光屏上出现明条纹.b .光的路程差⼔⼀rι= (2k+ 1)λ(k= 0,1,2,)时，光屏上出现暗条纹.(2) ⽩光：光屏上出现彩⾊条纹.(3) 中央条纹为明条纹.2. 双缝⼲涉是等间距的，相邻明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正⽐(装置已确定的情况下).利⽤双缝⼲涉实验可测量光波的波长.3. 薄膜⼲涉(1) 如图2所⽰，竖直的肥皂薄膜，由于重⼒的作⽤，形成上薄下厚的楔形.(2) 光照射到薄膜上时，在膜的前表⾯AA'和后表⾯BB '分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加.(3) 原理分析课堂探究?突破考点??JS听粪岡探究??律⽅屋图2①单⾊光a.在P1、P2处，两个表⾯反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍.Δr = nλn= 1,2,3,),薄膜上出现明条纹.b .在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δ等于半波长的奇数倍. Δ = (2n + 1)λ(n =0,1,2,3,),薄膜上出现暗条纹.②⽩光：薄膜上出现⽔平彩⾊条纹.4?薄膜⼲涉的应⽤⼲涉法检查平⾯如图 3所⽰，两板之间形成⼀楔形空⽓膜, ⽤单⾊光从上向下照射，如果被检平⾯是平整光滑的，我们会观察到平⾏且等间距的明暗相间的条纹；若被检平⾯不平整，则⼲涉条纹发⽣弯曲.【典例剖析】例1如图4所⽰，在双缝⼲涉实验中，S I和S2为双缝，P是光屏的⼀点，已知P点与S i、S2距离之差为2.1 × 10「6 m,分别⽤A、两种单⾊光在空⽓中做双缝⼲涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1) 已知A光在折射率为n= 1.5的介质中波长为4× 10「7 m；(2) 已知B光在某种介质中波长为 3.15 × 10「7 m ,当B光从这种介质射向空⽓时，临界⾓为37°(3) 若让A光照射S1, B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.跟踪训练1如图5所⽰，在双缝⼲涉实验中，已知SS I= SS2,且S2到光屏上P点的路程差Δr = 1.5 × 10「6 m.(1) 当S为λ= 0.6⼙的单⾊光源时，在 P点处将形成________ 条纹.(2) 当S为λ= 0.5⼙的单⾊光源时，在P点处将形成________ 条纹.(均选填“明”或“暗”)例2⽤某⼀单⾊光做双缝⼲涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m 处的光屏上，测得 5条亮纹间的距离为7.5 mm.求这种单⾊光的波长. 探究所得掌握条纹间距公式ΔX=d λ跟踪训练2薄膜⼲涉在科学技术上有很⼤应⽤?如图6甲是⼲涉法检查平⾯⽰意图，图⼄是得到的⼲涉图样，则⼲涉图样中条纹弯曲处的凹凸情况是______ .(选填“上凸”或“下凹”)Φ⼄图6考点⼆衍射与⼲涉的⽐较【考点解读】1. 衍射与⼲涉的⽐较图5Xs. 两种⽐较项⽬单缝衍射双缝⼲涉不条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等同条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距占⼋、亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点⼲涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；⼲涉、衍射都有明暗相间的条纹特别提醒 1?⽩光发⽣光的⼲涉、衍射和光的⾊散都可出现彩⾊条纹，但光学本质不同.2 ?区分⼲涉和衍射，关键是理解其本质，实际应⽤中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等⽅⾯加以区分?2. ⼲涉与衍射的本质：光的⼲涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与⼲涉条纹的形成具有相似的原理?在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹. 【典例剖析】例3在杨⽒双缝⼲涉实验中，如果( )A ?⽤⽩光作为光源，屏上将呈现⿊⽩相间的条纹B ?⽤红光作为光源，屏上将呈现红⿊相间的条纹C ?⽤红光照射⼀条狭缝，⽤紫光照射另⼀条狭缝，屏上将呈现彩⾊条纹D ?⽤紫光作为光源，遮住其中⼀条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹跟踪训练3在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图7的四幅图⽚中属于光的单缝衍射图样的是A ? a 、C 考点三光的偏振【考点解读】 1.偏振光的产⽣⽅式(1)⾃然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振⽚观察⾃然光，第⼀个偏振⽚的作⽤是把⾃然光变成偏振光，叫起偏器?第⼆个偏振⽚的作⽤是检验光是否为偏振光，叫检偏器.(2)⾃然光射到两种介质的交界⾯上，如果光⼊射的⽅向合适，使反射光和折射光之间的夹⾓恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振⽅向相互垂直. 