2014第五章习题课.ppt

光程：光程：介质折射率介质折射率n和几何距离和几何距离r的乘积的乘积（表示：（表示：nr）。光程差光程差 :内容回顾内容回顾透镜不引起附加光程差透镜不引起附加光程差FABCabc1、杨氏双缝干涉、杨氏双缝干涉干涉干涉明条纹明条纹暗条纹暗条纹明条纹的位置明条纹的位置暗条纹的位置暗条纹的位置条纹间距条纹间距该是明纹的地方出现的却是暗纹，相当于入射光该是明纹的地方出现的却是暗纹，相当于入射光与反射光之间附加了半个波长的光程差与反射光之间附加了半个波长的光程差,这称为半这称为半波损失。波损失。反射波反射波有半波损失有半波损失反射波反射波无半波损失无半波损失通常情况薄膜上下的介质一样通常情况薄膜上下的介质一样干涉条件：干涉条件：明条纹明条纹暗条纹暗条纹在垂直入射时：在垂直入射时：2、薄膜干涉、薄膜干涉3、劈尖干涉、劈尖干涉明条纹明条纹暗条纹暗条纹a、折射率为折射率为n的介质劈尖相邻明条纹对应的厚度差：的介质劈尖相邻明条纹对应的厚度差：c、明纹或暗纹之间间距明纹或暗纹之间间距:b、空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差：、空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差：4、牛顿环、牛顿环明条纹明条纹暗条纹暗条纹对空气薄膜对空气薄膜明环半径：明环半径：暗环半径：暗环半径：衍射衍射1.光的衍射光的衍射光的衍射现象光的衍射现象衍射的分类衍射的分类2.单缝夫琅和费衍射单缝夫琅和费衍射明条纹，单缝分为明条纹，单缝分为奇数个半波带奇数个半波带暗条纹，单缝分为暗条纹，单缝分为偶数个半波带偶数个半波带3.圆孔衍射圆孔衍射 光学仪器的分辨率光学仪器的分辨率爱里斑的角半径爱里斑的角半径：望远镜最小分辨角：望远镜最小分辨角：4.衍射光栅衍射光栅 光栅方程光栅方程 缺级现象缺级现象5.X射线的衍射射线的衍射光的偏振光的偏振1 1、自然光和偏振光、自然光和偏振光（1 1）偏振光）偏振光:在与光传播方向垂直的平面内，光在与光传播方向垂直的平面内，光矢量只沿一个固定方向振动，这样的光叫做偏矢量只沿一个固定方向振动，这样的光叫做偏振光。振光。（2 2）自然光）自然光:在与光传播方向垂直的平面内，光在与光传播方向垂直的平面内，光矢量沿各个方向的平均值相等，这样的光叫做矢量沿各个方向的平均值相等，这样的光叫做自然光。自然光。（3 3）部分偏振光）部分偏振光:在与光的传播方向垂直的平面在与光的传播方向垂直的平面内，光矢量沿着各个方向分布，但在某一方向内，光矢量沿着各个方向分布，但在某一方向的振动强于与之垂直的方向上的振动。的振动强于与之垂直的方向上的振动。由图中可知，由图中可知，因，因光强与振幅的平方成正比，所以透光强与振幅的平方成正比，所以透射光的光强与入射偏振光的光强的射光的光强与入射偏振光的光强的关系为：关系为：这一结果称为这一结果称为马吕斯定律。马吕斯定律。2 2、马吕斯定律、马吕斯定律3 3、反射光和折射光的偏振、反射光和折射光的偏振由布儒斯特定律得：由布儒斯特定律得：当入射角为布儒斯特角时，反射光线与折射光线当入射角为布儒斯特角时，反射光线与折射光线相互垂直。相互垂直。即即由折射定律得：由折射定律得：所以所以一、选择题一、选择题1、（C）2、（A）3、（D）4、（A）5、（C）6、（B）7、（C）8、（A）9、（C）10、（B）第五章第五章 波动光学波动光学2.用用单单色光照射一双色光照射一双缝缝装置，将双装置，将双缝缝装置的上装置的上边边一个一个缝缝用折射用折射率率1.40，厚度，厚度e=400nm的薄玻璃片所遮盖，此的薄玻璃片所遮盖，此时时中央明中央明纹纹将将 A:中央明纹向上移动；中央明纹向上移动；B:中央明纹向下移动；中央明纹向下移动；C:中央明纹不动；中央明纹不动；D:没有干涉条纹没有干涉条纹解：两条光线的光程差发生变化，上边一个缝的光程变解：两条光线的光程差发生变化，上边一个缝的光程变长，因此中央明纹向上移动。