2015秋期末復(fù)習(xí)之光學(xué)部分

1、一、幾個(gè)概念,1.光程,2.光程差,掌握,光的干涉小結(jié),其中的 為光在空氣中的波長(zhǎng),4.半波損失,5.透鏡不產(chǎn)生附加光程差,掌握,3.相干光條件,,頻率相同；,振動(dòng)方向一致；,有恒定的相位差；,兩束光,光從折射率較小介質(zhì)射向折射率較大介質(zhì)。,二、光的干涉,,1.楊氏雙縫,,明紋暗紋位置,條紋間距,光程差計(jì)算練習(xí)：,思考,例1： 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為 632.8 nm 的激光照射一雙縫，將一折射率為 n=1.4 的透明的介質(zhì)薄

2、片插入一條光路，發(fā)現(xiàn)屏幕上中央明紋移動(dòng)了 4個(gè)條紋，求介質(zhì)薄片的厚度 a 。,在原屏幕中央o點(diǎn)兩光線的光程差變?yōu)闉椋?對(duì)于o點(diǎn)：,解：,練習(xí).在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，為使屏上的干涉條紋間距變大，可以采取的辦法是,（A）使屏靠近雙縫。,（B）使兩縫的間距變小。,（C） 把兩個(gè)縫的寬度稍微調(diào)窄。,（D） 改用波長(zhǎng)較小的單色光源。,[ B ],2.薄膜干涉,,,光程差不附加,光程差附加,熟練掌握,注意:指反射光的光程差,,加強(qiáng),增反膜,減弱,

3、增透膜,=,例2：為增強(qiáng)照相機(jī)鏡頭的透射光，往往在鏡頭（n3=1.52）上鍍一層 MgF2 薄膜（n2=1.38），使對(duì)人眼和感光底片最敏感的黃綠光 ? = 555 nm 反射最小，假設(shè)光垂直照射鏡頭，求：MgF2 薄膜的最小厚度。,解：,減弱,k=0,膜最薄,3.邁克爾遜干涉儀,測(cè)微小位移,理解,練習(xí).在邁克耳遜干涉儀的一條光路，放入一厚度為 d，折射為 n 的透明薄片，放入后，這條光路的光程改變了,(A) 2(n-1)d;

4、(B) 2nd;(C) 2(n+1)d+?/2; (D) nd;(E) (n?1)d.,[ A ],惠更斯—菲涅耳原理,惠更斯原理----波在媒質(zhì)中傳播到的各點(diǎn)，都可看成新的子波源。,菲涅耳原理----波傳播到某一點(diǎn)的光強(qiáng)為各個(gè)子波在觀察點(diǎn)的相干疊加。,掌握,光的衍射小結(jié),,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,中央明紋中心,一.單縫夫瑯禾費(fèi)衍射,掌握,例1.在如圖所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)裝置中，S 為單縫，L 為透

5、鏡，C 放在 L 的焦平面處的屏幕。當(dāng)把單縫 S垂直于透鏡光軸稍微向上平移時(shí)，屏幕上的衍射圖樣。,[ C ],(A)向上平移； (B) 向下平移；(C)不動(dòng)； (D)條紋間距變大。,( A ) ?.,( B ) ? /2.,( C ) 3 ?/2.,( D ) 2 ?.,例2.一束波長(zhǎng)?為的平行單色光垂直入射到一單縫 AB 上，裝置如圖，在屏幕 D 上形成衍射圖樣，如果 P

6、是中央亮紋一側(cè)第一個(gè)暗紋所在的位置，則BC 的長(zhǎng)度為,[ A ],問(wèn)題3.如圖， 用單色光照射狹縫，LBP-LAP=2?狹縫可分為幾個(gè)半波帶，P是明條紋、暗條紋？LBP-LAP=1.5?又如何？,二.衍射光柵,明紋,1、最大衍射級(jí)次,2、明紋坐標(biāo)值,掌握,若,3、缺級(jí)條件,4、光柵重疊,單縫衍射減弱條件:,光柵衍射加強(qiáng)條件：,則：k級(jí)光柵明紋缺級(jí),若： 其中,掌握,1.一束平行單色光垂直入射在光柵上

7、，當(dāng)光柵常數(shù) d 為下列那種情況時(shí) (a 代表每條縫的寬度) 2 、4 、6 級(jí)的主極大均不出現(xiàn)？,[A ],(A)d= 2a (B) d= 3a (C) d= 4a (D) d= 6a,（1）光柵上相鄰兩縫的間距;,2、一波長(zhǎng)為6000埃的單色光垂直入射在光柵上，第二級(jí)明條紋出現(xiàn)在 處,第四級(jí)缺級(jí),求：,（3）該光柵能呈現(xiàn)的全部主極大級(jí)數(shù).,（2）光柵上狹縫的最小寬度;,3.

