大学物理实验(光学部分)思考题

第一篇：大学物理实验(光学部分)思考题

大学物理实验（光学部分）思考题

一、《用牛顿环干涉测透镜的曲率半径》实验

1、牛顿环实验的主要注意事项有哪些？视差。竖直叉丝要与测量方向想垂直。为防止回程误差。在实验过程中读数显微镜的叉丝始终沿一个方向前进。干涉环两侧的序数不能出错，要防止仪器瘦震动而引起的误差。

2、牛顿环实验中读数显微镜物镜下方的玻璃片G有何作用？实验时应如何调节？如果G的方向错误将会如何？

3、哪些情况会使干涉条纹的中心出现亮斑？ 牛顿环接触点上有灰尘或者油渍。在薄膜厚度为半波长的半整数倍什么情况下是亮的4、牛顿环实验中读数显微镜载物台下方的反光镜要作如何调节？为什么？关掉、因为本实验不需要光源从下射入。

5、牛顿环仪为什么要调节至松紧程度适当？太紧。透镜将发生形变，测得的曲率半径将偏大，太松。受震动时，接触点会跑动。无法实验。

6、视差对实验结果有何影响？你是如何消除视差的？视差的存在会增大标尺读数的误差若待测像与标尺（分划板）之间有视差时，说明两者不共面，应稍稍调节像或标尺（分划板）的位置，并同时微微晃动眼睛，直到待测像与标尺之间无相对移动即无视差。

7、在实验过程中你是如何避免回程误差的？显微镜下旋后再上旋，由于齿轮没有紧密咬合，造成刻度出现偏差。避免回程误差就是说一次测量内只能一直向上或向下

二、《用掠入射法测定液体的折射率》实验

1、分光计的调节主要分为哪些步骤？

2、分光计的望远镜应作何调节？

3、分光计为什么要设置两个游标？测量之前应将刻度盘及游标盘作何调节？为什么？

4、用分光计测定液体的折射率实验，有哪些注意事项？

5、调节分光计时，请说明三棱镜应如何如何放置，为什么要这样做？

6、用分光计测量液体的折射率的过程中，哪些部件（或器件）应固定不能动？

7、分光计的调节要求是什么?

第二篇：大学物理实验(光学部分)复习资料

大学物理实验（光学部分）复习资料

一、《用牛顿环干涉测透镜的曲率半径》实验

1、牛顿环实验中读数显微镜物镜下方的玻璃片G有何作用？实验时应如何调节？如果G的方向错误将会如何？10%

答：a、起到调节光路的作用，即起到反射和透射的作用。

b、实验时将玻璃片调成相对于光源来说跟水平方向成45度角，然后将 它的角度慢慢增大，直到出现明亮的视场。

c、将不能产生干涉，看不到干涉条纹。

2、在牛顿环实验中你是如何避免回程误差的？

答：A、采用单方向测量；B、十字叉丝应移到要测量的第一个数据后面一级的干涉暗条纹处，然后再往回测量；C、测量过程中若超过了头，必须退回一级，再缓慢前进重新测量该数据。

3、牛顿环实验中读数显微镜载物台下方的反光镜要作如何调节？为什么？5% 答：a、应将它关掉。

b、如果有光线经反光镜反射进入牛顿环，将会使干涉条纹变模糊甚至看不到。

4、牛顿环实验的主要注意事项有哪些？

答：A、防止震动；B、防止回程误差；C、干涉条纹系数不要数错。

5、如果R864.50mm，UC(R)7.15mm，下面的结果报道哪一个是正确的？（B）

A、R=（864.5±7.2）mmB、R=（864±8）mm

C、R=（865±7）mmD、R=（865±8）mm

二、《用掠入射法测定液体的折射率》实验

1、分光计是用来 将 读值平面、观察平面、待测光路平面 此三个平面调节成相互平行，否则，测量得角度将与实际角度有些差异，即引入系统误差。

2、用分光计测液体的折射率实验，在三棱镜的滴入待测液体，应将毛玻璃的 毛面 与三棱镜的 光面 相结合，液层中不能含有 气泡。

3、用分光计为什么要设置两个游标？测量之前应将刻度盘及游标盘作何调节？为什么？

答：a、为了消除刻度盘的度盘中心和仪器转轴之间的偏心差。

b、将度盘的0o线置于望远镜下，两个游标的“0”的连线应与准直管垂直。

c、可以减少在测角度时，0o线通过游标引起的计算上的不方便。

第三篇：大学物理演示实验感想 光学（推荐）

光学在生活中的应用

光学技术在日常生活许多领域扮演着一个突出的角色，以愈发聪明的方法和灯具，确保效果更好、更加节能的照明。工业生产中的激光处理材料，光学感应和光学通信技术，以及显示器技术，这些都只是对于我们现代工业环境日益重要的一些光学技术范例。光学是充满神秘和应用价值的海洋。