注意不能认为偏振⽚就是刻有狭缝的薄⽚，偏振⽚并⾮刻有狭缝，⽽是具有⼀种特征，即存在⼀个偏振⽅向，只让平⾏于该⽅向振动的光通过，其他振动⽅向的光被吸收了.2?偏振光的理论意义及应⽤IlC ? a 、dD ? b 、db(1) 理论意义：光的⼲涉和衍射现象充分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波?光的偏振现象说明光波是横波.(2) 应⽤：照相机镜头、⽴体电影、消除车灯眩光等.【典例剖析】例4 (1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩⾊是__________ 现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩⾊是________ 现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩⾊是____________ 现象.(2) 凡是波都具有衍射现象，⽽把光看作直线传播的条件是________________________________要使光产⽣明显的衍射，条件是_____________________________________________________ ?(3) 当狭缝的宽度很⼩并保持⼀定时，分别⽤红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是__________________________________________________________________________ ?⑷如图8所⽰，让太阳光或⽩炽灯光通过偏振⽚P和Q,以光的传播⽅向为轴旋转偏振⽚P或Q,可以看到透射光的强度会发⽣变化，这是光的偏振现象，这个实验表明图8跟踪训练4光的偏振现象说明光是横波?下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A ?—束⾃然光相继通过两个偏振⽚，以光束为轴旋转其中⼀个偏振⽚，透射光的强度发⽣变化B ?⼀束⾃然光⼊射到两种介质的分界⾯上，当反射光线与折射光线之间的夹⾓恰好是90°时，反射光是偏振光C ?⽇落时分，拍摄⽔⾯下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光⽚可以使景象更清晰D ?通过⼿指间的缝隙观察⽇光灯，可以看到彩⾊条纹分组训练?提升能⼒1. 关于光的⼲涉，下列说法中正确的是()A ?在双缝⼲涉现象⾥，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B ?在双缝⼲涉现象⾥，把⼊射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变宽C ?只有频率相同的两列光波才能产⽣⼲涉D ?频率不同的两列光波也能产⽣⼲涉现象，只是不稳定2. 双缝⼲涉实验装置如图9所⽰，双缝间的距离为 d ,双缝到像双缝俾屏屏线光源的距离为I ,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的⼲涉条纹?关于⼲涉条纹的情况，下列叙述正确的是()即学即综提升解題能⼒光的⼲涉A组A ?若将像屏向左平移⼀⼩段距离，屏上的⼲涉条纹将变得不清晰D ?⼲涉条纹保持原来状态不变B 组光的衍射和偏振 4?如图11所⽰，两光屏间放有两个偏振⽚，它们四者平⾏共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M 上的⼩孔照射到固定不动的偏振⽚P 上，再使偏振⽚ Q 绕轴匀速转动⼀周，则关于光屏N 上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（）太阳光r图11A. 光屏N 上光的亮度保持不变B. 光屏N 上光的亮度会时亮时暗C .光屏N 上有两条与偏振⽚ P 、Q 透振⽅向对应的亮线D .光屏N 上只有⼀条亮线随偏振⽚转动⽽转动5 ?⽤单⾊光通过⼩圆盘和⼩圆孔分别做衍射实验，在光屏上得到衍射图形，贝U（）A ?⽤⼩圆盘时，图形中央是暗的，⽤⼩圆孔时，图形中央是亮的B ?⽤⼩圆盘时，图形中央是亮的，⽤⼩圆孔时，图形中央是暗的C ?两个图形中央均为亮点的同⼼圆形条纹D .两个图形中央均为暗点的同⼼圆形条纹课时规范训练（限时：30分钟）⼀、选择题1 .关于光的⼲涉现象，下列说法正确的是（）A .在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波⾕与波⾕叠加处，将出现暗条纹B .在双缝⼲涉实验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C .把⼊射光由黄光换成紫光，两相邻明条纹间的距离变窄B ?若将像屏向右平移⼀⼩段距离，屏上仍有清晰的⼲涉条纹C ?若将双缝间距离 d 减⼩，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变⼩D .若将双缝间距离 d 减⼩，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增⼤ 3.⽤如图10所⽰的实验装置观察光的薄膜⼲涉现象?图（a ）是点燃的酒精灯（在灯芯上撒些盐），图（b ）是竖⽴的附着⼀层肥皂液薄膜的⾦属丝圈，将⾦属丝圈在其所在的竖直平⾯内缓慢旋转，观察到的现象是A ?当⾦属丝圈旋转 30 °⼨⼲涉条纹同⽅向旋转 30 °B ?当⾦属丝圈旋转 45 °⼨⼲涉条纹同⽅向旋转 90 °3 (b)10C ?当⾦属丝圈旋转 60 °⼨⼲涉条纹同⽅向旋转 30 °。

