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3.物理光学-衍射

3.物理光学-衍射
3.物理光学-衍射

一.填空题

1.1 波面是指波在传播时(同位相 )点的集合,这些点的轨迹是一个(等相面)面。

1.2 惠更斯原理是指:任何时刻波面上的每一点都作为(次波)的波源,各自发出(球面)

次波,在以后的任何时刻,所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的(新波面)。

1.3 惠更斯引入(子波 )的概念提出了惠更斯原理,菲涅耳再用(子波干涉 )的思想补

充了惠更斯原理,发展成了惠更斯-菲涅耳原理。

1.4 爱里班的半角宽度是(D

λ=θ?22.1 )。 1.5 一远处点光源的光照射在小圆孔上,并通过圆孔后紧靠孔的会聚透镜,在透镜焦面上,将

不是出现光源的几何象点,而是一个衍射斑,衍射斑对小孔中心展开的角大小与(入射光

波长)成正比,与( 圆孔直径(或半径) )成反比。

1.6 光栅衍射强度分布受到( 单缝衍射 )和(缝间干涉 )的共同作用。

1.7 光栅衍射图样是(单缝衍射 )和( 缝间干涉 )的总效果。

1.8 光栅衍射中,光栅常数为d ,缝数为N ,相邻两个主最大之间有(N-1 )个最小和

( N-2 )个次极大。

1.9 通过衍射光栅观察到的衍射花样,主最大的位置与缝数N (无关);但他们的宽度随N

的增大而( 减小 ),其强度正比于( N 2 ),而相邻主最大之间有( N-1 )

条暗纹和( N-2 )个次极大。

1.10 光栅方程为(λ=θk sin d 或者λ=α±θk d sin sin d )。

1.11 平行单色光垂直入射在缝宽为a=0.15 mm 的单缝上,缝后有焦距为f=400 mm 的凸透

镜,在其焦平面上放置观察屏幕,现测得屏幕上中央明条纹两侧的两个第三级暗条纹之

间的距离为8 mm ,则入射光的波长为λ=( 500nm )。

1.12 一毫米内有500条刻痕的平面透射光栅, 用平行钠光束(λ=589nm )与光栅平面法线

成30?角入射,在屏幕上最多能看到第( 5 )级光谱。

1.13 若在某单色光的光栅光谱中第三级谱线是缺级,则光栅常数与缝宽之比(a+b )/a 的各

种可能的数值为( 3 )

1.14 在透光缝数为N 的平面光栅的衍射实验中,中央主极大的光强是单缝衍射中央主极大光

强的(N 2 )倍,通过N 个缝的总能量是通过单缝的总能量的( N )倍。

1.15 一远处点光源的光, 照射在小圆孔上,并通过圆孔后紧靠孔的会聚透镜,在透镜焦面上,将

不是出现光源的几何象点,而是一个衍射斑,衍射斑对小孔中心展开的角大小与( 照射光

波长 )成正比与( 圆孔的直径或半径)成反比。

1.16 惠更斯—菲涅耳原理的基本内容是:波阵面上各面积元所发出的子波在观察点P 的

( 干涉或答相干叠加 ),决定了P 点的合震动及光强。

1.17 在单缝夫琅和费衍射实验中,设第一级暗纹的衍射角很小,若钠黄光(λ≈589nm)的中央

明纹宽度为4.0mm ,则λ=442nm 的蓝紫色光的中央明纹宽度为(3.0mm )。

1.18 一束单色光垂直入射在光栅上,衍射光谱中共出现5条明纹。若已知此光栅缝宽度与不

透明部分宽度相等,那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第( 一 )级和第( 三 )级

谱线。

1.19 单色平行光垂直照射一狭缝,在缝后远处的屏上观察到夫琅和费衍射图样,现在把缝宽

加倍,则透过狭缝的光的能量变为( 2 )倍,屏上图样的中央光强变为( 4 )倍.

1.20 一双缝衍射系统,缝宽为b ,两缝中心间距为d 。若双缝干涉的第±4,±8, ±12, ±16,…级

主极大由于衍射的影响而消失(即缺级),则d/b 的最大值为( 4 ).

1.21 半径为ρ=1.2cm 的不透明圆盘与波长为λ=600nm 位于圆盘轴线上的点光源间距为

R=10m.在圆盘后面r 0=10m 处的轴线上P 点观察,该圆盘遮住的半波带个数k=( 48 ).

1.22 一会聚透镜,直径为3cm ,焦距为20cm. 照射光波长550nm. 为了可以分辨,两个远处

的点状物体对透镜中心的张角必须不小于( 2.24×10-5 )rad (弧度),在透镜焦平面

上两个衍射图样的中心间的距离不小于( 4.47 )μm.

1.23 平行单色光垂直入射于单缝上,观察夫琅禾费衍射。若屏上P 点处为第二级暗纹,则

单缝处波面相应地可划分为( 4 )个半波带。若将单缝宽度缩小一半,P 点处将是( 1 )