上周三下午我们很有兴趣的参加了光学的物理演示实验课。老师耐心的讲解各种有趣的光学现象和小应用，不仅让我们探索了奇妙的光学现象，还了解熟悉了其中的物理原理，让我们突然了解到生活中各个地方都有光学的身影。看似真实其实虚拟的“方块”是虚拟三维立体成像，有趣的夜视仪，“真实”的火焰，熟悉的电子滚动屏，其实是利用了视觉暂留原理，在一块凹面镜前竟然能够自己握手，是运用了其成像原理。最印象深刻的是显微镜下纸币的条纹中竟出现了几行字母，可见光学在防伪方面有了非常好的应用。

光学在生活中还有很多很多的应用。例如：LED显示屏的应用，给夜晚增添了许多色彩和魅力；防盗的门镜利用凸透镜、凹透镜光学性能将其组合，使得门内可见门外，而门外不可见门内；光学显微镜利用两片凸透镜放大实物的像；望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器；光纤传导运用光的全反射原理，大大提高信号传递质量效率；特别刺激的3D电影，利用光的偏振性，使人身临其境；还有其他各种光学器件在人们平时的生活、医疗、工作、科研中都起着至关重要的角色。小到我们手机里的光电成像器件，大到宇宙望远镜，可以说现在无论走到哪里都能看到光学的影子。

光学技术覆盖到广泛的应用领域。涉及光的产生、传输、测量和一般应用。它们的潜在市场巨大已经超越了半导体电子品的市场。现在全世界光学领域的总产值约为1300亿欧元预计在2013年之前会增长到4000亿欧元。可见光的应用性价值十分巨大。

光学与我们的生活息息相关。通过这次物理演示实验课，让我们激发了对光学的兴趣，增长了光学方面的基础知识，有了更多的思考和想法。最重要的是让我们感受到物理的趣味性和应用实践的重要性。所以，我们要学会把自己的知识投入到生活应用中去，实现科学的真正魅力。

第四篇：大学物理实验报告思考题

大学物理实验报告思考题

实验十三

拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量

【预习题】

1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？如何调节望远镜？

答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。具体做法如下：①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。第二步：调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。具体做法如下：沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。

（2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。

2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？

答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。

【思考题】

1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？

答：（1）直观、简便、精度高。

（2）因为，即，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度，应尽可能减小光杠杆长度（光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D（光杠杆小镜子到标尺的距离为D）。

2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？

答：可能是因为金属丝有弯曲。避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。

3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？

答：开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。这样就避免了测量过程中标尺读数超出望远镜范围。

实验十四

冰的熔解热的测定

【思考题】

1．设计一实验，通过实验的方法测定量热器的水当量。

答：用混合法，将质量分别为、，温度分别为、的两份水放入量热器里混合，热平衡方程式，式中

为量热器的水当量（、分别为量热器的质量和材料的比热容），为温度计的水当量，为水的比热容，测出各温度和质量即可求出。

2．为了减小实验误差，操作时应注意哪些问题？

答：（1）在测量量热器质量时注意使量热器干燥。

（2）加入热水的温度不超过室温10℃，水量为量热器的五分之二

（3）加冰前读出热水的温度

（4）冰块大小合适，应该是熔化的冰，但表面用纸吸干水。

（5）加冰后搅动冰块，仔细观察混合后混度的变化，读出最低温度。

实验十五

牛顿环和劈尖干涉

【预习题】

1．何为等厚干涉?

答：对分振幅薄膜干涉，当入射角一定、入射光波波长一定，光程差仅是膜厚e的函数，干涉条纹是厚度相同点的轨迹时，这样的干涉为等厚干涉。

2．如何正确调节读数显微镜?

在测量中怎样避免空程误差?

答：先将显微镜降到靠近牛顿环装置附近,然后慢慢而又小心地自下而上调节镜筒,直至看到清晰的牛顿环为止。在测量中为了避免空程误差，应作到两点：①先转动测微鼓轮向右侧(或向左侧)移动,将显微镜的十字叉丝超过第35条暗纹(到40条),然后再退到35条暗纹,进行测量；②测量中

读数显微镜只向一方向移动，中途不可倒退。

3．测量牛顿环直径时要注意哪些问题?

答：应注意两点：①

在测量中，测微鼓轮只能向一个方向旋转，否则会产生空程误差.②

测量牛顿环直径时,注意左右两侧环纹不要数错,且十字叉丝纵丝对准暗纹中心，防止工作台震动。

【思考题】

1．若把牛顿环倒过来放置,干涉图形是否变化?

答：不变。

2．在测量牛顿环直径时,若实际测量的是弦,而不是牛顿环直径,对结果有何影响?

