第章 光干涉
1波长绿光投射间距双缝距离处光屏形成干涉条纹求两亮条纹间距离改波长红光投射双缝两亮纹间距离少?算出两种光第2级亮纹位置距离
解:
改
两种光第二级亮纹位置距离:
2杨氏实验装置中光源波长两狭缝间距光屏离狭缝距离试求:⑴光屏第1亮条纹中央亮纹间距离⑵P点离中央亮纹问两束光P点相位差少?⑶求P点光强度中央点强度
解:⑴
⑵光程差公式
⑶中央点强度:
P点光强:
3折射率玻璃片插入杨氏实验束光路中光屏原第5级亮条纹位置变中央亮条纹试求插入玻璃片厚度已知光波长
解:设玻璃片厚度
玻璃片引起附加光程差:
4波长单色行光射间距双缝通中缝量倍离狭缝光屏形成干涉图样求干涉条纹间距条纹见度
解:
干涉条纹见度定义:
题意设代入式
5波长光源菲涅耳双镜相交棱间距离棱光屏间距离干涉条纹中相邻亮条纹间隔求双镜面间夹角
解:
菲涅耳双镜干涉条纹间距公式
6题 图示劳埃德镜实验中光源S观察屏距离劳埃德镜面垂直距离劳埃德镜长置光源屏间中央⑴光波波长问条纹间距少?⑵确定屏见条纹区域区域条条纹?(提示:产生干涉区域P1P2图中关系求)
S
S`
P2
P1
P0
题图
解:图示知:
①
②观察屏见条纹区域P1P2间
离屏中央方范围见条纹
7试求产生红光()二级反射干涉条纹肥皂膜厚度已知肥皂膜折射率行光法成300角入射
解:
等倾干涉光程差公式:
8透镜表面通常镀层MgF2()类透明物质薄膜目利干涉降低玻璃表面反射透镜见光谱中心波长()处产生极反射镀层必须厚?
解:
物质薄膜厚度膜表面反射光产生干涉相消光介质表面反射时均存半波损失
光程差公式:
9两块玻璃片间边放条厚纸边相互压紧玻璃片长纸厚600反射角进行观察问玻璃片单位长度干涉条纹数目少?设单色光源波长
解:
H
相邻亮条纹高度差:
见总条纹数
玻璃片单位长度干涉条纹数目:
10条
10题装置中垂直玻璃表面方相邻两条暗纹间距已知玻璃片长纸厚求光波波长
解:
光垂直入射时等厚干涉光程差公式:
:相邻亮纹应厚度差:
关系:
11波长见光正射块厚度折射率薄玻璃片试问玻璃片反射光中波长光强
解:
光正入射等倾干涉光程差公式:
反射光强光波满:足
12迈克耳逊干涉仪反射镜M2移动时条纹移数目设光垂直入射求光源波长
M1
M2
解:
光垂直入射情况等厚干涉光程差公式:
移动级厚度改变量:
13迈克耳逊干涉仪面镜面积观察该镜条纹入射光波长时两镜面间夹角少?
解:
光垂直入射情况等厚干涉光程差公式:
相邻级亮条纹高度差:
构成空气尖劈两边高度差:
14调节台迈克耳逊干涉仪波长扩展光源明时会出现心圆环条纹圆环中心处相继出现条圆环条纹必须移动臂远距离?中心亮试计算第暗环角半径(提示:圆环等倾干涉图样计算第暗环角半径时利关系)
解:
出现心圆环条纹干涉等倾干涉
中心
15单色光观察牛顿环测某亮环直径外边第5亮环直径凸透镜凸面曲率半径求单色光波长
解:牛顿环亮环半径公式:
两式相减:
16反射光中观察某单色光形成牛顿环第2级亮环第3级亮环间距求第1920级亮环间距离
解:牛顿环反射光中见亮环半径:
:
:
第2章 光衍射
P
1单色面光射圆孔波面分成半波带求第带半径极点观察点距离单色光波长求时第半波带半径
解:
公式
面行光射时波面面:
2行单色光左右垂直射圆形孔屏设孔相机光圈样改变问:⑴孔半径应满足什条件时孔右侧轴线距孔中心P点光强分极值极值⑵P点亮时孔直径应?设光波长
解:⑴
奇数时P点极值
C数时P点极值
⑵奇取+偶取
仅露出半波带时P点亮
·
P
·
S
3波长单色点光源离光阑光阑外半径分透光圆环接收点P离光阑求P点光强没光阑时光强
解:
透光圆环透半波带:234
设
没光阑时
光强:
4波长行光射直径圆孔孔相距处放屏试问:⑴屏正圆孔中心P点亮点暗点?⑵P点变成⑴相反情况少屏分前移动少?