级( 暗 )条纹。

1.24 用波长为546.1 nm 的平行单色光垂直照射在一透射光栅上,在分光计上测得第一级光

谱线的衍射角为θ=30°。则该光栅每一毫米上有( 916 )条刻痕。

1.25 单色平面光照射到一小圆孔上,将其波面分成半波带。若极点到观察点的距离 r 0 为 1m ,

单色光波长为 450nm ,此时第一半波带的半径( 0.067缺单位)。

1.26 平面光的波长为 480nm,垂直照射到宽度为 0.4mm 的狭缝上,会聚透镜的焦距为 60cm.当缝

的两边到 P 点的相位为π/2 和π/6 时,P 点离焦点的距离为( 0.018cm )、( 0.006cm ) 。

1.27 在单缝夫琅和费衍射实验中,设第一级暗纹的衍射角很小。若以钠黄光(λ1=589nm)为

入射光,中央明纹宽度为4.0mm ;若以蓝紫光(λ2=442nm)为入射光,则中央明纹宽度

为( 3mm )。

1.28 单色光1λ=720nm 和另一单色光2λ经同一光栅衍射时,发生这两种谱线的多次重叠现

象。设1λ的第1k 级主极大与2λ的第2k 级主极大重叠。现已知当1k 分别为2, 4, 6,, 时,

对应的2k 分别为3, 6, 9,, 则波长2λ=( 480nm )。

1.29 为测定一个光栅的光栅常数,用波长为63

2.8nm 的单色光垂直照射光栅,测得第一级主

极大的衍射角为18°,则光栅常数d =( 2047.8n m );第二级主极大的衍射角θ =

( 38.3? )。

1.30 一宇航员声称,他恰好能分辨他下方距他为H =160km 的地面上两个发射波长550nm 的

点光源。假定宇航员的瞳孔直径D =5.0mm ,则此两点光源的间距为x ?=(21.5m )。

1.31 在比较两条单色X 射线谱线波长时,注意到谱线A 在与某种晶体的光滑表面成30?的掠

射角时出现第1级反射极大。谱线B (已知具有波长0.097nm )则在与同一晶体的同一

表面成60?的掠射角时出现第3级反射极大,则谱线A 的波长为A λ=( 0.17nm );

晶面间距为d =( 0.168nm )。

二. 选择题

3.1 根据惠更斯-菲涅耳原理,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

度决定于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的( D )

A :振动振幅之和

B :光强之和

C :振动振幅之和的平方

D :振动的相干叠加

3.2 单色平面波照射到圆孔上,将其波面分成半波带,若入射光波长为λ,波面中心到场点

距离为0r ,则第k 个带的半径为( A )

A :λ=k r R k 0

B :0r k R k λ=

C :λ=0kr R k

D :2

0λ=k r R k 3.3 测量单色光的波长时,下列方法中哪一种方法最为精确?( D )

A :双缝干涉

B :牛顿环干涉

C :单缝衍射

D :光栅衍射

3.4 在夫琅禾费单缝衍射实验中,对于给定的入射单色光,当缝宽度变小时,除中央亮纹的

中心位置不变外,各级衍射条纹( B )

A :对应的衍射角变小

B :对应的衍射角变大

C :对应的衍射角也不变

D :光强也不变

3.5 在菲涅尔圆屏衍射的几何阴影中心处( A )

A :永远是个亮点,其强度只与入射光的光强有关

B :永远是个亮点,其强度随着圆屏的大小而变

C :有时是亮点,有时是暗点

D: 永远是暗点

3.6 对于夫琅和费单缝衍射装置,若将单缝的宽度减小,则( B )

A :零级衍射条纹变窄

B :零级衍条纹变宽

C :零级衍射条纹与单缝不平行

D :一切不变

3.7 在单缝夫琅禾费衍射实验中,若增大缝宽,其他条件不变,则中央明条纹( A )

A :宽度变小

B :宽度变大

C :宽度不变,且中心强度也不变

D :宽度不变,但中心强度增大

3.8 在菲涅耳圆孔衍射中,轴线上衍射点的波带数与多种因素有关,当光源位置和观察点P

位置一定时,波带数与孔径ρ和波长有关( A )

A :孔径愈大,波长愈短,波带数愈多

B :孔径愈小,波长愈长,波带数愈多

C :孔径愈小,波长愈短,波带数愈多

D :孔径愈大,波长愈长,波带数愈多

3.9 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

( D )

A :紫光

B :绿光

C :黄光

D :红光

3.10 在单缝夫琅和费衍射实验中,波长为λ的单色光垂直入射在宽度为a =4λ的单缝上,对

应于衍射角为30°的方向,单缝处波阵面可分成的半波带数目为( B )个

A :2

B : 4

C : 6

D :8 3.11 一束波长为λ的平行单色光垂直入射到一单缝AB 上,装置如图.在屏幕D 上形成衍射图样,如果P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置,则BC 的长度为( B ) A : 2

λ B :λ C :2

3λ D :λ2 3.12 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹( C ) A :间距变大

B :间距变小

C :不发生变化

D :间距不变,但明暗条纹的位置交替变化 3.13 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 =500 nm ,则单缝宽度为( C )

A :2.5×10-5 m

B :1.0×10-5m

C :1.0×10-6 m

D :2.5×10-7 m

3.14 一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0 mm 的单缝上,在缝后放一焦距为2.0 m 的会聚

透镜.已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2.0 mm ,则入射光波长约为( C )

A :100 nm

B :400 nm

C :500 nm

D :600 nm

3.15 在单缝夫琅禾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30°

的方向上,若单缝处波面可分成 3个半波带,则缝宽度a 等于( D )

A : 0

B : 1.5

C :2

D :3

3.16 波长为500nm 的单色点光源离光阑1m ,光阑上有一个内外半径分别为0.5mm 和1mm

的透光圆环,接收点P 离光阑1m ,P 点得光强I 与没有光阑时的光强度 I 的比为( D )

屏幕

A :1

B :2

C :3

D :4

3.17 波长为500nm 的单色光垂直照射到宽度a=0.25 mm 的单缝上,单缝后面放置一凸透镜,

在凸透镜的焦平面上放置一屏幕,用以观测衍射条纹.今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12 mm ,则凸透镜的焦距f 为 ( B ) A : 2 m B :1 m

C : 0.5 m

D :0.2 m

E : 0.1 m

3.18 波长 为 λ的点 光源经波带片成一个像点 , 该波 带片有 100 个透 明奇数半波带

(1,3,5,……)。另外 100 个不透明偶数半波带.比较用波带片和换上同样焦距和口径的透镜时 该像点的强度比 I :I 0=( D )

A : 1

B : 1/2

C : 1/3

D : 1/4

3.19 在如图所示的夫琅禾费衍射装置中,将单缝宽度a 稍稍变窄,同时使会聚透镜L 沿y 轴正方向作微小平移(单缝与

屏幕位置不动),则屏幕C 上的中央衍射条纹将( A ) A :变宽,同时向上移动

B :变宽,同时向下移动

C :变宽,不移动

D :变窄,同时向上移动

E :变窄,不移动

3.20 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中,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

23,同时使入射的单色光的波长λ变为原来的43,则屏幕C 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度x 将变为原来的( D ) 倍

A :3 / 4

B : 2 / 3

C :9 / 8

D :1 / 2

E :2

3.21 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验装置中,S 为单缝,L 为透镜,

C 为放在L 的焦面处的屏幕,当把单缝S 垂直于透镜光轴稍微向

上平移时,屏幕上的衍射图样( C )