答：没有影响。

3．实验中如何使十字叉丝的水平丝与镜筒移动方向平行?若与镜筒移动方向不平行,对测量有何影响?

答：测量过程中如何竖叉丝始终与干涉圆环相切则十字的水平丝与镜筒移动方向平行，若不是，则须调节目镜叉丝的方位。若与镜筒移动方向不平行,干涉圆环直径的测量将产生误差。

4．牛顿环和劈尖干涉条纹有何相同和不同之处?

为什么?

答：牛顿环和劈尖干涉条纹有何相同为都是等厚干涉。不同之处为牛顿环的干涉条纹为明暗相间的同心圆，相邻条纹间距不等；劈尖的干涉条纹为明暗相间的直条纹，且相邻条纹间距相等。因为牛顿环和劈尖干涉条纹都是厚度相同点的轨迹，牛顿环厚度相同点的轨迹是圆，劈尖厚度相同点的轨迹是直线。

5．用什么方法来鉴别待测光学面为平面、球面和柱面?

球面是凸球面还是凹球面?

如何鉴别?

答：将一平晶置于待测光学面上，当（1）待测光学面为平面时，干涉条纹为明暗相间的直条纹，且相邻条纹间距相等；（2）待测光学面为球面时，干涉条纹为明暗相间的同心圆；（3）待测光学面为柱面时，干涉条纹为明暗相间的直条纹，条纹对称于平面和柱面的交线，相邻条纹间距不等。（4）当轻按球面，干涉圆环向外扩张时球面是凸球面；干涉圆环向内收缩时球面是凹球面。

实验十六

示波器的使用

【预习题】

1．示波器为什么能把看不见的变化电压显示成看得见的图象？简述其原理。

答：（1）示波管内高速电子束使荧光屏上产生光亮点，而电子束的偏转角度（光点在荧光屏上的位移）是

受X轴和Y轴偏转板上所加电压的控制。

（2）若只在X轴偏转板上加一个锯齿波电压（该电压随时间从-U按一定比例增大到+U），则光点就会从荧光屏左端水平地移动到右端（称为扫描），由于荧光屏上的发光物质的特性使光迹有一定保留时间，因而在屏幕水平方向形成一条亮迹（称为扫描线）。

（3）若只在Y轴偏转板上加信号电压，则随着信号幅度的变化光点就会在荧光屏竖直方向作上下移动形成一条竖直亮迹。

（4）如在Y轴偏转板加上电压信号，同时又在X轴偏转板加上锯齿波扫描电压，则电子束受到水平和竖直电场的共同作用，光点的轨迹呈现二维图形（光点在X方向均匀地从左向右水平移动的同时又在Y方向随信号幅度的变化在竖直方向作上下移动），即将Y轴偏转板上电压信号幅度随时间变化的规律在屏幕上展开成为函数曲线（即信号波形）。

（5）要得到清晰稳定的信号波形，扫描电压的周期与信号电压的周期必须满足，以保证的起点始终与电压信号固定的一点相对应（称同步），屏幕上的波形才能稳定。

（6）为了得到可观察的图形，锯齿波扫描电压必须重复扫描．

2．观察波形的几个重要步骤是什么?

答：（1）开启示波器电源开关后，将耦合开关置“⊥”，调整辉度、聚焦以及垂直、水平位移旋钮使屏幕中部出现亮度适中细小的亮点。

（2）观察、测量时将耦合开关置“AC”或“DC”，触发选择开关置“INT”，将信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端。

（3）调节Y轴灵敏度选择开关和X轴扫描选择开关以及触发电平旋钮，使信号幅度在屏幕范围内（屏幕竖直标尺的2/3左右），且有2—5个完整稳定的波形。

（4）定量测量时还应注意将扫描微调旋钮和Y轴微调旋钮置于校准位置（顺时针旋转至最大）。

3．怎样用李萨如图形来测待测信号的频率?

答：1．将示波器功能置于外接状态（触发选择开关置“EXT”，触发信号极性开关置“X”）。将信号发生器的正弦波信号用同轴电缆线连接到X轴输入端，待测频率的信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端，分别调节信号发生器幅度旋钮和Y轴灵敏度选择开关，使亮迹形成的图形在屏幕范围内。

2．调节信号发生器输出信号的频率，使合成的李萨如图形为稳定的“○”形，从信号发生器上读出输出信号的的频率值Fx1，根据合成李萨如图形的两个信号频率比与图形切点数的关系Fx：Fy=NY：NX，求出Fy1。

3．再改变信号发生器输出信号的频率，使合成的图形为“∞”、“

8”、“000”等，NY：NX分别为“1：2”、“2：1”、“1：3”等，相应地读出信号发生器输出信号的频率为FX2、FX3、FX4

等，求出FY2、FY3、FY4等，算出的FY的平均值即为待测信号的频率。

【思考题】

1．在示波器的荧光屏上得到一李萨如图形，Y轴、X轴与图形相交时交点数之比，已知，求。

答：。

2．为什么在共振状态下测声速?如何判断系统是否处于共振状态?