《第5章光的干涉、衍射和偏振》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一束单色光通过两个狭缝后发生干涉，若若想在屏幕上得到明暗相间的干涉条纹，以下哪个条件是必须满足的？A、两个狭缝的间距必须大于光的波长B、两个狭缝的间距必须小于光的波长C、两个狭缝的间距必须等于光的波长D、两个狭缝的间距与光的波长成整数倍关系2、在双缝干涉实验中，如果波长为500nm的单色光在空气中发生干涉，两个狭缝间距为0.5μm，求观察到第一个暗条纹距离两个狭缝中心的距离。

3、一束单色光通过两个平行的狭缝后，在屏幕上形成干涉条纹。

若将其中一个狭缝的宽度稍微增大，则下列现象中不会发生的是：A. 干涉条纹的间距增大B. 干涉条纹的亮度增加C. 干涉条纹的对比度降低D. 干涉条纹的数目增加4、下列关于光的偏振现象的说法中，正确的是：A. 自然光在任何方向上的光振动强度都相等B. 偏振光的光振动方向总是垂直于传播方向C. 偏振片的作用是将自然光转换为偏振光D. 偏振光可以发生折射，但不会发生反射5、在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离减小，则观察屏上干涉条纹的变化为（）。

A、条纹间距变大B、条纹间距变小C、条纹间距不变D、条纹中心位置不变6、光的偏振现象直接说明了什么？A、光展示出了波动性B、光可以传播的介质C、光的波长特性D、光绕过障碍物传播的特性7、两束相干光的振动方向相互垂直，通过一个偏振片后，光的强度将变为原来强度的多少倍？（）A. 1/2B. 1/4C. 1/8D. 1/16二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列关于光的干涉现象，说法正确的是（）A、光的干涉现象是两列相干光相遇时产生的B、光的干涉条纹是等间距的C、光的干涉条纹的位置只取决于光的波长D、白光的干涉条纹是彩色条纹2、关于光的衍射现象，以下说法正确的是（）A、光的衍射现象只发生在光波遇到障碍物或通过狭缝时B、衍射条纹的间距与光的波长成正比C、光的衍射现象与光的偏振有关D、衍射条纹的亮度与光的强度有关3、以下哪些现象是光的干涉现象？( )A. 水面上油膜上的彩色花纹B. 镜子中的成像C. 雨后天空中的彩虹D. 激光束通过双缝后在屏幕上形成的条纹三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题一束单色光垂直照射到两个平行的狭缝上，形成衍射条纹。

