【物理学导论-波动与光学】光学讨论课

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1、1.如图示双缝干涉装置，分析干涉条纹的情况。（1）P1P2；自然光屏偏振片P2偏振片P1（2）P1P2；（3）P1P2，紧贴P1后放一光轴与P1成45角的1/2波片。答案：（1）两束光不相干，没有干涉条纹。（2）有干涉条纹，强度较无P1、P2时减半。（3）两束光不相干，没有干涉条纹。思考：在以上情况中，双缝前再放一块与P1、P2成45角的偏振片P，情况如何？2.指出下图各区中光的偏振态和光强。答案：①区：④区：③区：②区：自然光，圆偏振光，光强为I0。线偏振光，光强为I0/2。线偏振光，光强为(I0/2

2、)cos2。光强仍为(I0/2)cos2。I0CP1CP2P2P1/4片4545/4片①②③④3.已知双缝：=5500ÅD=3md=3.3mm求：(1)条纹间距;(2)S2后插入厚l、折射率为n的玻璃片，条纹如何移动，k级条纹移动的距离。解：(1)条纹间距xDdr1r2oS1S2xn,l定性判断插玻璃片后条纹怎样移动(向上?向下?)(2)插玻璃片“-”示条纹向下移动k级条纹位置利用得光程差k级条纹原位置(未插玻璃片时)k级条纹移动的距离·oBRxd0Aee4.如图，A---平玻璃片

3、；B---平凹柱面透镜空气膜最大厚度为d0，、R已知，观察反射光干涉条纹求：(1)条纹形状及分布；(2)明、暗纹的x值BRxd0A·oee分布：内稀外密(7条)如d0=(7/4)画出明条纹分布(疏密、条数)直条纹明纹解：(1)条纹形状：条纹数：7条，它们所对应的空气膜的厚度e分别为(自左至右)两反射光的光程差(2)明暗条纹距中轴线的距离x明纹：=k由图得得暗纹：5.肥皂膜干涉已知：膜呈黄色(=5500Å)n=1.32如图观察反射光条纹求：(1)膜的最小厚度;(2)在与法线成60的方向观察，膜的颜

4、色；(3)白光垂直照射，膜呈什么颜色？r··12ennn>nii(1)中i=30解：(1)膜最小厚度：两反射光的光程差加强条件r··12ennn>nii(1)中i=30由i=30;=5500Å;n=1.32;n=1，并取k=1，得emin=1.2310-7m(2)膜最小厚度(白光照射)将i=60;n=1.32;n=1，k=1代入前式得=4880Å青色(3)白光垂直照射12ennn>n(k=1,2,3,….)得取k=1黄色6.单缝衍射已知：缝宽a=0.55mm；焦距f=50c

5、m；白光照射；x=1.5mm处出现明纹极大。求：(1)上述明纹级次；相应的入射光波长；(2)相应的半波带的数目axx·oLfaxx·oLf解：(1)明纹级次、波长明纹条件(k=1,2,3,...)取k=2,2=6600Å；k=3,3=4714Å；(2)单缝所在处被分成的半波带数目为(2k+1)个k=2时，半波带数目为5；k=3时，半波带数目为7；有7.设计光栅白光照射在30衍射方向上有6000Å的二级主极大且能分辨=0.05Å的两谱线30方向上看不到4000Å的三级主极大求：d、a、b、N及光栅总

6、宽度。由光栅方程：dsin=k有解：(1)(2)由分辨率：kNR=D=ll有N=6104条N=6104条光栅总宽度：l=Nd=14.4cm(3)在=30方向，欲使=4000Å的三级主极大缺级，则应使30方向为单缝衍射的暗纹，如是第一级暗纹，则有asin30=得a=/sin30=8000Åb=d-a=16000ÅIsin0单缝衍射轮廓线光栅衍射光强曲线=4000Åsin30Isin0单缝衍射轮廓线光栅衍射光强曲线=6000Åsin30sin48.68.线偏振光和自然光混合

7、，透过旋转的偏振片，Imax是Imin的5倍，求I线与I自.解：自然光可分解为两束相互垂直的线偏振光I自/2I自/2I线得I线=2I自有I线=(2/3)I总;I自=(1/3)I总9.线偏振光通过偏振片如图，如要求透射光的振向和入射光的振向垂直，且透射光强最大，图中、的关系是什么？由题意=90解：由马吕斯定律I1=I0cos2I2=I1cos2(-)入射光I0P1P2透射光I2I1得I2=(1/4)I0sin22欲I2最大，需sin2=1，即需=45p1A0A2A1p2振幅矢量图10

8、.石英劈尖等厚条纹装置如图石英等厚条纹已知none推导条纹间距