答：本实验中将电信号转换为超声波信号的器件是压电陶瓷换能器，该换能器有一最佳响应的频率，当电信号频率等于该响应的频率时，压电

陶瓷片产生共振，输出信号最大，便于测量。示波器屏幕上的信号幅度为最大值时，系统处于共振状态。

实验十七

分光计的使用

用光栅测波长

【预习题】

1．分光计主要由几部分组成？各自作用是什么？

答：（1）分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个部分组成。（2）底座上承载着其它四个部分，其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动；平行光管用来产生平行光；载物台用来放置被测样品；望远镜用来接收平行光；刻度盘与游标盘配合用来读取数据。

2．分光计调节要求是什么？

答：分光计的调节要达到三个要求：（1）望远镜能接收平行光。（2）平行光管能发出平行光。（3）望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。载物台与仪器的主轴垂直。

3．用光栅测波长时，光栅应如何放置？为什么？

答：用光栅测波长时按图17-7放置光栅。因为这样放置可方便调节。当调节平行光垂直照射光栅表面时（即光栅平面与平行光管轴线垂直），只须调节螺钉Ⅰ和Ⅱ；调节平行光管的狭缝与光栅刻痕平行时，只须调节螺钉Ⅲ。

【思考题】

1．为什么要用各半调节法调节望远镜的主轴垂直于仪器的主轴？

答：综合考虑调节载物台调平螺钉Ⅰ或Ⅱ与调节望远镜水平度调节螺钉对正反两面亮十字反射像与分划板上方的水平刻线间高度差的相互影响，从而加快调节速度。

2．当狭缝过宽或过窄时，将会出现什么现象？为什么？

答：当狭缝过宽时，衍射条纹将变粗，相互靠近的条纹无法分开，在测量时难以确定条纹的中心位置。

当狭缝过窄时，将看不见衍射条纹，因而无法测量。

3．用公式

测光波波长应保证什么条件？实验中如何检查条件是否满足？

答：用公式

测光波波长应保证：平行光垂直照射在光栅上。实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。0级谱线应与竖叉丝重合，且被测量用（中叉丝）的水平叉丝平分。光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝（上叉丝）重合。

实验十九　光具组基点的测定

【预习题】

1．主点（或面）、节点（或面）的含义是什么？它们在什么条件下重合在一起？

答：主点是横向放大率的一对共轭点。若将物体垂直于系统的光轴放置在第一主点处，则必成一个与物体同样大小的正立像于第二主

面处。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一、第二主面（如图中、所示）。第一、第二主面主面是一对横向放大率的共轭面。节点是角放大率的一对共轭点。如图所示：入射光线（或其延长线）通过第一节点时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点，并与过的入射光线平行。过节点垂直于光轴的平面分别称为第一、第二节面。

当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。

2．实验中确定节点的依据是什么？如何确定？

答：入射光线通过第一节点时，出射光线必通过第二节点，并与过的入射光线平行。实验时不断改变光具组在上层导轨上的位置并使上层导轨饶回转轴转动，当屏上则像点位置不动时，光具组的第二节点恰好在回转轴点的位置上。

3．如何调共轴，在实验中调共轴有什么必要性？

答：用两次成像法调节共轴。实验中调共轴可减小测量误差。

【思考题】

1．当顺时针转动上层导轨时，屏上的像反时针移动，此时节点是在转轴的哪一方？反之如何？试绘图说明。

答：当顺时针转动上层导轨时，屏上的像反时针移动，此时节点在转轴的左侧（图1）；反之在转轴的右侧（图2）。

图1

图2

2．第一主面靠近第一透镜，第二主点靠近第二透镜，在什么条件下才是对的？（光具组由二薄透镜组成）

答：当即时，第一主面靠近第一透镜，第二主点靠近第二透镜。

3．由一凸透镜和一凹透镜组成的光具组，如何测量其基点？（距离可自己设定）

答：根据自己选定的，计算主点及焦点的大小，若焦点在光具组外，测量方法同实验所介绍方法相同。若焦点在光具组内，则需增加一凸透镜，使光具组内焦点的像经凸透镜后成像在屏上，再改变光具组在上层导轨上的位置并使上层导轨饶回转轴转动，当屏上的像点不动时，转轴点的位置即节点位置，焦点的位置可根据凸透镜的焦距和所测像距算出。

