。一、选择题
1-5 DC(AB)CC 6-10 ADA(AA)B 11-15 CCBDC 16-20 BAAAD 21-25 CDDCB 二、填空题 1.1.5 2.9?10 3.
?4ld 3D4. 600nm, 0.244mm 5. 1.4 6.1mm
7. 相等 减小 增加
8.油膜前后两个表面反射的光 10.变小 11.
?4n2n,?
12:(1)4000条;(2)0.5mm;(3)5?10?5m。 13.上凸 14.
D? nd
三、计算题
1、杨氏双缝的间距为0.2mm,距离屏幕为1m,求:(1)若第一级明纹距离为2.5mm,求入射光波长。(2)若入射光的波长为6000A,求相邻两明纹的间距。
xdL??x?k?kL,将d?0.2mm,L?1m,x1?2.5mm,k?1代d解:(1)由,有:
2.5?10?3?0.2?10?3???5.0?10?7m1入,有:;即波长为:??500nm; D?1?6?10?7??x???3mm?3d0.2?10(2)若入射光的波长为6000A,相邻两明纹的间距:。
2、 用白光照射杨氏双缝,已知d=1.0mm,D=1.0 m,设屏无限大。求: (1)?=500 nm的光的第四级明纹位置及明纹间距;(2) ?=600 nm的光理论上在屏上可呈现的最大级数;(3) ?1=500 nm和?2=600nm的光在屏上什么位置开始发生重叠?
解:(1) 明条纹中心位置 x??kD? (k?0,1,2,d),相邻明条纹的间距为?x?D ?,d将k =4,?=500 nm,d=1.0mm,D=1.0 m代入,得x??2mm,?x?0.5mm. (2)从两缝发出的光到达屏幕上某点的形成干涉明纹的光程差应满足dsin??k?,
??90?时,可算出理论上的最大级次k?d??1666条。
(3)发生条纹重叠时满足k1?1?k2?2,所以k1?6或k2?5时条纹开始发生第一次重叠,重叠位置为x??k
3、 在双缝干涉实验中,波长λ=5500?的单色平行光垂直入射到缝间距d=2×10-4m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的云母片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处?
解:(1)x??k所以?x?201D?9?500?10??3mm。 ?=?6??3d1?10D?,k=10 dD?=0.11mm d(2)覆盖云母片后,零级明纹应满足:
r2??(r1?e)?ne??0
设不盖玻璃片时,此点为第 k 级明纹,则应有
r2?r1?k?
所以 (n?1)e?k?
零级明纹移到原第 7 级明纹处.
4、 一平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜(折射率为1.30)上,油膜覆盖在玻璃板(折射率为1.50)上。若单色光的波长可由光源连续可调,可观察到500nm和700nm这两个波长的光在反射中消失,而这两波长之间无别的波长发生相消,求此油膜的厚度。
解法一: 光在油膜上下表面的反射无半波损失,故由薄膜公式有
k?(n?1)e??6.96?71?反=2en2=(k+)?
2当?1=500nm时,有 2en2=(k1+
1)?1 (1) 2当?2=700nm时,有
2en2=(k2+
1)?2 (2) 2由于500nm和700nm这两个波长之间无别的波长发生相消,故k1、 k2为两个连续整数,且k1> k2,所以
k1= k2+1 (3)
由式(1) (2) (3)解得: k1=3, k2=2
可由式(1)求得油膜的厚度为
1(k1?)?1-42=6731?=6.731×10mm e?2n2n?1.5解法二:因为油膜(n油?1.3)在玻璃(玻)上,所以不考虑半波损失,由反射相
消条件有:
2n油e?(2k?1)?2,k?1,,2
?1?2ne?(2k1?1)??油2??2k1?1?27??1?500nm?2?2ne?(2k?1)???2油??700nm2k?1?51?2?2?2当?时,?,
?1??2k1?k2因为,所以,又因为
?1与
?2之间不存在?'以满足
2n油e?(2k?1)k1?4k2?3?'2式,
;
即不存在
k2?k'?k1的情形,所以
k1、
k2应为连续整数,可得:,
e?油膜的厚度为:
2k1?14n油?1?6.73?10?7m。
5、两块平板玻璃构成一空气劈尖,长L=4cm,一端夹住一金属丝,如图所示,现以波长??589nm的钠光垂直入射。
(1)若观察到相邻明纹(或暗纹)间距l=0.1mm,求金属丝的直径d=?
(2)将金属丝通电,受热膨胀,直径增大,此时,从劈尖中部的固定点观察,发现干涉条纹向左移动了2条,问金属丝的直径膨胀了多少?
解:(1)空气劈尖干涉时相邻明纹间距离l对应的厚度差为
k l θ L
k+1 dL?,由图所示的两个相似直角三角形,有?
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第三单元 光的干涉答案)汇编
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