大学物理波动光学题库及答案.docx

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大学物理波动光学题库及答案

大学物理波动光学题库及答案

一、选择题：

（每题3分）

1、在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3π，则此路径AB的光程为

（A）1.5λ．（B）1.5λ/n．

（C）1.5nλ．（D）3λ．［］

2、在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中

（A）传播的路程相等，走过的光程相等．

（B）传播的路程相等，走过的光程不相等．

（C）传播的路程不相等，走过的光程相等．

（D）传播的路程不相等，走过的光程不相等．［］

3、如图，S1、S2是两个相干光源，它们到P点的距离分别为r1和r2．路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于

（A）

（B）

（C）

（D）

［］

4、真空中波长为

的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l．A、B两点光振动相位差记为∆φ，则

（A）l＝3λ/2，∆φ＝3π．（B）l＝3λ/（2n），∆φ＝3nπ．

（C）l＝3λ/（2n），∆φ＝3π．（D）l＝3nλ/2，∆φ＝3nπ．［］

5、如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉．若薄膜厚度为e，而且n1＞n2＞n3，则两束反射光在相遇点的相位差为

（A）4πn2e/λ．（B）2πn2e/λ．

（C）（4πn2e/λ）+π．（D）（2πn2e/λ）-π．［］

变．

（B）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变．

（C）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大．

（D）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大．［］

12、在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹

（A）向下平移，且间距不变．（B）向上平移，且间距不变．

（C）不移动，但间距改变．（D）向上平移，且间距改变．［］

13、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）．波长为λ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

（A）2λD/d．（B）λd/D．

（C）dD/λ．（D）λD/d．［］

14把双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中，两缝间距离为d，双缝到屏的距离为D（D>>d），所用单色光在真空中的波长为λ，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是

（A）λD/（nd）（B）nλD/d．

（C）λd/（nD）．（D）λD/（2nd）．［］

15、一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为

（A）λ/4．（B）λ/（4n）．

（C）λ/2．（D）λ/（2n）．［］

16、在牛顿环实验装置中，曲率半径为R的平凸透镜与平玻璃扳在中心恰好接触，它们之间充满折射率为n的透明介质，垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为λ，则反射光形成的干涉条纹中暗环半径rk的表达式为

（A）rk=

．（B）rk=

．

（C）rk=

．（D）rk=

．［］

17、在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为d的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了

（A）2（n-1）d．（B）2nd．

（C）2（n-1）d+λ/2．（D）nd．

（E）（n-1）d．［］

18、在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ，则薄膜的厚度是

（A）λ/2．（B）λ/（2n）．

（C）λ/n．（D）

．［］

19、在单缝夫琅禾费衍射实验中，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

（A）2个．（B）4个．

（C）6个．（D）8个．［］

20、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

的长度为

（A）λ/2．（B）λ．

（C）3λ/2．（D）2λ．

［］

21、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

（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．［］

22、波长为λ的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为θ=±π/6，则缝宽的大小为

（A）λ/2．（B）λ．

（C）2λ．（D）3λ．［］

23、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

（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．［］

24、如果单缝夫琅禾费衍射的第一级暗纹发生在衍射角为ϕ=30°的方位上．所用单色光波长为λ=500nm，则单缝宽度为

（A）2.5×10-5m．（B）1.0×10-m．

（C）1.0×10-6m．（D）2.5×10-7．［］

25、一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0mm的单缝上，在缝后放一焦距为2.0m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2.0mm，则入射光波长约为（1nm=10−9m）

（A）100nm（B）400nm

（C）500nm（D）600nm［］

26、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）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．［］

27、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不变，则中央明条纹

（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，但中心强度变小．［］

28、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

（A）λ．（B）1.5λ．

（C）2λ．（D）3λ．［］

29、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

，同时使入射的单色光的波长λ变为原来的3/4，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

（A）3/4倍．（B）2/3倍．

（C）9/8倍．（D）1/2倍．

（E）2倍．［］

30、测量单色光的波长时，下列方法中哪一种方法最为准确？

（A）双缝干涉．（B）牛顿环．

（C）单缝衍射．（D）光栅衍射．［］

31、一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数（a+b）为下列哪种情况时（a代表每条缝的宽度），k=3、6、9等级次的主极大均不出现？