8、一衍射光柵，每厘米有 200 條透光縫，每條透光縫寬為 a = 2×10-3 cm ，在光柵后放一焦距 f =1 m 的凸透鏡，現(xiàn)以600nm 的單色平行光垂直照射光柵。 求：（1）透光縫a 的單縫衍射中央明條紋寬度為多少？（2）在該寬度內(nèi)，有幾個(gè)光柵衍射主極大？,4.以氫放電管發(fā)出的光垂直照射在某光柵上，在衍射角 =41? 的方向上看到?1=656.2nm 和 ?2=410.1nm 的譜線相重合，求光柵常數(shù)最小是多少？

9、,解：,取,即讓?1 的第5級(jí)即與?2 的第8級(jí)相重合,解:(1)由題意 l1 的 k 級(jí)與 l2 的 (k+1) 級(jí)譜線相重合，所以,5.用一束具有兩種波長(zhǎng)的平行光垂直入射在光柵上, l1 =600 nm , l2=400nm.發(fā)現(xiàn)距中央明紋 5 cm 處 l1 光的第 k 級(jí)主極大和 l2 光的第 (k+1) 級(jí)主極大相重合,放置在光柵與屏之間的透鏡的焦距 f =50 cm ,試問(wèn):(1)上述 k =?(2)光柵常數(shù) d =

10、?,（2）因 x/f 很小，,6.波長(zhǎng)范圍在 450 ? 650nm 之間的復(fù)色平行光垂直照射在每厘米有 5000 條刻線的光柵上，屏幕放在透鏡的焦面處，屏上的第二級(jí)光譜各色光在屏上所占范圍的寬度為 35.1cm。求透鏡的焦距 f。(1nm=10-9 m),解：,設(shè)?1=450nm, ?2=650nm, 則據(jù)光柵方程，?1 和 ?2 的第 2 級(jí)譜線有,據(jù)上式得：,第2級(jí)光譜的寬度,?透鏡的焦距,( A ) ?.,( B ) ? /2

11、.,( C ) 3 ?/2.,( D ) 2 ?.,7.一束波長(zhǎng)為?的平行單色光垂直入射到一單縫 AB 上，裝置如圖，在屏幕 D 上形成衍射圖樣，如果 P 是中央亮紋一側(cè)第一個(gè)暗紋所在的位置，則 BC 的長(zhǎng)度為,[ A ],8.在如圖所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)裝置中，S 為單縫，L 為透鏡，C 放在 L 的焦平面處的屏幕。當(dāng)把單縫 S垂直于透鏡光軸稍微向上平移時(shí)，屏幕上的衍射圖樣。,[ C ],(A)向上平移；

12、 (B) 向下平移；(C)不動(dòng)； (D)條紋間距變大。,9.根據(jù)惠更斯-菲涅耳原理，若已知光在某時(shí)刻的波陣面為 S，則 S 的前方某點(diǎn) P 的光強(qiáng)度決定于波陣面 S 上所在面積元發(fā)出的子波各自傳到 P 點(diǎn)的,（A）振動(dòng)振幅之和；,（B）光強(qiáng)之和；,（C）振動(dòng)振幅之和的平方；,（D）振動(dòng)的相干疊加。,[ D ],,10.某元素的特征光譜中含有波長(zhǎng)分別為 l1 = 450 nm 和 l2

13、= 750 nm (1nm=10-9m)的光譜線，在光柵光譜中，這兩種波長(zhǎng)的譜線有重疊現(xiàn)象，重疊處的譜線的級(jí)數(shù)將是：,[ D ],(A) 2,3,4,5······ (B) 2,5,8,11 ······ (C) 2,4,6,8 ·····&#

14、183; (D) 3,6,9,12 ······,1.自然光、偏振光、部分偏振光,自然光,偏振光,部分偏振光,掌握,光的偏振小結(jié),3.布儒斯特定律,掌握,1.三個(gè)偏振片 P1、P2與P3 堆疊在一起，P1 與 P3 的偏振化方向相互垂直，P2 與 P1 的偏振化方向間的夾角為 30 ? 。強(qiáng)度為 I0 的自然光垂直入射到偏振片 P1，并依次透過(guò)偏振片 P1、P2

15、 與 P3，若不考慮偏振片的吸收和反射，則通過(guò)三個(gè)偏振片后的光的光強(qiáng)為：,[ C ],（A）,（B）,（C）,（D）,2.一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它們垂直通過(guò)一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測(cè)得透射光強(qiáng)度最大值是最小值的 7 倍，那么入射光束中自然光與線偏振光的光強(qiáng)比值為：,[ C ],(A) 1/2 ; (B) 1/5; (C) 1/3; (D)

16、2/3.,3.使一光強(qiáng)為 I0 的平面偏振光先后通過(guò)兩個(gè)偏振片 P1 和 P2 . P1 和 P2 的偏振化方向與原入射光光矢量振動(dòng)方向的夾角是a 和 90? ，則通過(guò)這兩個(gè)偏振片后的光強(qiáng) I是:,[ C ],(B) 0.,(A),(C),(D),(E),4.自然光以布儒斯特角由空氣入射到一玻璃表面上，反射光是,（A）在入射面內(nèi)振動(dòng)的線偏振光。,（B）平行于入射面的振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的部分偏振光。,（C）垂直于入射面振動(dòng)的線偏振光。,

17、（D） 垂直于入射面的振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的部分偏振光.,[ C ],5.自然光以 60 ? 的入射角照射到某一透明介質(zhì)表面時(shí)，反射光為線偏振光，則知：,[ B ],（A）折射光為線偏振光 折射角為30 ? ；（B）折射光為部分偏振光，折射角為 30 ? ；（C）折射光為線偏振光，折射角不能確定； （D）折射光為部分偏振光，折射角不能確定；,6、設(shè)某介質(zhì)對(duì)空氣的臨界角為450,則光從空氣射向此介質(zhì)時(shí)的布儒斯特角是多少?,7、當(dāng)一