·
P
解:
公式
面行光射时波面面:
P点亮点
注:取作单位
右移
左移
5波带片五半波带组成第半波带半径透明圆盘第二半波带半径透明圆环第三半波带透明圆环第四半波带透明圆环第五半波带穷透明区域已知波长行单色光明亮点距波带片轴试求:⑴⑵点光强⑶光强极值出现位置
解:
⑴
波带片具透镜成作
⑵
光阑时
:入射光强度
⑶波带片…等焦点存光强极值轴…
6波长点光源波带片成点该波带片透明奇数半波带(135…199)外透明偶数半波带较波带片换样焦距口径透镜时该点强度
解:波带片成时点强度:
透镜成时点强度:
7面光波长垂直射宽度狭缝会聚透镜焦距分计算缝两边P点相位差时P点离焦点距离
P
解:
方衍射光缝两边光光程差:
相位差:
P点
P`点
8白光形成单缝衍射图样中中某波长第三次值波长光波第二次值重合求该光波波长
解:方位第二次位
第三次位
:
9波长行光垂直射宽缝焦距透镜紧贴缝面光聚焦屏问衍射图样中央⑴第值⑵第值⑶第三值距离分少?
解:⑴第值方位角:
⑵第值方位角:
⑶第3值方位角:
10钠光通宽狭缝投射缝相距相底片第值第二值间距离问钠光波长少?改X射线()做实验问底片两值间距离少?
解:
单缝衍射花样值位置应方位满足:
11坐标表示强度横坐标表示屏位置粗略画出三缝夫琅禾费衍射(包括缝缝间干涉)图样设缝宽相邻缝间距离注意缺级问题
12束行白光垂直入射毫米条刻痕光栅问第级光谱末端第二光谱始端衍射角差少?(设见光中短紫光波长长红光波长)
解:毫米条刻痕光栅
第级光谱末端应衍射方位角
第二级光谱始端应衍射方位角
13见光()射光栅时级光谱二级光谱否重叠?二级三级样?重叠重叠范围少?
解:光谱线应方位角:
第级光谱第二级光谱重叠
第二级光谱第三级光谱重叠
第三级光谱光谱第二级光谱重叠
14波长单色光射衍射光栅光谱中央值第二十级值间衍射角求该光栅缝数少?
解:第20级值衍射角光栅方程决定
解
15毫米条刻痕面透射光栅观察波长钠光谱试问:⑴光垂直入射时功观察级光谱?⑵光角入射时观察级光谱?
解:
⑴光垂直入射时光栅方程:
4级光谱
⑵光角入射
16白光垂直射毫米条刻痕面透射光栅试问衍射角处会出现波长光?颜色?
解:
衍射角方出现光应满足光栅方程:
17波长单色光射光栅已知该光栅缝宽透明部分宽度缝数条求:⑴单缝衍射图样中央角宽度⑵单缝衍射图样中央宽度少级光谱?⑶谱线半宽度少?
解:
⑴
⑵级光谱应衍射角:
单缝图样中央宽度条(级)光谱
⑶缝干涉值位置决定公式:
第3章 光学基原理
1证明反射定律符合费马原理
证明:
设A点坐标B点坐标
入射点C坐标
光程ACB:
令
:
*2根费马原理导出轴光线条件物点发出会聚点光线光程相等导出薄透镜物公式
3眼睛E物体PQ间块折射率玻璃板(见题图)板厚度求物体PQP`Q`物体PQ间距离少?
A
B
C E
D
解:
图:
4玻璃棱镜折射角A某波长光折射率计算:⑴偏角⑵时入射角⑶光线A角两侧透棱镜入射角
解:
B C
A
⑴
时偏角
⑵
5(略)
6高物体距凹面镜顶点凹面镜焦距求位置高度(作光路图)
解:
球面成公式:
代入数值
:
公式:
7高物体放球面镜前处成高虚求⑴镜曲率半径⑵镜凸面镜凹面镜?
解:⑴
虚
:
⑵公式
(凸面镜)
8某观察者通块薄玻璃板凸面镜中移动着玻璃板玻璃板中凸面镜中眼睛重合起凸面镜焦距眼睛距凸面镜顶点距离问玻璃板距观察者眼睛距离少?
P
P`
解:
题意凸面镜焦距
玻璃板距观察者眼睛距离
9物体位凹面镜轴线焦点外焦点凹面镜间放轴线垂直两表面互相行玻璃板厚度折射率试证明:放入该玻璃板移动距离凹面镜物体移动段距离效果相
证明:
设物点动成公式
题3知:
入射镜面光线视发出加入玻璃板物距
反射光线玻璃板移成距
放入玻璃板移量:
凹面镜物移动物距 ()
相点距离
10欲穷远发出轴光线通透明球体成右半球面顶点处问透明球体折射率应少?