（A）a＋b=2a．（B）a＋b=3a．

（C）a＋b=4a．（A）a＋b=6a．［］

32、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

（A）紫光．（B）绿光．（C）黄光．（D）红光．［］

33、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

（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．［］

34、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？

（A）5.0×10-1mm．（B）1.0×10-1mm．

（C）1.0×10-2mm．（D）1.0×10-3mm．［］

35、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

（A）a=

b．（B）a=b．

（C）a=2b．（D）a=3b．［］

36、在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹．若在两缝后放一个偏振片，则

（A）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强．

（B）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱．

（C）干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱．

（D）无干涉条纹．［］

37、如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为

（A）I0/8．（B）I0/4．

（C）3I0/8．（D）3I0/4．［］

38、一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I为

（A）

．（B）I0/4．

（C）I0/2．（D）

I0/2．［］

39、如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为

（A）I0/8．（B）I0/4．

（C）3I0/8．（D）3I0/4．［］

40、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

（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．［］

二、填空题：

（每题4分）

41、若一双缝装置的两个缝分别被折射率为n1和n2的两块厚度均为e的透明介

质所遮盖，此时由双缝分别到屏上原中央极大所在处的两束光的光程差δ＝

_____________________________．

42、波长为λ的单色光垂直照射如图所示的透明薄膜．膜厚度为e，两束反射光的光程差δ＝

__________________________．

43、用波长为λ的单色光垂直照射置于空气中的厚度为e折射率为1.5的透明薄

膜，两束反射光的光程差δ＝________________________．

44、波长为λ的平行单色光垂直照射到如图所示的透明薄膜上，膜厚为e，折射率为n，透明薄膜放在折射率为n1的媒质中，n1＜n，则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的相

位差∆φ＝__________________．

45、单色平行光垂直入射到双缝上．观察屏上P点到两缝的距离分别为r1和r2．设双缝和屏之间充满折射率为n的媒质，

则P点处二相干光线的光程差为________________．

46、在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e．波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干

光的相位差∆φ＝_______________________．

47、如图所示，波长为λ的平行单色光斜入射到距离为d的双缝上，入射角为θ．在图中的屏中

央O处（

），两束相干光的相位差为

________________．

48、用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是：

（1）________________________________________．

（2）________________________________________．

49、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0mm．若整个装置放

在水中，干涉条纹的间距将为____________________mm．（设水的折射率为4/3）

50、在双缝干涉实验中，所用单色光波长为λ＝562.5nm（1nm＝10-9m），双缝与观察屏的距离D＝1.2m，若测得屏上相邻明条纹间距为∆x＝1.5mm，则双缝的

间距d＝__________________________．

51、在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间距

___________；若使单色光波长减小，则干涉条纹间距_________________．

52、把双缝干涉实验装置放在折射率为n的媒质中，双缝到观察屏的距离为D，两缝之间的距离为d（d<

邻明纹的间距是_______________________．

53、在双缝干涉实验中，双缝间距为d，双缝到屏的距离为D（D>>d），测得中央

零级明纹与第五级明之间的距离为x，则入射光的波长为_________________．

54、在双缝干涉实验中，若两缝的间距为所用光波波长的N倍，观察屏到双缝

的距离为D，则屏上相邻明纹的间距为_______________．

55、用λ＝600nm的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第４个（不计中

央暗斑）暗环对应的空气膜厚度为_______________________μm．（1nm=10-9m）

56、在空气中有一劈形透明膜，其劈尖角θ＝1.0×10-4rad，在波长λ＝700nm的单色光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距l＝0.25cm，由此可知此透明材料的折射率n＝______________________．（1nm=10-9m）

57、用波长为λ的单色光垂直照射折射率为n2的劈形膜（如图）图中各部分折射率的关系是n1＜n2＜n3．观察反射光的干涉条纹，从劈形膜顶开始向右数第5条暗条纹中心所对

应的厚度e＝____________________．

58、用波长为λ的单色光垂直照射如图所示的、折射率为n2的劈形膜（n1＞n2，n3＞n2），观察反射光干涉．从劈形膜顶

开始，第2条明条纹对应的膜厚度e＝___________________．

59、用波长为λ的单色光垂直照射折射率为n的劈形膜形成等厚干涉条纹，若测

得相邻明条纹的间距为l，则劈尖角θ＝_______________．

60、用波长为λ的单色光垂直照射如图示的劈形膜（n1＞n2＞n3），观察反射光干涉．从劈形膜尖顶开始算起，第2条明条纹中心所对应的膜厚度e＝___________________________．

61、已知在迈克耳孙干涉仪中使用波长为的单色光．在干涉仪的可动反射镜移

动距离d的过程中，干涉条纹将移动________________条．

62、在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n，厚度为d的透明薄

片．插入这块薄片使这条光路的光程改变了_______________．

63、在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜移动了距离d的过程中，若观察到干涉条纹

移动了N条，则所用光波的波长=______________．

64、波长为600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=0.60mm的单缝上，缝后有一焦距

=60cm的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样．则：

中央明纹的

宽度为__________，两个第三级暗纹之间的距离为____________．（1nm=10﹣9m）

65、He－Ne激光器发出λ=632.8nm（1nm=10-9m）的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝3m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样，测得两个第二级暗纹间的距

离是10cm，则单缝的宽度a=________．

66、在单缝的夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分为

_________________个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是

______________________________纹．

67、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___________个半波带．若将单缝宽度

缩小一半，P点处将是______________级__________________纹．

68、波长为λ的单色光垂直入射在缝宽a=4λ的单缝上．对应于衍射角ϕ=30°，

单缝处的波面可划分为______________个半波带．

69、惠更斯引入__________________的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用