A :向上平移

B :向下平移

C :不动

D :消失 3.22 对某一定波长的垂直入射光,衍射光栅的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( B )

A :换一个光栅常数较小的光栅

B :换一个光栅常数较大的光栅

C :将光栅向靠近屏幕的方向移动

D :将光栅向远离屏幕的方向移动

3.23 若用衍射光栅准确测定一单色可见光的波长,在下列各种光栅常数的光栅中选用哪一种

最好( D )

A :5.0×10-1 mm

B :1.0×10-1 mm

C :1.0×10-2 mm

D :1.0×10-3 mm

λ

λ

3.24 某元素的特征光谱中含有波长分别为1λ=450 nm 和2λ=750 nm 的光谱线.在光栅光

谱中,这两种波长的谱线有重叠现象,重叠处2λ的谱线的级数将是( D )

A :2 ,3 ,4 ,5 .....

B :2 ,5 ,8 ,11.....

C :2 ,4 ,6 ,8 .....

D :3 ,6 ,9 ,12.....

3.25 在光栅光谱中,假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上,因而实际

上不出现,那么此光栅每个透光缝宽度a 和相邻两缝间不透光部分宽度b 的关系为( B ) A :a=2

1b B :a=b C :a=2b D :a=3 b

3.26 波长λ=550 nm 的单色光垂直入射于光栅常数d =2×10-4 cm 的平面衍射光栅上,可能观

察到的光谱线的最大级次为( B )

A : 2

B : 3

C : 4

D : 5

3.27 透光缝数为N 的光栅衍射实验里,缝干涉的中央明纹中强度的最大值为一个缝单独存

在时单缝衍射中央明纹强度最大值的( D )倍

A :1

B : N

C :2N

D :2

N

3.28 波长为42.6nm 的单色光,以70o角掠射到岩盐晶体表面上时,在反射方向出现第一级

级大,则岩盐晶体的晶格常数为( B )nm

A :39

B :22.7

C :58.4

D :62.9

3.29 在双缝衍射实验中,若两缝中心间距5倍于每条缝宽,则在单缝衍射的两个第一极小条

纹之间出现的干涉明纹数为( C )

A :2

B :5

C :9

D :12

3.30 波长为16.8nm 的X射线以掠射角θ射向某晶体表面时,在反射方向出现第一级极大,

已知晶体的晶格常数为16.8nm ,则θ角为( A )

A :30?

B : 45?

C :60?

D : 90?

3.31 X 射线射到晶体上,对于间距为d 的平行点阵平面,能产生衍射主极大的最大波长为

( D )

A :d/4

B :d/2

C :d

D :2d

3.32 设光栅平面、透镜均与屏幕平行。则当入射的平行单色光从垂直于光栅平面入射变为斜

入射时,能观察到的光谱线的最高级次k ( B )

A :变小

B :变大

C :不变

D :改变无法确定

3.33 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 ,则在

距离中央亮纹中心位置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

3.34 波长为632.8nm 的单色光通过一狭缝发生衍射。已知缝宽为1.2mm ,缝与观察屏之间

的距离为D =2.3m 。则屏上两侧的两个第8级极小之间的距离x ?为 ( B )

A :1.70cm

B :1.94cm

C :2.18cm

D :0.97cm

3.35 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

3.36 用白光(波长范围:400nm-760nm )垂直照射光栅常数为2.0×10-4cm 的光栅,则第一级

光谱的张角为( C )

A :9.5?

B :18.3?

C :8.8?

D :13.9?

3.37 欲使波长为λ(设为已知)的X 射线被晶体衍射,则该晶体的晶面间距最小应为 ( D )。

A :λ/4

B :2λ

C :λ

D :λ/2

三.问答题

3.1 惠更斯—菲涅尔原理的表述?

答:光波前上每一点可看成一个新的次级波源,发出子波; 下一个时刻的波前为所有

子波的共同包络面;波的传播方向沿子波源与子波面和包络面的切点的连线方向上;子波在空间中相干叠加。

3.2 为何圆屏衍射的接收屏中央始终有一亮点(泊松亮点)? 答:通过半波带法说明:分析光振幅分布0E 2

2m →±=且m n P E E E 3.3 在单缝衍射图样中,离中心明纹越远的明条纹亮度越小,试用半波带法说明。

答:除中央明纹(零级)外,其他明纹的衍射方向对应着奇数个半波带(一级三个,二

级五个,……),级数越大,则单缝处的波阵面可以分成的半波带数目越多,其中偶数个半波带的作用两两相消之后,剩下的光振动未相消的一个半波带的面积越小,由它决定的该明条纹的亮度就越小。

四.计算题

4.1 在用白光做单缝夫琅和费衍射实验中,波长为λ的第3级明条纹中心与波长为λ/=630nm

的红光的第2级明条纹中心相重合,求波长λ。

答案:nm 450=λ

解:λφ)12(5.0sin +=k a

λ的第3级明纹 2

7sin λφ=

a 'λ的第2级明纹2

'5'sin λφ=a 由题意 2

'527λλ= 2 nm 4507'5==λλ

4.2 波长为400nm---760nm 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,问第二级光谱被重叠的波长范围是多少。

答案:第二级中重叠范围是600nm------760nm

解:令第三级光谱中 λ=400nm 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 λθ3sin =d '2s i n λθ=d nm d 6002

sin '==θλ 所以,第二级中重叠范围是600nm------760nm

4.3 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=440nm 和λ2=660nm.实验

发现,两种波长的谱线(不记中央明纹)第二主极大重合于衍射角Φ=60?的方向上,求此光栅的光栅常数。

答案:mm d 3

1005.3-?=

解:由光栅衍射主极大公式得 111sin λφk d = 22sin λφk d =

2

12132sin sin K K =φφ 当两谱线重合时有 21φφ=

∴ k1/k2=3/2=6/4=9/6……

当第二主极大重合时 k1/k2=6/4, k1=6, k1=4

由光栅公式可知 1660sin λ=?d mm d 31005.3-?=

4.4 一平面透射光栅,当用波长λ1=600nm 的单色平行光垂直入射时,在衍射角θ=300的方

向上可以看到第2级主极大,并且在该处恰能分辨波长差?λ=0.005nm 的两条谱线,当用波长为400nm 的单色光平行垂直入射时,在衍射角θ=300的方向上却看不到本应出现的主极大,求光栅常数d 和总缝数N ,再求可能的缝宽b 。