第7章 光的衍射一、选择题1(D)，2(B)，3(D)，4(B)，5(D)，6(B)，7(D)，8(B)，9(D)，10(B)二、填空题(1)． 1.2mm ，3.6mm(2)． 500nm (或4105-⨯mm)(3)． 一 三(4)． 0，1±，3±(5)． 5(6)． 更窄更亮(7)． 0.025(8)． 照射光波长，圆孔的直径(9)． 2.24×10-4 (10)． 13.9三、计算题1.某种单色平行光垂直入射在单缝上，单缝宽a = 0.15 mm ．缝后放一个焦距f = 400 mm 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8.0 mm ，求入射光的波长．解：设第三级暗纹在ϕ3方向上，则有 a sin ϕ3 = 3λ此暗纹到中心的距离为 x 3 = f tg ϕ3因为ϕ3很小，可认为tg ϕ3≈sin ϕ3，所以 x 3≈3f λ / a ．两侧第三级暗纹的距离是 2 x 3 = 6f λ / a = 8.0mm∴ λ = (2x 3) a / 6f = 500 nm2.在夫琅禾费单缝衍射实验中，如果缝宽a 与入射光波长λ的比值分别为(1) 1，(2) 10，(3) 100，试分别计算中央明条纹边缘的衍射角．再讨论计算结果说明什么问题．解：(1) a =λ，sin ϕ =λ/ λ=1 , ϕ =90°(2) a =10λ，sin ϕ =λ/10 λ=0.1 ϕ =5︒44'(3) a =100λ，sin ϕ =λ/100 λ=0.01 ϕ =34'这说明，比值λ /a 变小的时候，所求的衍射角变小，中央明纹变窄(其它明纹也相应地变为更靠近中心点)，衍射效应越来越不明显．(λ /a )→0的极限情形即几何光学的情形: 光线沿直传播,无衍射效应．3.在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两秏波长λ1和λ2，垂直入射于单缝上．假如λ1的第一级衍射极小与λ2的第二级衍射极小相重合，试问(1) 这两种波长之间有何关系？(2) 在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其他极小相重合？解：(1) 由单缝衍射暗纹公式得111sin λθ=a 222s i nλθ=a 由题意可知 21θθ= , 21sin sin θθ=代入上式可得212λλ=(2) 211112sin λλθk k a == (k 1 = 1, 2, ……)a k /2sin 211λθ=222sin λθk a = (k 2 = 1, 2, ……)a k /sin 222λθ= 若k 2 = 2k 1，则θ1 = θ2，即λ1的任一k 1级极小都有λ2的2k 1级极小与之重合．4.氦放电管发出的光垂直照射到某光栅上，测得波长λ1=0.668μm 的谱线的衍射角为ϕ=20°．如果在同样ϕ角处出现波长λ2=0.447μm 的更高级次的谱线，那么光栅常数最小是多少？解：由光栅公式得sin ϕ= k 1 λ 1 / (a +b ) = k 2 λ 2 / (a +b )，k 1 λ 1 = k 2 λ 2k 2 / k 1 = λ 1/ λ 2=0.668 / 0.447将k 2 / k 1约化为整数比k 2 / k 1=3 / 2=6 / 4=12 / 8 ......取最小的k 1和k 2 ， k 1=2，k 2 =3，则对应的光栅常数(a + b ) = k 1 λ 1 / sin ϕ =3.92 μm.5.一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，λ1=440 nm ，λ2=660 nm (1 nm= 10-9 m)．实验发现，两种波长的谱线(不计中央明纹)第二次重合于衍射角ϕ=60°的方向上．求此光栅的光栅常数d ．解：由光栅衍射主极大公式得111sin λϕk d =222sin λϕk d =212122112132660440sin sin k k k k k k =⨯⨯==λλϕϕ 当两谱线重合时有 ϕ1= ϕ2 即69462321===k k 两谱线第二次重合即是4621=k k ， k 1=6， k 2=4 由光栅公式可知 d sin60°=6λ1 60sin 61λ=d =3.05×10-3 mm6.以波长400 nm ─760 nm (1 nm ＝10-9 m)的白光垂直照射在光栅上，在它的衍射光谱中，第二级和第三级发生重叠，求第二级光谱被重叠的波长范围．解：令第三级光谱中λ=400 nm 的光与第二级光谱中波长为λ' 的光对应的衍射角都为θ， 则 d sin θ =3λ， d sin θ =2λ'λ'= (d sin θ / )2==λ23600nm∴第二级光谱被重叠的波长范围是 600 nm----760 nm7.用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长λR 在 0.63─0.76 μm 范围内，蓝谱线波长λB 在0.43─0.49 μm 范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为24.46°处，红蓝两谱线同时出现．(1) 在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？(2) 在什么角度下只有红谱线出现？解：∵ a +b = (1 / 300) mm = 3.33 μm(1) (a + b ) sin ψ =k λ， ∴ k λ= (a + b ) sin24.46°= 1.38 μm∵ λR =0.63─0.76 μm ； λB ＝0.43─0.49 μm对于红光，取k =2 , 则 λR =0.69 μm ； 对于蓝光，取k =3, λB =0.46 μm.红光最大级次 k max = (a + b ) / λR =4.8,取k max =4则红光的第4级与蓝光的第6级还会重合．设重合处的衍射角为ψ' ,则 ()828.0/4sin =+='b a R λψ，∴ ψ'=55.9°(2) 红光的第二、四级与蓝光重合，且最多只能看到四级，所以纯红光谱的第一、三级将出现．()207.0/sin 1=+=b a R λψ ψ1 = 11.9°()621.0/3sin 3=+=b a R λψ ψ3 = 38.4°8.一衍射光栅，每厘米200条透光缝，每条透光缝宽为a=2×10-3 cm ，在光栅后放一焦距f=1m 的凸透镜，现以λ=600 nm (1 nm =10-9 m)的单色平行光垂直照射光栅，求：(1) 透光缝a 的单缝衍射中央明条纹宽度为多少？(2) 在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？解：(1) a sin ϕ = k λ tg ϕ = x / f当 x << f 时，ϕϕϕ≈≈sin tg , a x / f = k λ ,取k = 1有x = f l / a = 0.03 m∴中央明纹宽度为 ∆x = 2x = 0.06 m(2) ( a + b ) sin ϕλk '=='k ( a ＋b ) x / (f λ)= 2.5取k '= 2，共有k '= 0，±1，±2 等5个主极大.四 研讨题1. 假设可见光波段不是在nm 700~nm 400，而是在毫米波段，而人眼睛瞳孔仍保持在mm 3左右，设想人们看到的外部世界是什么景象？参考解答：将人的瞳孔看作圆孔。