实验二十

棱镜玻璃折射率的测定

【预习题】

1．为什么汞灯光源发出的光经过三棱镜以后会形成光谱？

答：当复合光入射三棱镜以后，由于棱镜的色散作用，不同波长的光将被分散开来。汞灯光源是复合光源，所以它发出的光经过三棱镜以后就会形成光谱。

2．怎样用反射法测定棱镜的顶角？

答：反射法测定棱镜的顶角即教材中所介绍的自准直法。具体方法如下：

将待测棱镜置于分光计的载物台上。固定望远镜，点亮小灯照亮目镜中的叉丝，旋转棱镜台，使棱镜的一个折射面对准望远镜，用自准直法调节望

远镜的光轴与此折射面严格垂直，即使十字叉丝的反射像和调整叉丝完全

重合。如图20-5所示，记录刻度盘上两游标读数；再转动游标盘联带

载物平台，依同样方法使望远镜光轴垂直于棱镜第二个折射面，记录相应的游标读数；同一游标两次读数之差等于棱镜角A的补角：

图20-5自准直法

即棱镜角，重复测量几次，计算棱镜角A的平均值和标准不确定度。

3．何为最小偏向角？实验中如何确定最小偏向角？

答：当入射光线与折射光线左右对称时，即当，时，光线的偏向角最小，此角称为最小偏向角，以表示。实验中将三棱镜放置在调好的分光计载物台上，放置时注意将棱镜一底角对准平行光管，眼睛从另一底角方向找到经棱镜折射后形成的谱线。然后慢慢转动棱镜台，缓慢改变入射角,谱线会向一方向移动。当棱镜台转到某一位置，该谱线不再移动，这时无论棱镜台向何方向转动，该谱线匀向相反方向移动，这个谱线反向移动的极限位置就是棱镜对该谱线最小偏向角的位置。

【思考题】

1．在用棱脊分束法测三棱镜的顶角时，为什么三棱镜放在载物台上的位置，要使得三棱镜的顶角离平行光管远一些，而不能太靠近平行光管呢?

试画出光路图，分析其原因。

答：用棱脊分束法测三棱镜的顶角时若三棱镜太靠近平行光管，反射光将不能进入望远镜，在目镜中将不能看到平行光管狭缝的的像。其光路图如下：

2．设计一种不测最小偏向角而能测棱镜玻璃折射率的方案。

答：具体方法请学生自行设计。

第五篇：大学物理-波动光学自测题

波动光学自测题

一、填空题

1.用迈克耳逊干涉仪测微小的位移，若入射光的波长λ

=

5.893×10-7

m，当动臂反射镜移动时，干涉条纹移动了2048条，反射镜移动的距离

d

=

m。

2.如图所示，假设有两个同相的相干光源S1

和S2，发出波长为

λ的光，A

是它们联线的中垂线上的一点，若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的相差=，若已知λ

=

6.328×10-7m，n

=

1.50，A

点恰为第四级明纹的中心，则e

=

m。

3.在迈克耳逊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λ

=________________。

4.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。

5.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

l（实验上应保证D

≈103

a，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

=

___________________。

6.在单缝的夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的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7暗纹处将是__________________________纹。

7.一束光垂直入射在偏振片

P

上，以入射光线为轴转动

P，观察通过

P的光强的变化过程。若入射光是_____________光，则将看到光强不变；若入射光是_______________，则将看到明暗交替变化，有时出现全暗；若入射光是__________________，则将看到明暗交替变化，但不出现全暗。

8.布儒斯特定律的数学表达式为_______。式中______为布儒斯特角；_______为折射媒质对入射媒质的相对折射率。

9.平行单色光垂直入射于单缝上，观察夫朗和费衍射，若屏上

P

点处为第二级暗纹，则单缝处波阵面相应地可划分为

个半波带。若将缝宽缩小一半，P点将是第级

纹。

10.用波长

λ

=

6.328×10-7

m的平行光垂直入射于单缝上，缝后用焦距

=

0.40

m的凸透镜将衍射光会聚于焦平面上，测得中央明纹的宽度为3.4×10-3m，则单缝宽

=

m。

11.将波长

λ的平行单色光垂直投射到一狭缝上，若对应于衍射图样第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为，则缝的宽度等于。

n3

n1

n2

12.一束自然光从空气投射到玻璃表面上（空气折射率为1），当折射角为时，反射光是完全偏振光，则此玻璃板的折射率等于。

13.用波长λ的单色光垂直照射折射率为n2的劈尖薄膜（如图），图中折射率的关系是n1＜

n2

＜

n3，观察反射光的干涉条纹，从劈尖顶开始向右数第5条暗纹中心所对应的厚度e

=。

14.应用布儒斯特定律可以测介质的折射率．今测得此介质的起偏振角

i0

＝56.0°，这种物质的折射率为____________。

15.用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为

λ的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顼点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的缺陷是____________形（指凸或凹），其相应的高度是________λ。

16.在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹，若在双缝后放一个偏振片，则干涉条纹的间距_____________，明纹的亮度______________。（均填变化情况）