答案:d=2.4um ;N=60000;b=0.8μm

解:据光栅公式 λ?k d =sin 得: d=2.4um 据光栅分辨本领公式kN R =?=λ

λ 得: N=60000. 在θ=30°的方向上,波长2λ=400nm 的第3级主极大缺级,因而在此处恰好是波长2λ的单缝衍射的一个极小,因此有:2211k 30sin λ=λ=?k d , ∴3=b

d ,b=0.8μm. 4.5 设计一个平面透射光栅,当光线垂直照射时,能在30?方向上观察到λ=600nm 的光的第二

级谱线,并能在该处分辨Δλ=0.005nm 的两条谱线.求光栅常数d 和光栅的宽度。

答案:d=2400nm, N=60000, L=14.4cm

解:光栅常数nm k 2400sin d =θλ=

又 Nk =?λ

λ N=60000条 光栅宽度为 L=Nd=14.4cm

4.6 设光栅平面和透镜都与屏幕平行,在平面透射光栅上每厘米有5000条刻痕线,用它来观

察钠黄光(λ=589 nm )的光谱线。(1)当光线垂直入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级数K m 是多少? (2)当光线以30?的入射角(入射线与光栅平面法线的夹角)斜入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级数K m 是多少?

答案:1)3 2)5

解: 1)垂直入射时,设能看到的光谱线的最高级数为km ,则根据光栅方程有

λθm K d =sin

∵sinθ≤1 ∴1≤d

K m λ ∴39.3=≤λd K m km≤d/λ=3.39 ∵m K 为整数 ∴3=m K

2)斜入射,设能看到的光谱线的最高级数为'm K ,则根据斜入射时的光栅方程

λθ')'sin 30(sin m K d =+?

∵sinθ′≤1 ∴5.1'≤d

K m λ ∴09.55.1'=≤λd K m ∵'m K 为整数 ∴5'=m K

4.7 设计一块平面光栅,要求满足:(1)使波长为600nm 的第二谱线的衍射角小于300角,

并能分辨0.02 nm 的波长差;(2)色散尽可能的大;(3)第三级谱线缺级。试求:(1)光栅的缝宽、缝数、光栅常数及总宽度;(2)用这块光栅总共能看到600 nm 的几条谱线。

答案:1)d=24×10-7m, b=8×10-7m, N=15000条;

2)能见的谱线为:0,2,1±±级,共5条谱线

解:已知:nm 600=λ,j=2±,3,02.030==??≤b

d nm λθ,, 77

910242

1101230sin 106002sin ---?=?=?

??=θλ=j d m m 1083

7-?==d b

jN =?λλ )(150004

60000202.0600条==?=??=∴j N λλ m Nd 3101036102415000L --?=??==总 角色散θcos d j D =

线色散θ

cos ''d j f d f l == 要求色散尽可能大即θ尽可能大,θcos 尽可能小。 λθj d =sin ,当时2πθ=,41061024,1sin 77max --??===λθd j (级) 又知3==m b d 级缺级。2

πθ=时,对应max j =4无法看到。 能见的谱线为:0,2,1±±级,共5条谱线

4.8 将一束波长λ=589 nm 的平行钠光垂直入射在每厘米内有5000条刻痕的平面衍射光栅

上,光栅的透光宽度a 与其间距b 相等,求:1)光线垂直入射时,能看到几条谱线?是哪几级?2)若光线与光栅平面法线的夹角θ = 300的方向入射时,能看到能看到几条谱线?是哪几级?

答案:1)能看到5条谱线,为0 , ±1, ±3级

2)能看到5条谱线,为+5,+3,+1,0,-1级

解: 1) (a+b)sinΦ= kλ, 当Φ=π/2时 k=(a+b) / λ=3.39

取kmax=3 a=b (a+b)sinΦ=2asinΦ=kλ asinΦ=kλ/2

当k= ±2, ±4, ±6……时缺级。

∴能看到5条谱线,为0 , ±1, ±3级

2) (a+b)(sinΦ+ sinθ)= kλ, θ=30°, Φ=±90°

Φ=90°, k=5.09 取kmax=5

Φ=-90°, k=-1.7 取k′max=-1

∵a=b, ∴第2,4,……缺级

∴能看到5条谱线,为+5,+3,+1,0,-1级

4.9 用波长λ=539.8nm 的平行光入射在单缝上,缝后用焦距f=40cm 的凸透镜把衍射光会聚

于焦平面上,测得中央明条纹的宽度为3.4mm ,单缝的宽度是多少?

答案:a=0.15mm

解:中央明纹宽度 a

f X λ2≈? 单缝的宽度 a=0.15mm

4.10 某种单色平行光垂直入射在单缝上,单缝宽 a=0.15mm 缝后放一个焦距f=400mm 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8.0mm ,求入射光的波长。

答案:nm 500=λ

解:设第三级暗纹在3Φ方向上,则有λ3sin 3=Φa

此暗纹到中心的距离为 33tan Φ=f X

因为3Φ很小,可认为33sin tan Φ≈Φ 所以a

f X λ33≈ 两侧第三级暗纹的距离是a f X λ623≈

2x3=6fλ/a ∴ nm f a X 5006/)2(3==λ

4.11 纳黄光中包含两个相近的波长λ1=589.0nm 和λ2=589.6nm.,用平行的纳黄光垂直入射在

每毫米有600条缝的光栅上,会聚透镜的焦距f=1.00m 。求在屏幕上形成的第2级光谱中上述两波长λ1和λ2 的光谱之间的间隔ΔL 。

答案:mm 04.2L =?

