2022年大学物理练习 .pdf

优秀学习资料欢迎下载大 学 物 理（波动光学）试卷班级:_ 姓名:_ 学号:_ 日期:_年_月_日成绩:_一、选择题（共27 分）1 （本题 3 分）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 (Dd)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(A) 2D / d(B) d / D(C) dD / (D) D /d2 （本题 3 分）在双缝干涉实验中，设缝是水平的若双缝所在的平面稍微向上平移，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3 （本题 3 分）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(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4 （本题 3 分）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，则薄膜的厚度是(A) / 2(B) / (2n)(C) / n(D) 12 n5 （本题 3 分）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6 （本题 3 分）某元素的特征光谱中含有波长分别为1450 nm 和2750 nm (1 nm10-9m)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(A) 2 ，3 ，4 ，5 (B) 2 ，5 ，8 ，11 (C) 2 ，4 ，6 ，8 (D) 3 ，6 ，9 ，12 7 （本题 3 分）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) 4/0I2(B) I0 / 4(C) I0 / 2(D) 2I0 / 2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载8 （本题 3 分）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9 （本题 3 分）自然光以 60的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为完全线偏振光，则知折射光为(A) 完全线偏振光且折射角是30(B) 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角是30(C) 部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角(D) 部分偏振光且折射角是30二、填空题（共25 分）10 （本题 4 分）如图， 在双缝干涉实验中，若把一厚度为e、折射率为n 的薄云母片覆盖在S1缝上，中央明条纹将向_移动；覆盖云母片后， 两束相干光至原中央明纹O 处的光程差为 _11 （本题 3 分）一平凸透镜，凸面朝下放在一平玻璃板上透镜刚好与玻璃板接触 波长分别为600 nm 和500 nm 的两种单色光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环从中心向外数的两种光的第五个明环所对应的空气膜厚度之差为_nm12 （本题 3 分）波长为的平行单色光垂直照射到折射率为n 的劈形膜上，相邻的两明纹所对应的薄膜厚度之差是 _ 13 （本题 3 分）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14 （本题 3 分）波长为 500 nm(1nm=10- 9m)的单色光垂直入射到光栅常数为1.010-4 cm 的平面衍射光栅上，第一级衍射主极大所对应的衍射角=_15 （本题 3 分）用波长为的单色平行红光垂直照射在光栅常数d=2 m (1 m=10-6 m)的光栅上， 用焦距f =0.500 m 的透镜将光聚在屏上，测得第一级谱线与透镜主焦点的距离l=0.1667m则可知该入射的红光波长=_nm (1 nm =10-9 m) 16 （本题 3 分）如图所示的杨氏双缝干涉装置，若用单色自然光照射狭缝S，在屏幕上能看到干涉条纹若在双缝S1和 S2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P1、P2，则当P1与 P2的偏振化方向相互_时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹17 （本题 3 分）光的干涉和衍射现象反映了光的_性质光的偏振现象说明光波是_波OSS1S2e屏21SSSSP2P1S1S2S精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载三、计算题（共38 分）18 （本题 8 分）在牛顿环装置的平凸透镜和平玻璃板之间充以折射率n1.33 的液体 (透镜和平玻璃板的折射率都大于1.33 ) 凸透镜曲率半径为300 cm，用波长650 nm (1 nm=10-9 m)的光垂直照射，求第10 个暗环的半径 (设凸透镜中心刚好与平板接触，中心暗斑不计入环数)19 （本题 5 分）用波长=632.8nm(1nm=109m)的平行光垂直入射在单缝上，缝后用焦距f= 40cm 的凸透镜把衍射光会聚于焦平面上测得中央明条纹的宽度为3.4mm，单缝的宽度是多少？