17.在折射率n3

=

1.60的玻璃片表面镀一层折射率n2

=

1.38的MgF2

薄膜作为增透膜。为了使波长为λ

=

5000

Å的光，从折射率n1

=

1.00的空气垂直入射到玻璃片上的反射尽可能地减少，MgF2薄膜的厚度d就是_______________。

18.如图透射光栅（N

=

4），以单色光正入射时，在观察屏上可看到衍射条纹。现若将图中的1、3缝挡住，使其不透光，则衍射条纹发生的变化是___________________。

19.如图所示的牛顿环，若空气膜的最大厚度为3λ（λ为入射光的波长），当观察空气膜的反射光的等厚条纹时，问可看到______个暗环？与半径最小的暗环所相应的空气膜的厚度为_______，与半径最小的明环所相应的空气膜的厚度为_______。

20.如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为

L，夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光垂直入射时，产生

N

条等厚干涉条纹。如果滚柱之间的距离

L

变为

L/2，则在L

范围内干涉条纹的数目为__________，密度为_________。

21．用波长为

λ的平行单色光垂直照射图中所示的装置，观察空气薄膜上下表面反射光形成的等厚干涉条纹。试在装置图下方的方框内画出相应的干涉条纹，只画暗条纹，表示出它们的形状、条数和疏密。

22.将波长

l的平行单色光垂直投射到一狭缝上，若对应于衍射图样第二级暗纹位置的衍射角的绝对值为

q，则缝的宽度等于。

f

F

P

C

L

a

l

A

B

23．在如图所示的单缝夫琅的费衍射装置示意图中，用波长为

l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明条纹的中心，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。

二、计算题

1．用波长

λ

=

500

nm的单色光垂直照射在由两块玻璃板（一端刚好接触成为劈棱）构成的空气劈尖上。劈尖角

θ

=

2×10-4

rad。如果劈尖内充满折射率为

n

=

1.40的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。

2．在单缝的夫朗和费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长λ1

=

4.00×10-7

m，λ2

=

7.60×10-7

m，已知单缝宽度

=

1.0×10-4

m，透镜焦距，求：

（1）两种光第一级衍射明纹中心之间的角距离及线距离；

（2）若用光栅常数（+b）=1.0×10-5

m的光栅替换单缝，其它条件同前，求两种光第一级主极大之间的距离及角距离。

3．利用牛顿环的条纹可以测定平凹透镜的凹球面的曲率半径，方法是将已知半径的平凸透镜的凸球面放置在待测的凹球面上，在两球面间形成空气薄层，如图所示，用波长为

λ的平行单色光垂直照射，观察反射光形成的干涉条纹，试证明若中心O点处刚好接触，则求第k

个暗环的半径rk与凹球面半径

R2，凸球面半径R1

（R1

R2)

及入射光波长

λ的关系。

4．用白光垂直照射置于空气中的厚度为0.5的玻璃片，玻璃片的折射率为1.50。在可见光范围内（400

nm

—

760

nm）哪些波长的反射光有最大限度的增强？

5．如图所示的双缝干涉，假定两列光波在屏上

P

点的光场随时间

t

而变化的表示式各为：表示这两列光波的相位差，试证P点处的合振幅为。式中λ是光波长，是的最大值。

6．薄钢片上有两条紧靠的平行细缝，用波长λ

=

5416

Å的平面光波正入射到薄钢片上。屏幕距双缝的距离为D

=

2.00

m，测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为Δx

=

12.0

mm。

（1）

求两缝间的距离。

（2）

从任一明条纹（记作0）向一边数到第20条明条纹，共经过多大距离？

（3）

如果使光波斜入射到钢片上，条纹间距将如何变化？

7．在双缝干涉实验中，波长λ

=

5500

Å的单色平行光垂直入射到缝间距

a

=

2×10-4

ｍ的双缝上，屏到双缝的距离Ｄ

=２ｍ．求：

（1）

中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；

（2）

用一厚度为ｅ=

6.6×10-6ｍ、折射率为

n

=

1.58的玻璃片复盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？

8．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=

400

cm．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0.30

cm.。

（1）

求入射光的波长；

（2）

设图中

OA

=

1.00

cm，求在半径为

OA的范围内可观察到的明环数目。

9．用波长为

500

nm的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上．在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边l