解:光栅常数 d=1mm/600=1667nm

根据光栅公式,1λ的第2级谱线 112sin λθ=d

?=96.441θ 2λ的第2级谱线2212sin λθ=d ?=02.452θ

两谱线间隔 mm f 04.2)tan (tan L 12=-=?θθ

4.12 用含有两种波长λ=600nm 和λ?=500nm 的复色光垂直入射到每毫米有200条刻痕的光栅

上,光栅后面置一焦距为f=50cm 的凸透镜,在透镜焦平面处置一屏幕,求以上两种波长光的第一级谱线的间距ΔX 。

答案:cm X 1=?

解:对于第一级谱线,有:11tan Φ=f X ,d λφ=

1sin ∵φφtan sin = ∴d

f f X λ≈Φ=11tan λ和λ′两种波长的第一级谱线之间的距离

cm f X X X 1)'tan (tan '1111=-=-=?φφ

4.13 在单色光垂直入射夫琅和费衍射实验中,双缝中心距为d 每条缝的宽度为a 。已知

d/a=5.5。试计算衍射图样中对应于单缝衍射中央明纹区域内干涉明纹的数目。

答案:11条

解:干涉极大的衍射角φ满足如下条件 λφk d ='sin k=0,1,2……

单缝衍射第一个暗点(中央明纹边缘)在φ′方向, λφ='sin a

二式相除,在0到φ′范围内,'

sin sin φφa d K =, 'φφ≤,

5.5=a

d k 只能取0,1,2,3,4,5。 另一侧, k 可取-1,-2,-3,-4,-5。

共计11条干涉明纹。

4.14 用钠黄光(有波长为λ1=589.0nm 和 λ2=589.6nm 的两个成分)垂直照射到光栅常数为

d=3.5×10-4cm ,栅纹总数为N=1000的衍射光栅上,求:在第三级光谱中,1)波长为λ2的光和波长为λ1 的主极大衍射角度之差 (θ1 - θ2 );2)波长为λ1 的主极的半角宽度Δθ1

答案:1)rad 412100.6-?=-θθ

2)rad Nd 411

1100.2cos -?==?θλθ

解:1)113sin λφ=d

223sin λφ=d

∵112λλλ≤-

∴)(3)(cos 12121λλθθθ-≈-d ∴rad 412100.6-?=-θθ

2)rad Nd 411

1100.2cos -?==?θλθ

4.15 在圆孔夫琅和费衍射实验中,已知圆孔半径a ,透镜焦距f ,入射光波长λ,求透镜焦面

上中央亮斑的直径D 。 答案:a

f D λ22..1= 解:透镜焦面上中央亮斑的直径等于第一暗环的直径,设第一暗环的衍射角为1φ,则

λφ61.0sin 1=a

透镜焦距为f 时,焦面上第一暗环直径为1tan 2φf D =

通常 λ≥a ,因而1φ很小,于是111tan sin φφφ≈≈ 所以a

f D λ22..1= 4.16 在夫琅和费衍射实验中,若圆孔半径R ,透镜焦距f 与入射光波长为λ,R>>λ,求中央

亮斑的直径d 。

答案:d=1.22λf/R

解:设第一级暗环的衍射角为φ1,则有 R asinφ1=0.61λ

又 tgφ1=d/2f

d 为第一级暗环直径

∵R≥λ,

∴φ1很小 sinφ1≈tgφ1

∴ .d=1.22λf/R

4.17 纳黄光是由波长λ1=5890?和 λ2=5896?的两条谱线组成,如果用每毫米500条缝的光

栅做光谱实验,(入射光垂直于光栅)。求在第一级光谱中,这两条谱线的偏转角度和它们的差;若光栅宽度为L=10cm,求在第一级光谱中波长为6000?正好能分辨的两条谱线的波长差。 答案:nm N 012.0==?λ

λ

解: 1)应用光栅公式11sin )(λθ=+b a

2945.0sin 1=θ '?=8171θ

2948.0sin 2=θ '?=9172θ′

'==?1-12θθθ

2)该光栅的总缝数 145L N ?=+=)

(b a 则该光栅的第一级光谱中波长λ=600nm 处正好能分辨的谱线波长差

nm N 012.0==?λ

λ

4.18 一双缝,缝距d=0.40mm ,两缝宽都是a=0.080mm ,用波长为λ= 4800?的平行光垂直

照射双缝,在双缝后放一焦距f=2.0的透镜求:1)在透镜焦平面处的屏上,双缝干涉条纹的间距?X 。2)在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目N 和相应的级数。 答案:1)mm d

kf d f k xk xk x 4.2)1(1=-+=-+=?λλ 2)N=9,k=0, ±1, ±2, ±3, ±4级亮纹

解:双缝干涉条纹:

1)第k 级亮纹条件: λθk d =sin

第k 级亮纹位置: d

kf f f xk λθθ≈

≈=sin tan 相邻两亮纹的间距: mm d

kf d f k xk xk x 4.2)1(1=-+=-+=?λλ 2)单缝衍射第一暗纹:λθ=sin a 单缝衍射中央亮纹半宽度:mm a f f f x 12sin tan 11=≈≈=?λθθ ∴双缝干涉第±5级主极大缺级。

∴在单缝衍射中央亮纹范围内,双缝干涉亮纹数目 N=9

分别为 k=0, ±1, ±2, ±3, ±4级亮纹

或根据d/a=5指出双缝干涉缺第±5级主极大

4.19 单缝的宽度a=0.10mm ,在缝后放有焦距为50 cm 的会聚透镜,用平行绿光(λ=5460?)

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纹宽度。

答案:5.46mm

解:中央明纹宽度:5.46mm

4.20 如图所示,设波长为λ的平面波沿与单缝平面法线成θ角的方向

入射,单缝AB 的宽度为a ,观察夫琅和费衍射。试求出各级小值

(即各暗条纹)的衍射角Φ. 答案:)sin (1sin θλφa a

k +±-= k=1,2,3,……(k≠0) 解:1、2两光线的光程差,在如图情况下为 φθδsin sin a a -=

由单缝衍射极小值条件 a(sinθ- sinΦ)= ±kλ k=1,2,3,……

得 )sin (1sin θλφa a

k +±

-= k=1,2,3,……(k≠0)

