大学物理习题课 光学=zyh课件.ppt

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1、光学部分习题课,几何光学,光的直线传播、反射、折射、全反射光程相同时间内光在真空中走过距离费马原理光沿着光程（时间）为极值的路径传播单球面傍轴成像 球面反射成像 球面折射成像 薄透镜成像,一、光的相干性,（1） 光的电磁理论,（2）光的干涉,相干波源: 频率相同.振动的方向相同.有恒定的相位差,合振幅：,合强度：,（3）相干光的获得,分波前法、分振幅法,干涉条纹的反衬度（可见度）的定义,（4）杨氏双缝干涉,条纹间距,明纹,暗纹,（5）洛埃镜干涉（半波损失）,（6）干涉应用,薄膜干涉,等厚干涉,等倾干涉,增透膜、增反膜、劈尖干涉、牛顿环、麦克尔逊干涉仪,二、光的衍射,（1）光的衍射现象波动性,（

2、2）衍射的理论基础：惠更斯菲涅尔原理,（3）单缝夫琅和费衍射,波带法,（4）圆孔的夫琅和费衍射,爱里斑的半角宽度,爱里斑的直径,（5）光栅的夫琅和费衍射（单缝衍射+多缝干涉）,相邻缝对应的点光源的光程差,出现亮条纹,缺级现象,当以上两个条件都满足时，出现缺级现象,三、光的偏振,（1）分类,线偏振光,自然光,部分偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光,(2)如何获得偏振光,利用双色性 马吕斯定律,利用反射折射 布儒斯特定律,利用双折射 尼科尔棱镜,(3)偏振光的干涉,2mm,0.4m,1.5m,1、光源S到观察屏的距离为1.5m，到洛埃镜面的垂直距离为2mm。洛埃镜的长度为40cm，置于光源和屏之间的中央

3、。（1）若光波波长为500nm，问条纹间距是多少？（2）确定屏上可以看见条纹区域的大小，此区域共有几条条纹？,（1）,（2）,6、 波长为,的He-Ne激光垂直地投射到缝宽,为,的狭缝上，现有一焦距,的凸透镜，置于狭缝后面，试求：,（1）由中央亮条纹的中心到第一级暗纹的角距离。（2）在透镜的焦平面上所观察到的中央亮条纹的线宽度。,（1）根据单缝衍射的暗纹位置公式,当,时,由于 很小，可认为,（2）由于 十分小，故第一级暗纹到中央亮条纹中心的距离为,因此中央亮条纹的宽度,7、如图所示的弗朗和费单缝衍射装置，将单缝宽度a稍稍变窄，同时使会聚透镜L沿着y轴正方向作微小平移（单缝与屏幕位置不动），则屏

4、幕C上的中央衍射条纹将如何变化？,(A)变宽，同时向上移动； (A)变宽，同时向下移动； (C)变宽，不移动； (D)变窄，同时向上移动；(E)变窄，不移动,条纹宽度：,A变小，中央明纹变宽。,所以，答案：A,透镜上移,光心、光轴、焦点上移,中央条纹上移,8、 一双缝，缝间距d=0.10mm，缝宽a=0.02mm，用波长480nm的平行单色光垂直入射该双缝，双缝后放一焦距为50cm的透镜，试求：（1）单缝衍射中央亮纹的宽度；（2）透镜焦平面处屏上干涉主极大条纹的间距；（3）单缝衍射的中央包线内有多少条干涉的主级大。,（1）单缝衍射的两个第一级暗条纹中心间距离为中央明条纹的宽度 中央亮条纹的半角宽度,中央亮纹的宽度,（2）透镜焦平面处屏上干涉主极大条纹的间距,很小,条纹角间距,条纹间距,（3）单缝衍射的中央包线内共有9条干涉主极大，两端处出现缺级,11、 用相互平行的一束自然光和一束线偏振光构成的混合光垂直照射在一偏振片上，以光的传播方向为轴旋转偏振片时，发现透射光强的最大值为最小值的5倍，试求入射光中自然光强 与线偏振光强 I 之比值。,解：自然光通过偏振片后光强为,线偏振光通过偏振片后最大光强为,，最小光强为零。,