大学物理-波动光学大练习.doc
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1、波动波动光光学大练习学大练习 一、填空题一、填空题 1. 在空气中用波长为 单色光进行双缝干涉实验时, 观察到干涉条纹相邻条纹的间距为 1.33 mm,当把实验装置放在水中时(水的折射率 n = 1.33) ,则相邻条纹的间距变为 。 2. 如图所示,在双缝干涉实验中 SS1 = SS2 用波长为 的光照射双缝 S1 和 S2,通过空气在屏幕 E 上形成干涉条纹。已知 P 点处为第三级明条纹,则 S1 和 S2 到 P 点的光程差为。若将整个装置放于某中透明液体中,P 点为第四级明条纹,则该液体的折射率 n = 。 3. 波长 = 600 nm 的单色光垂直照射到牛顿环装置上,第二级明纹与第五
2、级明纹所对应的空气膜厚度之差为 nm。 4. 波长为 的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上,若劈尖角为 (以弧度计) ,劈尖薄膜折射率为 n,则反射光形成的干涉条纹中,相邻明条纹的间距为 。 5. 波长为 的平行单色光,垂直照射到劈尖薄膜上,劈尖角为 ,劈尖薄膜的折射率为 n,第三条暗纹与第六条暗纹之间的距离为 。 6. 用迈克尔干涉仪产生等厚干涉条纹,设入射光的波长为 ,在反射镜 M2 转动过程中,在总的观测区域宽度 L 内,观测到总的干涉条纹数从 N1 条增加到 N2 条。在此过程中 M2 转过的角度 是 。 7. 若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜 M 移动 0.620 mm 的过程中,观察到干
3、涉条纹移动了 2300条,则所用光波的波长为 。 8. 用迈克尔干涉仪作干涉实验, 设入射光的波长为 。 在转动迈克尔干涉仪的反射镜 M2 过程中,在总的干涉区域宽度 L 内,观测到完整的干涉条纹数从 N1 开始逐渐减少,而后突变为同心圆环的等倾干涉条纹。若继续转动 M2 又会看到由疏变密的直线干涉条纹。直到在宽度 L 内有 N2 条完整的干涉条纹为止。在此过程中 M2 转过的角度 是 。 9. 在折射率为 n3 的平板玻璃上镀一层薄膜 (折射率为 n2),波长为 的单色平行光从空气 (折射率为 n1) 中以入射角 i 射到薄膜上, 欲使反射光尽可能增强, 所镀薄膜的最小厚度是多少?(n1 n
4、2 n2 , n3 n2),观察反射光干涉,从劈尖顶开始,第 2 条明纹对应的膜厚度 e = 。 17. 用波长为 的单色光垂直照射折射率为 n2的劈尖薄膜(如图)图中各部分折射率的关系是 n1 n2 n1,求氨气的折射率(要求计算到小数点后六位) 。 7. 图标装置是在迈克尔逊干涉一臂上用凸凹面反射镜 M2 代替原平面镜 M2,且调节到光程 OO1 = OO2,现 (1) 在 E 处观察表面观察到的干涉图样成什么形状?试求出第 k 级亮纹的位置。 (2) 当 M1朝 G 移动时, 干涉条纹如何变化? 8. 图所示,用波长为 = 6328 的单色点光源S 照射厚度为 e = 1.00 10-5
5、 m、折射率为 n2 = 1.50、半径为 R = 10.0 cm 的圆形薄膜, 点光源与薄膜的垂EP1S2SSLfd1n1nSF2nRCM1 O1 M2 S 450 O2 G E O 直距离为 d = 10.0 cm,薄膜放在空气 (n1 = 1.00 )中,观察透射光的等倾干涉条纹,问最多能看到几条?(注: 亮斑和亮环都算亮纹) 9. 用波长为 的单色光作光源,观察迈克尔逊干涉仪的等倾干涉条纹,先看到视场中共有 10 个亮纹(包括中心的亮斑在内) ,在移动反射镜 M2 的过程中,看到往中心缩进去 10 个亮纹,移动 M2 后,视场中共有 5 个亮纹(包括中心的亮斑在内) ,设不考虑两束相干
6、光在分束板 G1 的镀银面上反射时产生的位相突变之差,试求开始时视场中心亮斑的干涉级 k。 10. 在图标的双缝干涉实验中,若用薄玻璃片 (折射率 n1 = 1.4)覆盖缝 S1,用同样厚度的玻璃(但折射率 n2 = 1.7)覆盖缝S2。将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处 O 变为第五级明纹。 设单色光波长 = 4800 , 求玻璃片的厚度 d。(可认为光线垂直穿过玻璃片) 11. 用波长 = 500 nm 的单色光垂直照射在由两块玻璃板(一端刚好接触成为劈棱)构成的空气劈尖上。劈尖角 = 2 10-4 rad。如果劈尖内充满折射率为 n = 1.40 的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在
7、充入液体前后移动的距离。 12. 把折射率 n = 1.38 的透明薄膜放入迈克尔逊仪的一条光路中, 观察到干涉条纹移动了 N = 7 条。若所用单色光的波长是 = 5893 ,求薄膜的厚度。 13. 在观察肥皂水薄膜 (n = 1.33) 的反射光时,某处绿色光 ( = 5000) 反射最强,且这时法线和视线间的角度 i = 45,求该处膜的最小厚度。 14. 在双缝干涉实验装置中,幕到双缝的距离远大于双缝的距离,整个双缝装置放在空气中,对于钠黄光,产生的干涉条纹相邻两明纹的角距离(即相邻两明纹对双缝中心处的张角)为 0.20。 (1)对于什么波长的光,这个双缝装置所得相邻两明条纹的角距离将
8、比用钠黄光测得的角距离大 10% ? (2)假想将此装置浸入水中(水的折射率 n = 1.33) ,相邻两明纹的角距离多大? 15. 在双缝干涉实验装置中,幕到双缝的距离远大于双缝的距离,整个双缝装置放在空气中,对于白色平行光垂直入射到间距为 a = 0.25 mm 的双缝上,距缝 50 cm 处放置屏幕,分别求第一级和第五级明纹彩色带的宽度。 (设白光的波长范围是从 4000 7600 。这里说的“彩色带宽度”指两个极端波长的同级明纹中心之间的距离。 ) 16. 白光垂直照射到空气中一厚度为 e = 3800 的肥皂膜上,肥皂膜的折射率 n = 1.33,在可见光的范围内(4000 7600
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- 大学物理 波动 光学 练习