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题 一、选择题 1.如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图,图中①是光源,②是滤光片,③是单缝,④是双缝,⑤是光屏,下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是 A.增大④和⑤之间的距离 B.增大③和④之间的距离 C.将绿色滤光片改成蓝色滤光片 D.增大双缝之间的距离 2.如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态,则该时刻() A.振荡电流i在增大B.电容器正在放电 C.磁场能正在向电场能转化D.电场能正在向磁场能转化 3.下列说法不正确 ...的是() A.检验工件平整度的操作中,如图1所示,上面为标准件,下面为待检测工件,通过干涉条纹可推断:P为凹处,Q为凸处 B.图2为光线通过小圆板得到的衍射图样 C.图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D.图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 4.如图为LC振荡电路在某时刻的示意图,则

A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电 B.若磁场正在增强,则电容器上极板带正电 C.若电容器上极板带负电,则电容器正在充电 D.若电容器上极板带负电,则自感电动势正在阻碍电流减小 5.先后用两种不同的单色光,在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验,在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同,其中间距较大 .....的那种单色光,比另一种单色光() A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时,玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6.下列说法正确的是() A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.光需要介质才能传播 D.一束单色光由空气进入水中,传播速度和频率都改变 7.下列说法正确的是() A.不论光源与观察者怎样相对运动,光速都是一样的 B.太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C.波源与观察者互相靠近和互相远离时,观察者接收到的波的频率相同 D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大8.下列应用没有利用电磁波技术的是 A.无线电广播 B.移动电话 C.雷达 D.白炽灯 9.有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光,大额钞票的荧光防伪标志就是一例,下列说法正确的是 A.改用红外线照射荧光物质也可以发出可见光 B.荧光物质发出的可见光的频率比红外线的频率低 C.荧光物质中的电子吸收了紫外线光子的能量 D.荧光物质发出可见光的过程是电子从低能级跃迁到高能级时产生的 10.以下列出的电磁波中,频率最高的是() A.无线电波 B.红外线 C.X射线 D. 射线 11.如图所示,一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光.比较a、b、c三束光,可知

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含答案(6)

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含答案(6) 一、选择题 1.下列关于电磁波和机械波的说法中,正确的是 A.机械波和电磁波均有横波和纵波 B.机械波和电磁波均可发生干涉、衍射 C.机械波只能在介质中传播,电磁波只能在真空中传播 D.波源的振动或电磁振荡停止,空间中的波均即刻完全消失 2.如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M.则下列说法中正确的是() A.如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B.在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C.棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D.a光的折射率小于b光折射率 3.如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b,.则() A.λa<λb,n a>n b B.λa>λb,n aλb,n a >n b 4.下面事实与光的干涉有关的是() A.用光导纤维传输信号B.水面上的油膜呈现彩色 C.水中的气泡显得格外明亮D.一束白光通过三棱镜形成彩色光带 5.下列说法正确的是() A.任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关 B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波 C.单个光子通过单缝后,底片上就会出现完整的衍射图样 D.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 6.下列关于电磁波的说法正确的是 A.电磁波是横波 B.电磁波只能在真空中传播 C.在真空中,电磁波的频率越大,传播速度越大

D.在真空中,电磁波的频率越大,传播速度越小 7.下列说法不正确的是() A.在电磁波谱中,紫外线的热效应好 B.天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C.天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D.晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 8.下图为双缝干涉的实验示意图,光源发出的光经滤光片成为单色光,然后通过单缝和双缝,在光屏上出现明暗相间的条纹.若要使干涉条纹的间距变大,在保证其他条件不变的情况下,可以 A.将光屏移近双缝 B.更换滤光片,改用波长更长的单色光 C.增大双缝的间距 D.将光源向双缝移动一小段距离 9.下列说法正确的是() A.不论光源与观察者怎样相对运动,光速都是一样的 B.太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C.波源与观察者互相靠近和互相远离时,观察者接收到的波的频率相同 D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大10.下列四种现象不属于光的衍射现象的是 A.太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子 B.不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑 C.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环 D.通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹 11.近期美国在韩国部署“萨德”反导系统,引起亚洲周边国家的强烈反应.“萨德”采用X波段雷达,工作的电磁频率范围在8×109?12×l09Hz,而传统雷达多采用S波段雷达,其工作的电磁波频率范围在2×109?4×109Hz.则下列说法正确的有 A.电磁波的传播需要介质 B.X波段电磁波的波长比S波段电进波的波长长 C.当电磁波从一种介质射入另一介质时,频率会发生变化 D.在传播过程中遇到障碍物时,S波段的电磁波比X波段电兹波更容易发生明显衍射12.下列说法正确的是: A.根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场 B.红外线遥感技术是利用红外线的化学作用 C.在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒,是因为紫外线比红外线的热效应显著D.工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案解析(2)

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案解析(2) 一、选择题 1.太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于() A.光的干涉、色散和衍射现象 B.光的干涉、衍射和色散现象 C.光的衍射、色散和干涉现象 D.光的衍射、干涉和色散现象 2.如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M.则下列说法中正确的是() A.如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B.在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C.棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D.a光的折射率小于b光折射率 3.下列说法正确的是() A.任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关 B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波 C.单个光子通过单缝后,底片上就会出现完整的衍射图样 D.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 4.一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝,红光透过双缝后,在墙上呈现明暗相间的条纹,若将其中一个窄缝挡住,在墙上可以观察到() A.光源的像 B.一片红光 C.仍有条纹,但宽度发生了变化 D.条纹宽度与原来条纹相同,但亮度减弱 5.先后用两种不同的单色光,在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验,在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同,其中间距较大 .....的那种单色光,比另一种单色光() A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时,玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是 A.变化的电磁场由发生区域向周围空间传播,形成电磁波 B.电场周围总能产生磁场,磁场周围总能产生电场 C.电磁波是一种物质,只能在真空中传播