光的偏振习题(附答案)-(1)解：由于e光在方解石中的振动方向与光轴相同, o光在方解石中的振动方向与光轴垂直, 所以e光和o光在方解石内的波面在垂直于光轴的平面中的截线都是圆弧. 但v e > v o ,所以e波包围o波.由图可知, 本题中对于e光仍满足折射定律sin sine ei nγ=由于 e 光在棱镜内折射线与底边平行,30eγ=︒sin sin30 1.490.50.745ei n==⨯=入射角4810oi'=又因为sin sino oi nγ=sin sin4810sin0.4491.66oooinγ'∴===故o光折射角2640ooγ'=1.有三个偏振片堆叠在一起, 第一块与第三块的偏振化方向相互垂直, 第二块和第一块的偏振化方向相互平行, 然后第二块偏振片以恒定角速度ω绕光传播的方向旋转, 如图所示. 设入射自然光的光强为I0. 求此自然光通过这一系统后, 出射光的光强.解:经过P1, 光强由I0变为I0/2, P2以ω转动, P1, P2的偏振化方向的夹角θ=ωt202cos 2I I t ω=P 2以ω转动, P 2, P 3的偏振化方向的夹角β=π/2-ωt22203222000cos cos sin 2(2sin cos )sin 2(1cos 4)8816I I I t t I I I t t t t βωωωωωω==⋅===- 2. 有一束钠黄光以50角入射在方解石平板上, 方解石的光轴平行于平板表面且与入射面垂直, 求方解石中两条折射线的夹角.（对于钠黄光n o =1.658, n e =1.486）解: 在此题的特殊条件下, 可以用折射定律求出o 光, e 光折射线方向. 设i 为入射角, o γ和e γ分别为o 光和e 光的折射角.由折射定律:sin sin o o i n γ=sin sin e e i n γ=sin sin /0.463o o i n γ∴==, 27.5o o γ=sin sin /0.516e e i n γ==, 31.0o e γ=31.027.5 3.5o o o e o γγγ∆=-=-=3. 如图所示的各种情况下, 以非偏振光和偏振光入射两种介质的分界面, 图中i 0为起偏角, i 试画出折射光线和反射光线, 并用点和短线表示他们的偏振状态.4. 如图示的三种透光媒质I 、II 、III, 其折射率分别为n 1=1.33、n 2=1.50、n 3=1,两个交界面相互平行, 一束自然光自媒质I 中入射到I 与II 的交界面上, 若反射光为线偏振光,（1） 求入射角I;（2） 媒质II 、III 交界面上的反射光是不是线偏振光？为什么？解：（1）由布儒斯特定律：()21/ 1.50/1.33tgi n n ==4826o i '=令介质II 中的折射角为γ,则/241.56o i γπ=-=此γ在数值上等于在II 、III 界面上的入射角.若II 、III 界面上的反射光是线偏振光, 则必满足布儒斯特定律()032/ 1.0/1.5tgi n n ==033.69o i =因为0i γ≠, 故II 、III 界面上的反射光不是线偏振光.5. 一块厚0.025mm 的方解石晶片, 表面与光轴平行并放置在两个正交偏振片之间, 晶片的光轴与两偏振片的偏振化方向均成45度角. 用白光垂直入射到第一块偏振片上, 从第二块偏振片出射的光线中, 缺少了那些波长的光.(假定n o =1.658, n e =1.486为常数）解：2()C o e n n d πφλ∆=-2()o e n n d πφπλ⊥∆=-+ 045α=相干相消：(21)k φπ⊥∆=+ 缺少的波长：()o e n n dk λ-=, 6,7,8,9,10k =717,614,538,478,430nm λ=6. 一方解石晶体的表面与其光轴平行, 放在偏振化方向相互正交的偏振片之间, 晶体的光轴与偏振片的偏振化方向成450角. 试求：（1）要使λ = 500nm 的光不能透过检偏器, 则晶片的厚度至少多大？（2）若两偏振片的偏振化方向平行, 要使λ =500nm 的光不能透过检偏器, 晶片的厚度又为多少？(方解石对o 光和e 光的主折射率分别为1.658和1.486.)解：（1）如图（a ）所示, 要使光不透过检偏器, 则通过检偏器的两束光须因干涉而相消, 通过P 2时两光的光程差为0()e n n d ∆=-对应的相位差为:02π()2πππe n n d δφλλ-∆=+=+由干涉条件：(21)π(0,1,2......)k k φ∆=+=02π()π(21)πe dn n k λ-+=+当k=1时, 镜片厚度最小, 为760510 2.910(m)()(1.658 1.486)e d n n λ--⨯===⨯-- （2）由图（b)可知当P 1, P 2平行时, 通过P 2的两束光没有附加相位差π, '02π()(21)π(0,1,2..)e d n n k k φλ∴∆=-=+=当k=0时, 此时晶片厚度最小,7065102()2(1.658 1.486)1.4510(m)e d n n λ--⨯==-⨯-=⨯7. 一束平行的线偏振光在真空中的波长为589nm, 垂直入射到方解石晶体上,晶体的光轴与表面平行, 如图所示. 已知方解石晶体对该单色o 光和e 光的折射率分别为1.658、1.486, 方解石晶体中寻常光的波长和非常光的波长分别等于多少？解：方解石晶体中o 光和e 光的波长分别为o o n λλ=658.1589=)nm (2.355=e e n λλ=486.1589=)nm (4.396= 一． 证明与问答题8. （证明题）一块玻璃的折射率为2 1.55n =, 一束自然光以θ角入射到玻璃表面, 求θ角为多少时反射光为完全偏振光？证明在下表面反射并经上表面透射的光也是完全偏振光.解：根据布儒斯特定律201tg n i n =121tg 571017n n θ-'''== 由折射定律：12sin sin n n θγ=π/2θγ+=πsin sin()cos 2θγγ=-=γ角满足布儒斯特定律.9. （问答题）用自然光源以及起偏器和检偏器各一件, 如何鉴别下列三种透明片：偏振片、半波片和1/4波片？答：令自然光先通过起偏器, 然后分别通过三种透明片, 改变起偏器的透振方向, 观察现象, 出现消光的透明片为偏振片, 再通过检偏器, 改变检偏器的透振方向, 出现消光的透明片为半波片.。