长，因此中央明纹向上移动。A3用白光源进行双缝实验，若用一纯红色的滤光片遮盖一条用白光源进行双缝实验，若用一纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则 A:干涉条纹的宽度将发生变化；干涉条纹的宽度将发生变化；B:产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹；产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹；C:干涉条纹的位置和宽度、亮度均发生变化；干涉条纹的位置和宽度、亮度均发生变化；D:不发生干涉条纹。不发生干涉条纹。解：不是相干光。解：不是相干光。6、A、B平平玻玻璃璃片片间间形形成成空空气气劈劈尖尖，波波长长为为 的的单单色色光光垂垂直直照照射射 玻玻 璃璃 片片。在在 上上 下下 平平 移移 A时时 发发 现现 条条 纹纹 向向 左左 移移 动动 10条条，可可 以以 判判 定定：A：A片上移片上移10 ；B：A片上移片上移5 ；C：A片下移片下移10 ；D：A片下移片下移5 ；BA第1题图解：解：上平板玻璃向上平移上平板玻璃向上平移/2的距离，上下表面的两反射的距离，上下表面的两反射光的光程差增加光的光程差增加。劈尖各处的干涉条纹移过一条。劈尖各处的干涉条纹移过一条。如果。如果观察到某处干涉条纹移过了观察到某处干涉条纹移过了N条，即表明劈尖的上表面平条，即表明劈尖的上表面平移了移了N/2的距离。的距离。9.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射时没有光线通过。当其中一偏振片慢慢转动当其中一偏振片慢慢转动180时透射光强度发生的变化为时透射光强度发生的变化为 A：光强单调增加光强单调增加 B：光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零：光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零C：光强先增加，后又减小至零光强先增加，后又减小至零 D：光强先增加，后减小，再增加光强先增加，后减小，再增加解：解：10、设入射强度为I0，通过第一偏振片变为I0/2二、填空题二、填空题答案：答案：1、428.6 nm；2、1.732 ；3、；4、4918 m；5、6 第一级明；第一级明；6、4.7410-6 m；7、6.310-3 m 。2、一一束束平平行行自自然然光光，以以 60角角入入射射平平玻玻璃璃表表面面上上，若若反反射射光光是是完完全全偏偏振振的的，则则透透射射光光束束的的折折射射角角是是 ，玻玻璃璃的的折折射射率率为为 。解：解：3、一束自然光入射两个偏振片后，屏幕上出现全暗，若在两个、一束自然光入射两个偏振片后，屏幕上出现全暗，若在两个偏振片之间插入第三个偏振片，发现屏幕上的光强是入射光强偏振片之间插入第三个偏振片，发现屏幕上的光强是入射光强的的1/8，则第三个偏振片的偏振化方向和其他两个的夹角，则第三个偏振片的偏振化方向和其他两个的夹角 .解解：设设第第三三个个偏偏振振片片与与第第一一个个夹夹角角为为 ，则则第第三三个个偏偏振振片片与与第第二二个个夹夹角角为为 ，所所以以自自然然光光经经过过三三个个偏偏振振片片后后，透透射射光强为：光强为：(是自然光的入射光强）是自然光的入射光强）4、解：、解：5、在在单单缝缝的的夫夫琅琅禾禾费费衍衍射射实实验验中中，观观察察到到屏屏上上第第三三级级暗暗纹纹所所对对应应的的单单缝缝处处波波面面可可划划分分为为 半半波波带带，若若将将缝缝宽宽缩缩小小一一半半，原原来的第三级暗纹处将是来的第三级暗纹处将是 纹。