20 （本题 10 分）一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，1=440 nm，2=660 nm (1 nm = 10-9 m)实验发现，两种波长的谱线(不计中央明纹 )第二次重合于衍射角=60的方向上求此光栅的光栅常数d21 （本题 10 分）一光束由强度相同的自然光和线偏振光混合而成此光束垂直入射到几个叠在一起的偏振片上(1) 欲使最后出射光振动方向垂直于原来入射光中线偏振光的振动方向，并且入射光中两种成分的光的出射光强相等，至少需要几个偏振片？它们的偏振化方向应如何放置？(2) 这种情况下最后出射光强与入射光强的比值是多少？22 （本题 5 分）在水 (折射率 n11.33)和一种玻璃 (折射率 n21.56的交界面上， 自然光从水中射向玻璃，求起偏角i0若自然光从玻璃中射向水，再求此时的起偏角0i四、理论推导与证明题（共5 分）23 （本题 5 分）如图所示的双缝干涉装置中，假定两列光波在屏上P点 处 的 光 场 随 时 间t而 变 化 的 表 示 式 各 为E1 = E0 sint E2=E0 sin( t+ ) 表示这两列光波之间的相位差试证P 点处的合振幅为s i nc o sdEEmp式中是光波波长， Em是 Ep的最大值五、回答问题（共5 分）24 （本题 5 分）在单缝衍射图样中，离中心明条纹越远的明条纹亮度越小，试用半波带法说明D O P r1r2S S1S2d (Dd ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载大学物理（波动光学）试卷解答一、选择题（共27 分）D B B D A D B C D 二、填空题（共25 分）10 （本题 4 分）上2分(n- 1)e2 分11 （本题 3 分）225 3 分12 （本题 3 分）/( 2n) 3 分13 （本题 3 分）干涉 (或答“相干叠加”) 3 分14 （本题 3 分）303 分15 （本题 3 分）632.6 或 633 3 分参考解：d sinl =ftg由式得tg=l / f = 0.1667 / 0.5 = 0.3334 sin= 0.3163 = d sin=2.000.3163103 nm = 632.6 nm 16 （本题 3 分）平行或接近平行3 分17 （本题 3 分）波动1 分横2 分三、计算题（共38 分）18 （本题 8 分）解：R2r2(R - r)2r2 = 2Re e2略去 e2，则Rre222 分暗环：2ne21( 2k1)212enk(k0，1，2， ) 3 分nRkrk10 2 分r0.38 cm 1 分19 （本题 5 分）解：中央明纹宽度x = 2 x12 f / a2 分单缝的宽度a = 2 f / x = 2 400632810-9 / 3.4 m 2 分= 0.15 mm 1 分Rer精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载20 （本题 10 分）解：由光栅衍射主极大公式得111sinkd222sinkd212122112132660440sinsinkkkkkk4 分当两谱线重合时有1=21 分即69462321kk 1 分两谱线第二次重合即是4621kk，k1=6，k2=4 2 分由光栅公式可知d sin60=6160sin61d=3.0510-3 mm 2 分21 （本题 10 分）解：设入射光中两种成分的强度都是I0，总强度为2 I0(1) 通过第一个偏振片后，原自然光变为线偏振光，强度为I0 / 2， 原线偏振光部分强度变为I0 cos2，其中为入射线偏振光振动方向与偏振片偏振化方向P1的夹角以上两部分透射光的振动方向都与P1一致如果二者相等，则以后不论再穿过几个偏振片，都维持强度相等 (如果二者强度不相等，则以后出射强度也不相等)因此，必须有I0 / 2I0 cos2，得45 2 分为了满足线偏振部分振动方向在出射后“转过”90 ，只要最后一个偏振片偏振化方向与入射线偏振方向夹角为90 就行了2 分综上所述，只要两个偏振片就行了( 只有一个偏振片不可能将振动方向“转过”90 )2 分配置如图，E表示入射光中线偏振部分的振动方向，P1、P2分别是第一、第二偏振片的偏振化方向2 分(2) 出射强度I2(1/2)I0 cos2 45 I0 cos4 45I0 (1 / 4)+(1 / 4)= I0/2 比值I2/(2I0)1 / 4 2 分22 （本题 5 分）解：光自水中入射到玻璃表面上时，tg i01.56 / 1.33 2 分i049.61 分光自玻璃中入射到水表面上时，tg 0i1.33 / 1.56 0i40.4 (或0i 90 i040.4) 2 分四、推导与证明题（共5 分）23 （本题 5 分）证：由于相位差波长光程差21分所以sin2d1 分P 点处合成的波振动E = E1 +E2P1P24545E精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载2sin2cos20tE2sintEp所以合成振幅2cos20EEp3 分式中 Em = 2E0是 Ep的最大值五、回答问题（共5 分）24 （本题 5 分）答：除中央明纹 (零级 )外，其他明纹的衍射方向对应着奇数个半波带(一级对应三个，二级对应五个 )，级数越大，则单缝处的波阵面可以分成的半波带数目越多其中偶数个半波带的作用两两相消之后，剩下的光振动未相消的一个半波带的面积就越小，由它决定的该明条纹的亮度也就越小5 分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页