解:
球面折射成公式:
解:
11折射率半径玻璃球物体距球表面处求:⑴物成球心间距离⑵横放率
解:
⑴球面成
球面成
右侧离球心距离
⑵球面成
(利P194:)
球面成
12折射率直径玻璃球两气泡恰球心方表面球心连线中点求两气泡实际位置
解:
设气泡球面成球心球面折射成公式:
气泡球心处
气泡
气泡离球心
13直径球形鱼缸中心处条鱼玻璃缸壁影响忽略计求缸外观察者鱼表观位置横放率
解:球面折射成公式:
解 原处
14玻璃棒端成半球形曲率半径水浸入折射率水中着棒轴线离球面顶点处水中物体利计算作图法求位置横放率作光路图
解:
球面折射成公式:
15两块玻璃薄透镜两表面均凸球面凹球面曲率半径物点轴距镜处物镜均浸入水中分作图法计算法求点位置设玻璃折射率水折射率
解:
薄透镜物公式:
两表面均凸球面薄透镜:
两表面均凹球面薄透镜:
16凸透镜空气焦距水中时焦距问透镜折射率少(水折射率)?透镜置CS2中(CS2折射率)焦距少?
解:
⑴ 薄透镜方焦距:
时
空气中:
水中:
两式相:
解
⑵
:
:
第4章 光学仪器基原理
1眼睛构造简单折射球面表示曲率半径部折射率等液体外部空气折射率似等1试计算眼球两焦距肉眼观察月球时月球眼张角问视网膜月球?
解:球面折射成公式:
令
令
2眼晶状体成距视网膜简单透镜清距离间物体试问:⑴远点点时眼睛透镜焦距少?⑵清远物体需配戴样眼镜?
解:⑴远点:
透镜成公式:
点:
⑵
两光具组互相接触组合整体:
(视度:)
3相机准远物时底片距物镜镜头拉长度时底片物镜相距求目物镜前距离?
解:题意:相机准远物时底片距物镜
透镜成公式:
4两星成视角远镜物镜相两点相距问远镜物镜焦距少?
解:
5显微镜具三物镜两目镜三物镜焦距分两目镜放领分倍设三物镜造成落距处问显微镜放领少?
解:显微镜放领公式:
放领:
放领:
6显微镜物镜焦距目镜焦距两镜间距观察者穷远处试求物体物镜距离显微镜放领
解:
透镜物公式:
解:
显微镜放领:
7(略)
8已知远镜物镜边缘效光阑试计算作图求入光瞳出射光瞳位置
9
10
*13焦距薄透镜放发光强度点光源前处透镜面处放屏屏明亮圆斑求计透镜中光吸收时圆斑中心度
解:
(透镜面积)
点点发光强度:
14长线状物体放相机镜头前处底片形成长底片移弥散斑宽度试求相机镜头F数
解:
透镜物公式:
图见
F数:
15某种玻璃钠光黄色双谱线(波长分)附色散率求种玻璃制成分辨钠光双谱线三棱镜底边宽度应少?
解:色分辨领:
16设计块光栅求⑴波长第二级谱线衍射角分辨波长差⑵色散⑶第三级谱线缺级求出缝宽缝数光栅常数总宽度块光栅总条谱线?
解:
第三级缺级
光栅总宽度:
5条谱线
17求显微镜分辨相距两点波长见光明试求:⑴显微镜物镜数值孔径⑵求两点放视角显微镜放领少?
解:⑴显微镜物镜分辨极限定义
⑵
18夜间远处驶汽车两前灯相距眼睛瞳孔成产生衍射圆孔试估计视力正常远处分辨出光源两灯设眼睛瞳孔直径设光源发出光波长
解:
分辨出
19孔径分两种远镜否分辨清月球直径环形山?(月球面距离球半径倍面球半径约)设光源发出光波长
解:
孔径远镜:
孔径远镜:
孔径远镜分辨清
孔径远镜分辨清
20电子显微镜孔径角电子束波长试求分辨距离眼分辨明视距离处相距两点显微镜放倍数少?