=

1.56

cm的A

处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。

（1）求此空气劈尖的劈尖角θ；

（2）改用

600

nm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？

10．折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈尖（劈尖角θ很小）。用波长

λ

=

600

nm的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹。假如在劈尖内充满

n

=

1.40的液体时的相邻明纹间距比劈尖内是空气时的间距缩小

Dl

=

0.5

mm，那么劈尖角

θ

应是多少？

11．曲率半径为

R的平凸透镜和平板玻璃之间形成空气薄层，如图所示．波长为

λ的平行单色光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环．设平凸透镜与平板玻璃在中心

Ｏ

点恰好接触．求：

（1）从中心向外数第k

个明环所对应的空气薄膜的厚度

ek。

（2）第k

个明环的半径

rk（用

R，波长

λ

和正整数

k

表示，R

远大于上一问的ek）。

12．用波长为

λ

=

600

nm的光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气劈尖薄膜，劈尖角θ

=

2×10-4

rad．改变劈尖角，相邻两明条纹间距缩小了Dl

=

1.0

mm，求劈尖角的改变量Dθ。

13．用波长为λ的单色光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气劈尖，已知劈尖角为

θ．如果劈尖角变为

θ＇，从劈棱数起的第四条明条纹位移值

Dx

是多少？

14．用氦氖激光器发射的单色光（波长为

λ

=

6328

Å）垂直照射到单缝上，所得夫琅和费衍射图样中第一级暗条纹的衍射角为

5°，求缝宽度。

15．用波长为5893

Å的钠黄光垂直入射在每毫米有500

条缝的光栅上，求第一级主极大的衍射角。

16．一束具有两种波长

λ1

和

λ2的平行光垂直照射到一衍射光栅上，测得波长

λ1的第三级主极大衍射角和λ2的第四级主极大衍射角均为30°．已知

λ1

＝5600

Å，试问：

（1）光栅常数a

＋

b

=

?

（2）波长

λ2

=？

17．在单色光垂直入射的双缝夫琅禾费衍射实验中，双缝中心间距为d，每条缝的宽度为a，已知

d/a

=

4。试计算衍射图样中对应于单缝衍射中央明纹区域内干涉明条纹的数目。

18．一块每毫米有1200条缝的衍射光栅，总宽度为100

mm。求此光栅在波长

λ

=

600

nm的第2

级谱线附近可以分辨的最小波长差

△λ。

19．（1）在单缝夫琅和费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，λ1

=

4000

Å，λ2

=

7600Å。已知单缝宽度a

=

1.0×10-2

cm，透镜焦距f

=

cm。求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离。（2）若用光栅常数d

=

1.0×10-3

cm的光栅替换单缝，其他条件和上一问相同，求两种光第一级主级大之间的距离。

20．波长

λ

=

6000

Å的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为

30°，且第三级是缺级。

（1）光栅常数（a

+

b）等于多少？

（2）透光缝可能的最小宽度

a

等于多少？

（3）在选定了上述（a

+

b）和

a

之后，求在衍射角

-π/2

φ

π/2范围内可能观察到的全部主极大的级次。

21．在单缝衍射实验中，垂直入射光波长为

546.1

nm，缝宽为

0.10

mm，缝到屏的距离为0.50

m，求：(1)

中央明纹的宽度；

(2)

中央明纹中心到第三级暗纹中心的距离。

22．一衍射光栅，每厘米有200

条缝，每条透光缝宽为

a

=

2×10-3

cm，在光栅后放一焦距f

=

m的凸透镜，现以λ

=

600

nm的单色平行光垂直照射光栅，求：（1）透光缝

a的单缝衍射中央明纹宽度为多少？(2)

在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？

答案：

一、填空题

a

λ

j

l

D

1．6.03×10-4

2．2p(n

1)

e/l，5.06×10-6

3．2d/N

4．干涉或相干叠加

5．2l

d/l

参考解：

sinj

=

λ/a

和几何图，有

sinj

=

l/(2D)

∴l/(2D)

=

λ/a

a

=

2l

d/l

6．6；第一级明

7．自然光或（和）圆偏振光；线偏振光（完全偏振光）；部分偏振光或椭圆偏振光

8．tani0

=

n21（或tani0

=

n2/n1），i0，n21（或n2/n1）

9．4，1，暗

10．1.49×10-4

11．12．

13．14．1.48

15．凹，l/2

16．不变，减弱

17．906

Å

18．主极大（亮纹）的光强减小(因N减小)；主极大变密（因缝间距变大），缺级的级次变得更高（因

d/a

变大）。

19．7个暗环；3l；(11/4)l

20．2N/5；2N/L

21．答案如图

22．5l

/(2sin

q)

23．2.5

l

二、计算题

1.1.61

mm

解：设第五个明纹处膜厚为e，则有2ne

+

0.5λ

=

5λ

设该处至劈棱的距离为L，则有近似关系e

=

Lθ，由上两式得

2nLθ

=

9λ/2，L

=

9λ/4nθ

充入液体前第五个明纹位置

L1

=

9λ/4θ

充入液体后第五个明纹位置

L2

=

9λ/4nθ

充入液体前后第五个明纹移动的距离

DL

=

L2

L1

=

9λ(1

1/n)/4θ

=

1.61

mm

e2

e1

2.5.4×

10-3

rad；2.7×10-3

m

3.rk2

=

R1

R2

k

λ/(R2

R1)