练习1 质点运动学(一)参考答案1. B ；2. D;3. 8m, 10m.4. 3, 3 6;5. 解：(1) 5.0/-==∆∆t x v m/s(2) v = d x /d t = 9t - 6t 2v (2) =-6 m/s(3) S = |x (1.5)-x (1)| + |x (2)-x (1.5)| = 2.25 m6. 答：矢径r是从坐标原点至质点所在位置的有向线段．而位移矢量是从某一个初始时刻质点所在位置到后一个时刻质点所在位置的有向线段．它们的一般关系为0r r r-=∆0r 为初始时刻的矢径, r 为末时刻的矢径，△r为位移矢量．若把坐标原点选在质点的初始位置，则0r =0,任意时刻质点对于此位置的位移为△r =r，即r既是矢径也是位移矢量．1. D ；2. -g /2 ， ()g 3/322v3. 4t 3-3t 2 (rad/s)， 12t 2-6t (m/s 2)4. 17.3 m/s, 20 m/s .5. 解： =a d v /d t 4=t ， d v 4=t d t⎰⎰=vv 0d 4d tt tv 2=t 2v d =x /d t 2=t 2t t x txx d 2d 020⎰⎰=x 2= t 3 /3+x 0 (SI)6. 解：根据已知条件确定常量k()222/rad 4//s Rt t k ===v ω24t =ω, 24Rt R ==ωvt=1s 时， v = 4Rt 2 = 8 m/s2s /168/m Rt dt d a t ===v 22s /32/m R a n ==v()8.352/122=+=nt a a a m/s 21.D2.C3.4. l/cos 2θ5.如图所示，A ，B ，C 三物体，质量分别为M=0.8kg, m= m 0=0.1kg ，当他们如图a 放置时，物体正好做匀速运动。