解:
第五章 光偏振
1试确定面两列光波
偏振态
解:①
:
分析
(左旋)圆偏振光
②
:
分析
(左旋)圆偏振光
2较两然光射表面亮度中表面直接进行观察表面通两块偏振片观察两偏振片透振方夹角观察两表面亮度相两表面实际亮度少?已知光通块偏振片损失入射光量
解:光射表面亮度反射光光强成正设直接观察表面应光强通两偏振片观察表面光强
通第块偏振片光强:
通第二块偏振片光强:
:
3两尼科耳N1N2夹角间放置尼科耳N3行然光通系统假设尼科耳非常光均吸收试问N3N1透振方夹角值时通系统光强?设入射光强求时通光强
解:
令::
4两正义理想偏听偏振片间偏振片匀角速度绕光传播方旋转(见题图)入射然光强试证明透射光强
N1
N2
题图
证明:
5线偏振光入射折射率玻璃片入射角入射光电矢量入射面成角求分界面反射光强占入射光强百分
解:
设入射线偏振光振幅入射光强
入射光行分量:
入射光垂直分量:
::
:
6线偏振光垂直入射方解石晶体振动面截面成角两束折射光通方解石面尼科耳棱镜截面入射光振动方成角计算两束透射光相强度
方解石
解:
光振动面N截面晶体截面侧:
光振动面N截面晶体截面两侧:
7线偏振光垂直入射块光轴行表面方解石波片光振动面波片截面成角求:⑴透射出寻常光非常光相强度少?⑵钠光入时产生相位差波片厚度应少?()
解:
⑴
⑵ 方解石钠光
8块行石英片行光轴方切成块黄光波片问块石英片应切成厚?石英
解:
9⑴线偏振光垂直入射表面光轴行波片透射出原波片中寻常光非常光产生相位差问波片厚度少? ⑵问块波片应样放置透射出光线偏振光振动面入射光振动面成角?
解:⑴
⑵振动方晶体截面成角
10线偏振光垂直入射块表面行光轴双折射波片光振动面波片光轴成角问波片中寻常光非常光透射出相强度?
解:
光轴
11两正交尼科耳棱镜N1N2间垂直插入块波片发现N2面光射出N2绕入射光时针转 N2视场全暗时波片绕入射光时针转N2视场亮问:⑴什性质波片⑵N2转角度N2视场变全暗
解:
⑴题意绕入射光时针转动视场全暗说明夹角波片半波片时入射线偏振光出射线偏振光
⑵波片绕入射光时针转转视场变全暗
12束圆偏振光⑴垂直入射14波片求透射光偏振状态⑵垂直入射18波片求透射光偏振状态
解:
面圆偏振光电矢量:
+左旋右旋圆偏振光
设波片入射表面
⑴波片波片时
透射光振动方晶片截面成角线偏振光
⑵波片波片时
透射光椭圆偏振光
13试证明束左旋圆偏振光束右旋圆偏振光振幅相等时合成光线偏振光
解:左旋圆偏振光
右旋圆偏振光
线偏振光
14设方解石波片行光轴方切出厚度放两正交尼科耳棱镜间行光束第尼科耳棱镜垂直射波片钠光()言晶体折射率问通第二尼科耳棱镜光束发生干涉加强减弱?果两尼科耳棱镜截面互相行结果?
解:
①正交时
通第二尼科耳棱镜光束干涉减弱
②互相行时
通第二尼科耳棱镜光束干涉加强
15单色光通尼科耳镜N1然射杨氏干涉实验装置两细缝问:⑴尼科耳镜N1截面图面应成样角度光屏干涉图样中暗条纹暗?⑵述情况细缝前放置半波片半波片绕着光线方继续旋转问光屏干涉图样改变?
解:⑴尼科耳镜N1截面图面应成角度时光屏干涉图样中暗条纹暗
⑵细缝前放置半波片半波片绕着光线方继续旋转光屏干涉图样半波片旋转清晰变模糊模糊变清晰改变
P
S1
S2
S
·C
·B
·A
题 图
16单色行然光垂直入射杨氏双缝屏幕出现组干涉条纹已知屏AC两点分应零级亮纹零级暗纹BAC中点题图示试问:⑴双缝放理想偏振片P屏干涉条纹位置宽度会变化?AC两点光强会变化?⑵条缝偏振片放片光轴偏振片透光方成半波片屏干涉条纹?ABC点情况?
答:⑴双缝放理想偏振片P屏干涉条纹位置宽度全变化AC两点光强会减弱
⑵条缝偏振片放片光轴偏振片透光方成半波片屏干涉条纹位置变ABC点光强变化干涉图样见度降
17厚度方解石波片表面行光轴放两正交尼科耳棱镜间光轴两尼科耳成果射入第尼科耳光波长见光问透第二尼科耳光中少波长光?
解:
少波长光干涉相消满足
— END —
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容,不代表《香当网》观点或立场,请自行判断内容的真实性和可靠性!
该内容是文档的文本内容,更好的格式请下载文档