答案 - 光学测试题

2020-05-08 08:42

一、选择题

1.在双缝干涉实验中,两缝间距离为d,双缝与屏幕之间的距离为D (D>>d)。用波长为?的平行单色光垂直照射到双缝上。屏幕上干涉条纹中相邻暗纹之间的距离是( D )

(A) 2?D / d (B) ? d / D (C) dD / ? (D) ?D /d

D???kd?明纹x??(k?0,1,2.....)解: D???(2k?1)暗纹d2?在双缝干涉实验中,屏幕上干涉条纹中相邻暗纹间距是

D??x?d

2.在双缝干涉实验中,若单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O处,现将光源S向下移动到示意图中的S′位置,则( B )

(A)中央明纹向上移动,且条纹间距增大 (B)中央明纹向上移动,且条纹间距不变 (C)中央明纹向下移动,且条纹间距增大 (D)中央明纹向下移动,且条纹间距不变 解:如图示,由S发出光到达S1和S2光程相同,它们传到屏中央O上光程差?=0形成明纹。

光源移到S′时,分别到达S1和S2时出现光程差。为了保持原中央明条纹处光程差为0(补偿双缝前的光

程差),中央明纹的位置会由O点上移至O′处,使由S′沿S1、S2狭缝传到 O′

S1SS‘S2O处的光程差仍为0,屏上条纹位置上移。

间距?x??

3.如图所示,两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L,夹在两

D?不变(d为双缝间距)。 d? 块平面晶体的中间,形成空气劈形膜,当单色光垂直时,产生等厚干涉条纹,如果滚柱之间的距离L

入射变

小,则在L范围内干涉条纹的( C )

L (A)数目减小,间距变大 (B)数目减小,间距不变 (C)数目不变,间距变小 (D)数目增加,间距变小 解

如果滚柱之间的距离L变小,

但滚柱直径d未变,即相当于?变大,由图上几何关系有:

sin???n/2b?d/L?,

可知:在d不变情况下,若?变大,则b 和L’都变小,即条纹间距变小; 另

R r N?L?/b?2d/?n 当b和L’同

时变下时,N不变。

4.把一平凸透镜放在平玻璃上,构成牛顿环装置.当平凸透镜慢慢地向上平移时,由反射光形成的牛顿环 ( B ) (A) 向中心收缩,条纹间隔变小 ; (B) 向中心收缩,环心呈明暗交替变化 (C) 向外扩张,环心呈明暗交替变化

(D) 向外扩张,条纹间隔变大 解:

Δ?2d??2Δ?k?(k?1,2,?)明纹

当平凸透镜慢慢地向上平移时,对于视场中固定一点,光程差增大,说明原来外侧k级较大的干涉环条纹向中心移动。

而光程差改变,意味着中央条纹在明暗条纹中交替。

5. 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 解:

1(k?)?(k?0,1,?)暗纹

2 单缝夫琅禾费衍射暗纹

x1??f??bf2?f?x?0中央明纹宽度b?减小,衍射效果减弱。

单缝宽b增大,则中央明纹宽度减小; b增大,

6.折射率为1.30的油膜覆盖在折射率为1.50的玻璃片上,用白光垂直照射油膜,观察到透射光中的绿光(??500nm)加强,则油膜的最小厚度是( D ) (A) 83.3nm (B) 250nm

(C) 192.3nm (D) 96.2nm 解:

(1)由于??500nm的光在透射中加强,则在反射中减弱,两反射光干涉相消则有??2n2d?(2k?1)?2(n2油膜折射率),d?(2k?1)4n2

?取k=0,dmin=96.2nm,

(2)透射光加强,

??2n2d??2?k?(k?1). d

min

=96.2nm.

?47. 波长??550nm的单色光垂直入射于光栅常数d?1.0?10cm 的光栅

上,可能观察到的光谱线的最大级次为( D ) (A) 4 (B) 3 (C) 2 (D) 1 解: 光

dsin???k?(k?0,1,2..)可知

kmax?dsin(?/2)??1.82,k只能取整数,所以最多可看到第一级明纹。

8. 某元素的特征光谱中含有波长分别为?1=450 nm和?2=750 nm (1 nm=10-9 m)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?2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...... 解:

当两种波长的谱线重合时,衍射角相等,则根据光栅方程则有:

dsin??k?1?k??2;

?2k5??k??13

9. 一束光强为I0的自然光,相继通过三个偏振片P1、P2、P3后,P1和P3偏振化方向相互垂直。出射光的光强为I=I0 / 8.若以入射光线为轴,旋转P2,要使出射光的光强为零,P2要转过的角度是( B )

(A) 30° (B) 45° (C) 60° (D) 90° 解:

假设P1、P2间的夹角为?,P2和P3间夹角为90°—?,P2转过角度为?,

根据马吕斯定理,转动前:

111122?222I?I0cos?cos(??)?I0cos?sin??I0sin2??I0?22288=45°;

122I?Icos(45???)cos(45???)?0 0转动后:

2??45?

10. 自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上,反射光是( C ) (A) 在入射面内振动的完全线偏振光 (B) 平行于入射面的振动占优势的部分偏振光 (C) 垂直于入射面振动的完全线偏振光

(D) 垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光

解:

i0i0n1空气 n2?玻璃 题

当光以布儒斯特角反射时,反射光为完全偏振光,且振动面垂直入射面,折射光为部分偏振光. 二、填空

1. 两束光相干的条件是 振动频率相同,方向相同,相位差恒定 。获得相干光的两种方法分别是 波振面分割法、振幅分割法 。


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