（1）求物体A 与水平桌面的摩擦系数；（2）若按图b 放置时，求系统的加速度及绳的张力。

13-11 一单色平行光垂直照射一单缝，若其第三级明条纹位置正好与6000οA 的单色平行光的第二级明条纹位置重合，求前一种单色光的波长．解：单缝衍射的明纹公式为： sin (21)2a k λϕ=+设x λλ=时，3=k ，由已知：当6000=λoA 时，2=k ，二者重合时ϕ角相同，所以有)132(26000)122(sin +⨯=+⨯=ϕa 2x λ解得 4286600075=⨯=x λ(o A )=428.6 ( nm)13-12 单缝宽0.10mm ，透镜焦距为50cm ，用5000=λoA 的绿光垂直照射单缝．求： (1) 位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹的宽度和半角宽度各为多少? (2) 若把此装置浸入水中(n =1.33)，中央明条纹的半角宽度又为多少? 解：单缝衍射暗纹公式为：sin na k ϕλ=，k =1时，有1sin naλϕ=单缝衍射中央明纹的半角宽度为一级暗纹的角宽度，故101sin ()nanaλλϕϕ-==≈单缝衍射中央明纹的宽度为：11122tan 2sin 2x x f f fnaλϕϕ∆==≈=暗，(1) 空气中，1=n ，所以有：3310100.51010.01050005.02---⨯=⨯⨯⨯⨯=∆x (m )101013033500010500010sin 5.0100.10100.1010ϕ------⨯⨯=≈=⨯⨯⨯ (rad ) (2) 浸入水中，33.1=n ，所以有：33101076.31010.033.110500050.02---⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯=∆x (m ) 101013033500010500010sin 3.76101.330.110 1.330.110ϕ------⨯⨯=≈≈⨯⨯⨯⨯⨯ (rad ) 13-15 波长为5000oA 的平行单色光垂直照射到每毫米有200条刻痕的光栅上，光栅后的透镜焦距为60cm ．求： (1) 屏幕上中央明条纹与第一级明条纹的间距；(2) 当光线与光栅法线成 30°斜入射时，中央明条纹的位移为多少?解：由已知，光栅常数为： 31mm5.010200a b -+==⨯mm =6100.5-⨯m (1) 由光栅衍射明纹公式：λϕk b a =+sin )(，对中央明纹0k =， 00sin 0,0x ϕ=∴=，对第一级明条纹1=k , 有：1016500010sin 0.15.010a b λϕ--⨯===+⨯，又11tan x fϕ=，所以2211tan6010 6.0310(m) 6.03(cm) x f fϕ--===⨯≈⨯=【或：ϕ较小时，有sin tanxfϕϕ≈=，对第一级明条纹1=k, 有：λ=+fxba1)(，即：62101100.51060105000---⨯⨯⨯⨯=+=bafxλ2100.6-⨯=(m)6=(cm)】则屏幕上中央明条纹与第一级明条纹的间距为：1016.03cmx x x x∆=-==【或6cm】(2) 对应中央明纹，有0=k。