《物理光学与应用光学》习题及选解

《物理光学与应用光学》习题及选解 第一章 习题 1-1. 一个线偏振光在玻璃中传播时,表示为:i E ))65.0(10cos(10152t c z -??=π,试求该光的频率、波长,玻璃的折射率。 1-2. 已知单色平面光波的频率为z H 10 14 =ν,在 z = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。求f x , f y , f z 。 1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态: (1))sin(0kz t E E x -=ω,)cos(0kz t E E y -=ω; (2) )cos(0kz t E E x -=ω, )4cos(0πω+-=kz t E E y ; (3) )sin(0kz t E E x -=ω,)sin(0kz t E E y --=ω。 1-4. 在椭圆偏振光中,设椭圆的长轴与x 轴的夹角 为α,椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2,E x 、E y 的相位差为?。求证:?αcos 22tan 220 000y x y x E E E E -= 。 1-5.已知冕牌玻璃对0.3988μm 波长光的折射率为n = 1.52546,11m 1026.1/--?-=μλd dn ,求光在该玻璃中的相速和群速。 1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度(表示式中的v 表示是相速度): (1)电离层中的电磁波,222λb c v +=,其中c 是真空中的光速,λ是介质中的电磁波波长,b 是常数。 (2)充满色散介质()(ωεε=,)(ωμμ=)的直波导管中的电磁波,222/a c c v p -=εμωω,其中c 真空中的光速,a 是与波导管截面有关的常数。 1-7. 求从折射率n = 1.52的玻璃平板反射和折射的光的偏振度。入射光是自然光,入射角分别为?0,?20,?45,0456'?,?90。 1-8. 若入射光是线偏振的,在全反射的情况下,入射角应为多大方能使在入射面内振动和垂直入射面振动的两反射光间的相位差为极大?这个极大值等于多少? 1-9. 电矢量振动方向与入射面成45°的线偏振光,入射到两种透明介质的分界面上,若入射角 ?=501θ,n 1 = 1,n 2 = 1.5,则反射光的光矢量与入射面成多大的角度?若?=601θ时,该角度又为多 1-2题用图

初二物理光学基础知识小结及练习题

初二物理光学基础知识 1、光沿直线传播 (1)光源:能够_____________的物体。 太阳、月亮、萤火虫、电灯、璀璨夺目的钻石、耀眼的玻璃墙、燃烧的篝火 (2)光在__________________________沿直线传播 (4)现象:日食、月食、影子、小孔成像 小孔成像:成_______立的______像。像的形状只与__________有关,与孔的形状______,如树下太阳光斑为圆形。 (5)光速:c=____________________ (6)光年是光在一年里传播的__________,它不是时间单位,而是______单位 2、光的反射 光的反射定律 (1)反射光线与入射光线、法线在___________________(三线共面) (2)反射光线与入射光线分别位于法线的_________________(两线分居) (3)反射角______入射角 漫反射与镜面反射的区别和规律 (1)漫反射和镜面反射都遵循光的___________定律 (2)漫反射能从____________看到物体 (3)镜面反射:镜面、瓶颈的水面、车尾灯的反射 漫反射:电影屏幕、黑板 3、平面镜成像及应用 (1)原理:光的__________ (2)成像特点:平面镜所成的像是______像;像与物体大小______;像到平面镜的距离_____物体到平面镜的距离,像与物体的连线与镜面________ (3)应用:穿衣镜(成像)、潜望镜(改变光路) 初二物理光学基础知识 练习题 一、选择题 1、活灵活现的手影,让观众大开眼界。手影的形成是由于() A.光的直线传播 B.光的折射 C.光的反射 D.凸透镜成像 2、生活、生产中运用光学知识的实例很多,下图中主要运用光的直线传播的是() A 激光引导掘进方向 B 小泥人照镜子 C 有经验的渔民叉鱼 D 用冰透镜向日取火 3、下列四种现象中,属于光的反射现象的是() A 人在的影子 B 蜡烛通过小孔成像 C 荷花在水中的倒影 D铅笔在水面处好像折断了

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案

高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案 一、选择题 1.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是 A.若增大入射角i,则b光最先消失 B.在该三棱镜中a光波速小于b光 C.若a、b光通过同一双缝干涉装置,则屏上a光的条纹间距比b光宽 D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压高 2.下列说法正确的是: A.根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场 B.红外线遥感技术是利用红外线的化学作用 C.在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒,是因为紫外线比红外线的热效应显著D.工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力 3.下面事实与光的干涉有关的是() A.用光导纤维传输信号B.水面上的油膜呈现彩色 C.水中的气泡显得格外明亮D.一束白光通过三棱镜形成彩色光带 4.如图为LC振荡电路在某时刻的示意图,则 A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电 B.若磁场正在增强,则电容器上极板带正电 C.若电容器上极板带负电,则电容器正在充电 D.若电容器上极板带负电,则自感电动势正在阻碍电流减小 5.我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道:“凡雨初霁,或露之未晞,其余点缀于草木枝叶之末……日光入之,五色俱足,闪铄不定。是乃日之光品著色于水,而非雨露有此五色也。”这段文字记叙的是光的何种现象 A.反射 B.色散 C.干涉 D.衍射 6.下图为双缝干涉的实验示意图,光源发出的光经滤光片成为单色光,然后通过单缝和双缝,在光屏上出现明暗相间的条纹.若要使干涉条纹的间距变大,在保证其他条件不变的情况下,可以

高中物理光学知识点总结

二、学习要求 1、知道有关光的本性的认识发展过程:知道牛顿代表的微粒、惠更斯的波动说一直到光的波粒二象性这一人类认识光的本性的历程,懂得人类对客观世界的认识是不断发展不断深化的。 2、知道光的干涉:知道光的干涉现象及其产生的条件;知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特征,会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射:知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件,知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特征区别。 3、知道电磁场,电磁波:知道变化的电场会产生磁场,变化的磁场会产生电场,变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场;知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的传播;知道电磁波对人类文明进步的作用,知道电磁波有时会对人类生存环境造成不利影响;从电磁波的广泛应用认识科学理论转化为技术应用是一个创新过程,增强理论联系实际的自觉性。知道光的电磁说:知道光的电磁说及其建立过程,知道光是一种电磁波。 4、知道电磁波波谱及其应用:知道电磁波波谱,知道无线电波、红外线、紫外线、X 射线及γ射线的特征及其主要应用。 5、知道光电效应和光子说:知道光电效应现象及其基本规律,知道光子说,知道光子的能量与光学知识点其频率成正比;知道光电效应在技术中的一些应用 6、知道光的波粒二象性:知道一切微观粒子都具有波粒二象性,知道大量光子容易表现出粒子性,而少量光子容易表现为粒子性。 光的直线传播.光的反射 二、光的直线传播 1.光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播,各种频率的光在真空中传播速度:C =3×108m/s ; 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度,即 v