______________的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯－菲涅耳原理．

70、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_________________，决定了P点的合振动及光强．

71、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λ=500nm（1nm=10-9m），则单缝宽度为_____________________m．

72、在单缝夫琅禾费衍射实验中，如果缝宽等于单色入射光波长的2倍，则中央

明条纹边缘对应的衍射角ϕ=______________________．

73、在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射在宽度为a=2λ的单缝

上，对应于衍射角为30︒方向，单缝处的波面可分成的半波带数目为________个．

74、如图所示在单缝的夫琅禾费衍射中波长为λ的单色光垂直入射在单缝上．若对应于会聚在P点的衍射光线在缝宽a处的波阵面恰好分成3个半波带，图中

，则光线1和2在P点的

相位差为______________．

75、在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度a=5λ的单缝上．对应于衍射角ϕ的方向上若单缝处波面恰好可分成5个半波带，则衍射角

ϕ=______________________________．

76、在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置示意图中，用波长为λ的单色光垂直入射在单缝上，若P点是衍射条纹中的中央明纹旁第二个暗条纹的中心，则由单缝边缘的A、B两点分别到

达P点的衍射光线光程差是__________．

77、测量未知单缝宽度a的一种方法是：

用已知波长λ的平行光垂直入射在单缝上，在距单缝的距离为D处测出衍射花样的中央亮纹宽度为l（实验上应保证D≈103a，或D为几米），则由单缝衍射的原理可标出a与λ，D，l的关系为

a=______________________．

78、某单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上，如果第一级谱线的

衍射角为30°，则入射光的波长应为_________________．

79、在光学各向异性晶体内部有一确定的方向，沿这一方向寻常光和非常光的

____________相等，这一方向称为晶体的光轴．只具有一个光轴方向的晶体称

为______________晶体．

80、光的干涉和衍射现象反映了光的________性质．光的偏振现像说明光波是

__________波．

三、计算题：

（每题10分）

81、在双缝干涉实验中，所用单色光的波长为600nm，双缝间距为1.2mm双缝与屏相距500mm，求相邻干涉明条纹的间距．

82、在双缝干涉实验中，双缝与屏间的距离D＝1.2m，双缝间距d＝0.45mm，若测得屏上干涉条纹相邻明条纹间距为1.5mm，求光源发出的单色光的波长．

83、用波长为500nm（1nm=10-9m）的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上．在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心．

（1）求此空气劈形膜的劈尖角θ；

（2）改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明条纹还是暗条纹？

（3）在第

（2）问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹？

几条暗纹？

84、图示一牛顿环装置，设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是R＝400cm．用某单色平行光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环，测得第5个明环的半径是0.30cm．

（1）求入射光的波长．

（2）设图中OA＝1.00cm，求在半径为OA的范围内可观察到的明环数目．

85、用白光垂直照射置于空气中的厚度为0.50μm的玻璃片．玻璃片的折射率为1.50．在可见光范围内（400nm~760nm）哪些波长的反射光有最大限度的增强？

（1nm=10-9m）

86、两块长度10cm的平玻璃片，一端互相接触，另一端用厚度为0.004mm的纸片隔开，形成空气劈形膜．以波长为500nm的平行光垂直照射，观察反射光的等厚干涉条纹，在全部10cm的长度内呈现多少条明纹？

（1nm=10-9m）

87、一平面衍射光栅宽2cm，共有8000条缝，用钠黄光（589.3nm）垂直入射，试求出可能出现的各个主极大对应的衍射角．（1nm=109m）

88、如图，P1、P2为偏振化方向相互平行的两个偏振片．光强为I0的平行自然光垂直入射在P1上．

（1）求通过P2后的光强I．

（2）如果在P1、P2之间插入第三个偏振片P3，（如图中虚线所示）并测得最后光强I＝I0/32，求：

P3的偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角α（设α为锐角）．

89、三个偏振片P1、P2、P3顺序叠在一起，P1、P3的偏振化方向保持相互垂直，P1与P2的偏振化方向的夹角为α，P2可以入射光线为轴转动．今以强度为I0的单色自然光垂直入射在偏振片上．不考虑偏振片对可透射分量的反射和吸收．

（1）求穿过三个偏振片后的透射光强度I与α角的函数关系式；

（2）试定性画出在P2转动一周的过程中透射光强I随α角变化的函数曲线．

90、两个偏振片P1、P2叠在一起，一束单色线偏振光垂直入射到P1上，其光矢量振动方向与P1的偏振化方向之间的夹角固定为30°．当连续穿过P1、P2后的出射光强为最大出射光强的1/4时，P1、P2的偏振化方向夹角α是多大？

91、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为

，一束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振