（k

=

1，2，3…）

解：如图所示，第k

个暗环处空气薄膜的厚度

△e为

△e

=

e1

e2

由几何关系可得近似关系

e1

=

rk2/(2R1)，e2

=

rk2/(2R2)

第k

个暗环的条件为

2△e

=

kλ

∴rk2

=

R1

R2

k

λ/(R2

R1)

4.600

nm；428.6

nm

解：加强，2ne

+

0.5λ

=

kλ，λ

=

3000/(2k

1)

Å

k

=

1，λ1

=

3000

nm；

k

=

2，λ2

=

1000

nm；

k

=

3，λ3

=

600

nm；

k

=

4，λ4

=

428.6

nm；

k

=

5，λ5

=

333.3nm。

∴

在可见光范围内，干涉加强的光的波长是

λ

=

600

nm

和

λ

=

428.6

nm。

5.证：

由于

位相差

=

2π光程差/波长

所以

j

=

2π(dsinθ)/

λ

P点处合成的波振动

E

=

E1

+

E2

=

2E0cos(j/2)

sin(ωt

+

j/2)

=

EP

sin(ωt

+

j/2)

所以合成振幅

EP

=

2E0cos(j/2)

=

式中λ是光波长，是的最大值。

6.解：

(1)

Δx

=

2kDλ/d，∴

d

=

2kDλ/Δx，此处

k

=

∴

d

=

10Dλ/Δx

=

0.910

mm

(2)

共经过20个条纹间距，即经过的距离

L

=

20Dλ/d

=

mm

(3)

不变

7.解：

(1)

Dx

=

20Dλ/a

=

0.11ｍ

(2)

覆盖云玻璃后，零级明纹应满足

(n

1)e

＋

r1

=

r2

设不盖玻璃片时，此点为第k

级明纹，则应有

r2

r1

=

kλ

所以(n

1)e

=

kλ

k

=

(n

1)e/λ

=

6.96

≈７

零级明纹移到原第7

级明纹处。

8.解：

(1)

明环半径

cm

(2)

对于r

=

1.00

cm，=

50.5

故在OA

范围内可观察到的明环数目为50个。

9.解：

(1)

棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为

处是第二条暗纹中心，依此可知第四条暗纹中心处，即

A

处膜厚度。

∴

rad

(2)

由上问可知

A

处膜厚为

nm

=

750

nm

对于λ＇=

600

nm的光，连同附加光程差，在A

处两反射光的光程差为，它与波长λ＇之比为

所以

A

处是明纹

(3)

棱边处仍是暗纹，A

处是第三条明纹，所以共有三条明纹，三条暗纹。

10.解：空气劈尖时，间距

液体劈尖时，间距

D

∴

=

1.7×10-4

rad

11.解：(1)

第k

个明环，(2)

∵

∵

式中

ek

为第k

级明纹所对应的空气膜厚度

∵　ek

很小，ｅK，∴

可略去，得

∴

（k

=１，２，３…）

12.解：原间距

mm

改变后，mm

改变后，６×10-4

rad

改变量

4.0×10-4

rad

13.解：第四条明条纹满足以下两式：，即，即

第4

级明条纹的位移值为

（也可以直接用条纹间距的公式算，考虑到第四明纹离棱边的距离等于3.5个明纹间距。）

14.解：。

=

7.26×10-3

mm

15.解：

mm，λ

=

5893

Å，第一级衍射主极大：

∴

=

0.295

=

17.1°

16.解：(1)

由光栅衍射明纹公式得

3.36×10-4

cm

(2)

4200

Å

17.解：第1暗纹的衍射角

q，满足

双缝干涉的明纹满足

对于位于中央明纹内的干涉明纹。我们有

。因此

又因为，故

k

是

4的倍数的明纹缺失，所以在衍射的中央明纹区域内有7条干涉明纹：-3，-2，-1，0，1，2，3

18.解：光栅总缝数

(条)

分辨率，k

是光谱的级次。

可分辨的最小波长差为

nm

19.解：(1)

由单缝衍射明纹公式可知

（取

k

=

1）；

由于；

所以

设两第一级明纹之间距为

Dx

cm

(2)

由光栅衍射主极大的公式

且有

所以

cm

20.解：(1)

由光栅衍射主极大公式得

cm

(2)

若第三级不缺级，则由光栅公式得

由于第三级缺级，对应于最小可能的a，方向应是单缝衍射的第一级暗纹：，两式比较，得：

cm

(3)

（主极大），观察到的全部主极大的级次：0，±1，±2

21.解：(1)

cm；(2)

0.373

cm

22.解：(1)

0.06

m；(2)

共有k

=

0，±1，±2

等5个主极大。