大学物理光学习题和解答

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1、光学习题和解答习题十六16.1从一狭缝透出的单色光经过两个平行狭缝而照射到120cm远的幕上，若此两狭缝相距为0.20mm，幕上所产生干涉条纹中两相邻亮线间距离为3.60mm，则此单色光的波长以mm为单位，其数值为(A);(B);(C);(D)。答案：(B)16.2用波长为650nm之红色光作杨氏双缝干涉实验，已知狭缝相距m，从屏幕上量得相邻亮条纹间距为1cm，如狭缝到屏幕间距以m为单位，则其大小为(A)2;(B)1.5;(C)3.2;(D)1.8。答案：(B)16.3波长为mm单色光垂直地照到尖角很小、折射率为1.5的玻璃尖劈上。在长度为1cm内可观察到

2、10条干涉条纹，则玻璃尖劈的尖角为(A);(B);(C);(D)。答案：(D)16.4在一个折射率为1.50的厚玻璃板上，覆盖着一层折射率为1.25的丙酮薄膜。当波长可变的平面光波垂直入射到薄膜上时，发现波长为6000nm的光产生相消干涉。而700nm波长的光产生相长干涉，若此丙酮薄膜厚度是用nm为计量单位，则为(A)840;(B)900;(C)800;(D)720。答案：(A)16.5当牛顿环装置中的透镜与玻璃之间充以液体时，则第十个亮环的直径由1.40cm变为1.27cm，故这种液体的折射率为(A)1.32;(B)1.10;(C)1.21;(D)1.4

3、3。参考答案：(C)16.6借助于玻璃表面上所涂的折射率为n=1.38的透明薄膜，可以减少折射率为的玻璃表面的反射，若波长为5000的单色光垂直入射时，为了实现最小的反射，问此透明薄膜的厚度至少为多少？(A)50;(B)300;(C)906;(D)2500;(E)10500。答案：(C)16.7在双缝干涉实验装置中，用一块透明簿膜()覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第四级明条纹移到原来的原零级明纹的位置。如果入射光的波长为500nm，试求透明簿膜的厚度。解：加上透明簿膜后的光程差为：因为第四级明条纹是原零级明纹的位置：，得到：16.8在白光的照射下，我们通

4、常可以看到呈彩色花纹的肥皂膜和肥皂泡，并且当发现黑色斑纹出现时，就预示着泡膜即将破裂，试解释这一现象。16.9在单色光照射下观测牛顿环的装置中，如果在垂直于平板的方向上移动平凸透镜，那么，当透镜离开或接近平板时，牛顿环将发生什么变化？为什么？16.10白光垂直照射到空气中一厚度为380nm的肥皂膜上。设肥皂膜水的折射率为1.33。试问该膜呈现什么颜色？解：从肥皂膜表面反射的两光线的光程差为：当时，反射光加强，有亮纹出现：由于白光波长范围在：～即：得到：，（红），（紫）因此肥皂膜上呈现紫红色。16.11白光垂直照射到空气中一厚度为500nm折射率为1.50的

5、油膜上。试问该油膜呈现什么颜色？解：从油膜表面反射的两光线的光程差为：当时，反射光加强，有亮纹出现：即：得到：，（橙），（紫）因此油膜上呈现紫橙色。16.12在折射率为的棱镜表面涂一层折射率为增透膜。为使此增透膜适用于550nm波长的光，增透膜的厚度应取何值？解：若使透镜的投射光增强，则反射光应该通过干涉而相消，由于两次反射都有半波损失，则光程差为：由干涉相消的条件：得到：因此当薄膜厚度为的奇数倍时，反射光相消，透射光增强。16.13有一空气劈尖，用波长为589nm的钠黄色光垂直照射，可测得相邻明条纹之间的距离为0.1cm，试求劈尖的尖角。解：空气劈尖两相

6、邻明纹空气间距为：相邻明纹间距与其空气间距存在关系：因此：16.14一玻璃劈的末端的厚度为0.005cm，折射率为1.5。今用波长为700nm的平行单色光，以入射角为角的方向射到劈的上表面。试求：(1)在玻璃劈的上表面所形成的干涉条纹数目；(2)若以尺度完全相同的由两玻璃片形成的空气劈代替上述玻璃劈，则所产生的条纹的数目为多少？解：（1）玻璃劈的光程差为：，当时，厚度为处出现明条纹：相邻明纹之间的空气间距为：因此能够出现的干涉条纹数为：（2）若为空气劈尖，光程差为：，，当时，厚度为处出现明条纹：相邻明纹之间的空气间距为：因此能够出现的干涉条纹数为：16.1

7、5题图16.15为一干涉膨胀仪的示意图。与二平面玻璃板之间放一热膨胀系数极小的熔石英环柱，被测样品放置于该环柱内，样品的上表面与板的下表面形成一空气劈，若以波长为的单色光垂直入射于此空气劈，就产生等厚干涉条纹。设在温度为时，测得样品的高度为，温度升高到时，测得的样品的高度为，并且在此过程中，数得通过视场的某一刻线的干涉条纹数目为。设环柱的高度变化可以忽略不计。求证：被测样品材料的热膨胀系数为：。题图16.15解：热膨胀系数是指温度每升高时材料长度的相对伸长量，即楔形空气层可视为一个空气劈尖，若时刻线正对准级亮纹，则满足：温度升高，样品伸长，空气层厚度减少，

8、视场中条纹移动。当时刻线对准级亮纹，则满足：则有：空气层厚度的减少