高考物理光学知识点之物理光学知识点总复习附答案

高考物理光学知识点之物理光学知识点总复习附答案 一、选择题 1.以下列出的电磁波中,频率最高的是() A.无线电波 B.红外线 C.X射线 D. 射线 2.如图所示是利用薄膜干涉检查平整度的装置,同样的装置也可以用于液体折射率的测定.方法是只需要将待测液体填充到两平板间的空隙(之前为空气)中,通过比对填充后的干涉条纹间距d′和填充前的干涉条纹间距d就可以计算出该液体的折射率.已知空气的折射率为1.则下列说法正确的是() A.d′d,该液体的折射率为 D.d′>d,该液体的折射率为 3.如图为LC振荡电路在某时刻的示意图,则 A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电 B.若磁场正在增强,则电容器上极板带正电 C.若电容器上极板带负电,则电容器正在充电 D.若电容器上极板带负电,则自感电动势正在阻碍电流减小 4.下列关于电磁波的说法正确的是 A.电磁波是横波 B.电磁波只能在真空中传播 C.在真空中,电磁波的频率越大,传播速度越大 D.在真空中,电磁波的频率越大,传播速度越小 5.下列说法不正确的是()

A.在电磁波谱中,紫外线的热效应好 B.天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C.天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D.晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 6.两束单色光Ⅰ、Ⅱ从水下同一位置同一方向射向水面,只产生两束光线,光路图如图所示,则 A.两束光在水中传播时,光束Ⅱ的速度大于光束Ⅰ的速度 B.两束光在水中传播时波长一样 C.两束光线通过同一小孔时,光线Ⅰ的衍射现象更明显 D.光束Ⅰ从水中到空气中频率变大 7.关于电磁场和电磁波理论,下面几种说法中正确的是 A.在电场的周围空间一定产生磁场 B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场 C.振荡电场在周围空间产生振荡磁场 D.交替产生的电磁场形成电磁波,只能在大气中传播 8.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是() A.在电场的周围,一定存在着由它激发的磁场 B.变化的磁场在周围空间一定能形成电磁波 C.赫兹通过实验证实了电磁波的存在 D.无线电波的波长小于可见光的波长 9.下列说法正确的是() A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.光需要介质才能传播 D.一束单色光由空气进入水中,传播速度和频率都改变 10.下列现象中,属于光的色散现象的是() A.雨后天空出现彩虹 B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象 D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 11.下图为双缝干涉的实验示意图,光源发出的光经滤光片成为单色光,然后通过单缝和双缝,在光屏上出现明暗相间的条纹.若要使干涉条纹的间距变大,在保证其他条件不变的情况下,可以

物理光学与应用光学考题

中北大学 《物理光学与应用光学》 考试重点 班级:10050141 姓名:X X 学号:10050141XY

1、在双轴晶体中,为什么不能采用o 光与e 光的称呼来区分两个正交线偏正光?(P213) 当波矢k 沿着除两个光轴和三个主轴方向传播时,过折射率椭球中心且垂直于k 的平面与折射率椭球的截线均为椭圆,这些椭圆不具有对称性,相应的两个线偏振光的折射率都与k 的方向有关,这两个光均为非常光。故在双轴晶体中,不能采用o 光与e 光的称呼来区分两个正交线偏正光。 2、渥拉斯顿棱镜的工作原理:(])t a n -[(arcsin 2e o θn n Φ≈,角随入射光波长分离的不同 稍有变化);格兰-汤普森棱镜的工作原理:(格兰-汤普森棱镜利用全反射原理工作的,存在 着入射光束锥角限制)。 (P223) 3、简述折射率椭球的两个重要性质?折射率椭球方程是?(P206) 折射率椭球的两个重要性质: ①与波法线k 相应的两个特许折射率n '和n '',分别等于这个椭圆的两个主轴的半轴长。 ②与波法线k 相应的两个特许偏振光D 的振动方向d '和d '',分别平行于r a 和r b 。 折射率椭球方程:123 23222 2 2121=++n x n x n x 4、什么是“片堆”?简述利用“片堆”产生线偏振光的工作过程?(P36) 片堆是由一组平行平面玻璃片叠加在一起构成的,将一些玻璃放在圆筒内,使其表面法线与圆筒轴构成布儒斯特角。 工作过程:当自然光沿圆筒轴以布儒斯特角入射并通过片堆时,因透过片堆的折射光连续不断地以相同的状态入射和折射,每通过一次界面,都从折射光中反射部分垂直纸面分量,最后使通过片堆的透射光接近为一个平行入射面振动的线偏振光。 5、晶体光学的两个基本方程:( ⊥ ⊥ ==D n c E E n D r 2020εε),物理意义:(决定了在晶体中传播的单色平面光波电磁波的结构,给出了沿某个k (s )方向传播的光波D (E )与晶体特性n (n r )的关系)。 (P197 & P198) 6、散射:光束通过不均匀介质所产生的的偏离原来传播方向像四周散射的现象叫做光的散射; 根据散射光波矢k 和波长变化与否可分为两种: 散射光波矢k 变化,但波长不变的散射有(瑞利散射、米氏散射、分子散射); 散射光波矢k 和波长均变化的散射有(喇曼散射、布里渊散射); 光的方向相对于入射光改变而波长也改变的散射有(喇曼散射、布里渊散射)(P286) 7、什么是基模高斯光束(p12)?基模高斯光束的特性有哪些(p13)?什么是消失波?消失波具有哪些特点(p39)? 解:高斯光束:由激光器产生的激光既不是均匀平面光波,也不是均匀球面波,而是振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波,简称高斯光束。 基模高斯光束:波动方程在激光器谐振腔边界下的一种特解,以z 轴为柱对称,其表达式内包含有z ,且大体沿着z 轴的方向传播。 基模高斯光束的特性:基模高斯光束在其传播轴线附近可以看做是一种非均匀的球面波,其等相位面是曲率中心不断变化的球面,振幅和强度在横截面内保持高斯分布。 消失波:透入到第2个介质很薄的一层内的波,是一个沿着垂直界面的方向振幅衰减,

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