纹。6个个一级明一级明6、用用n=1.58的的透透明明云云母母片片覆覆盖盖杨杨氏氏双双缝缝干干涉涉装装置置的的一一条条缝缝，若若此此时时原原来来屏屏上上中中央央明明纹纹的的位位置置为为第第五五级级亮亮条条纹纹中中心心，已已知知光光源源波波长为长为 ，则云母片的厚度为，则云母片的厚度为 .解解：设设云云母母片片的的厚厚度度为为 ，用用 n=1.58 的的透透明明云云母母片片覆覆盖盖杨杨氏氏双双缝缝干干涉涉装装置置的的一一条条缝缝后后，原来屏上中央明原来屏上中央明处处的光程差的光程差变为变为：S1S27、三、计算题三、计算题1,2、(1)(2)(3)3、(1)(2)(3)所以，屏上可看到的条纹最大级数为10。4、在在利利用用牛牛顿顿环环测测未未知知单单色色光光波波长长的的实实验验中中，用用波波长长 589.3nm 的的钠钠黄黄光光垂垂直直照照射射，测测得得第第一一和和第第四四暗暗环环的的距距离离为为 4103 m。未未知知的的单单色色光光垂垂直直照照射射时时，测测得得第第一一和和第第四四暗暗环环之之间间的的距距离离为为 3.85103 m。求未知单色光的波长。求未知单色光的波长。解：暗环半径为：解：暗环半径为：联解（）（）得：联解（）（）得：5 5、自然光和偏振光光强的比值自然光和偏振光光强的比值:1/3:1/3 例例、用旋转检偏器的方法观察由偏振光和自然光组、用旋转检偏器的方法观察由偏振光和自然光组成的部分偏振光，发现由最大光强位置转过成的部分偏振光，发现由最大光强位置转过60后光后光强减少一半，求该光中自然光光强强减少一半，求该光中自然光光强I1与偏振光光强与偏振光光强I2的比值。的比值。由题意知：由题意知：即即当偏振片的偏振化方向转过当偏振片的偏振化方向转过60时透射光强为时透射光强为解：最大光强对应于偏振片的偏振化方向与偏振光解：最大光强对应于偏振片的偏振化方向与偏振光的振动方向平行时的状态的振动方向平行时的状态所以所以例例.波长波长600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽的的单色平行光，垂直入射到缝宽的a=0.6mm的单的单缝上，缝后有一焦距为缝上，缝后有一焦距为f=60cm的透镜。在透镜焦平面观察到的的透镜。在透镜焦平面观察到的中央明纹宽度为多少？两个第三级暗纹之间的距离为多少？中央明纹宽度为多少？两个第三级暗纹之间的距离为多少？(1nm=10-9m)。解解：（：（1）（2）例例 在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为0.2mm。在距双。在距双缝缝1m远处的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为远处的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为400nm至至760nm的白光，问屏上离零级明纹的白光，问屏上离零级明纹20mm处，哪些波长的光处，哪些波长的光最大限度地加强？最大限度地加强？解解：据杨氏双缝实验的明纹位置公式：据杨氏双缝实验的明纹位置公式将已知条件将已知条件d=0.2mm、D=1m、x=20mm代代入公式（入公式（2）中得）中得4.自然光入射于重叠在一起的两偏振片。（自然光入射于重叠在一起的两偏振片。（1）如果透射光的强）如果透射光的强度为最大透射光强度的度为最大透射光强度的1/3，问两偏振片的偏振化方向之间的夹，问两偏振片的偏振化方向之间的夹角是多少？（角是多少？（2）如果透射光强度为入射光强度的）如果透射光强度为入射光强度的1/3，问两偏，问两偏振片的偏振化方向之间的夹角又是多少？振片的偏振化方向之间的夹角又是多少？解解：（：（1）（2）