光的偏振同步测试一、单选题（共8题；共16分）1.能说明光波是横波的现象是（）A. 光的干涉现象B. 光的衍射现象C. 光的偏振现象D. 光的反射现象2.下列现象中可以说明光是横波的是()A. 光的干涉现象B. 光的衍射现象C. 光的全反射现象D. 光的偏振现象3.如图所示，偏振片正对工作的液晶显示器，透过偏振片看到显示器亮度正常，将镜片转动90°，透过镜片看到的屏幕漆黑，则（）A. 显示器发出的光是纵波B. 显示器发出的光是纵波C. 显示器发出的光是自然光D. 显示器发出的光是偏振光4.下列说法中不符合事实的是（）A. 机场安检时，借助X射线能看到箱内物品B. 交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘C. 建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射D. 液晶显示应用了偏振光5.关于光的偏振现象，下列说法中正确的是（）A. 偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同B. 自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光C. 光的偏振现象说明光是一种纵波D. 照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用6.在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是()A. 减弱反射光，从而使景物的像清晰B. 增强反射光，从而使景物的像清晰C. 增强透射光，从而使景物的像清晰D. 减弱透射光，从而使景物的像清晰7.两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180度，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（）A. 透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B. 透过偏振片的光强先增强，然后保持不变C. 透过偏振片的光强在整个过程中都增强D. 透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强8.两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏白炽灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一个偏振片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象（）A. 透过偏振片的光强先增强，然后又减弱到零B. 透过偏振片的光强先增强，然后减弱到非零的最小值C. 透过偏振片的光强在整个过程中都增强D. 透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强二、填空题（共3题；共9分）9.如图所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上．M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合．OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角．只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某学生在用上述方法测定玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y＜0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是________．若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像，确定P3的位置方法是________．若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n＝________．10.如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E ，内阻为r ．则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况________.11.有些光，包含着在垂直光的传播方向上沿________方向振动的光，这些方向上的光的强度都________，这样的光叫________光。

自测题10一、选择题1．（D ） 利用菲涅耳半波带法sin 2a kλϕ=，由题意，则3=32sin 2sin 30a k λλλϕ==⨯⨯︒。

2．（D ）中央明纹的线宽度为02x f a λ∆=，若单缝宽度变为原来的32，入射光波长变为原来的34，则03142322x f f x a a λλ∆===∆。

3．（C ）中央明纹的线宽度为02x f a λ∆=，当a 稍稍变宽，0x ∆变小，即中央衍射条纹变窄；根据几何光学成像原理规律，沿主光轴入射的平行光应会聚于焦平面的焦点处，所以，只要透镜位置不动，缝上下平移对衍射条纹没有影响。

4．（B ）光栅公式为：()sin a b k ϕλ+= 0,1,2,k =±±，从公式可以看出，光栅常数愈大，明条纹级数愈多，所以应换一个光栅常数较大的光栅。

5．（A ）光栅公式()sin a b k ϕλ+= 0,1,2,k =±±，当()a b +与a 有简单整数比时，将出现缺级现象，所以排除（B ）、（C ）选项，因为所有偶数级次的主极大在每缝衍射的暗纹上，则()a b a+为偶数，所以选择（A ）选项。

6．（E ） 光强为0I 的自然光通过偏振片1P 后光强为012I I '=，由题意，偏振光再通过偏振片2P 后光强为22001cos cos 303/82I I I I α'==︒=。

7．（B ）设第二个偏振片与第一个偏振片的夹角为θ，则光通过第一个偏振片后的光强为：012I I =，根据马吕斯定律，光通过第二个偏振片后的光强为：22021cos cos 2I I I θθ==，光通过第三个偏振片后的光强为： 2222200322cos (90)sin sin cos sin 228I I I I I θθθθθ=-=== 依题意可知：2003sin 288I I I θ==，所以2sin 21θ=，得到：45θ=。