大学物理简明教程第5章波动部分课后题.docx

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1、大学物理简明教程 第5章波动部分课后题振动部分 5. 2 解：根据题意可得A=1.2(cm)，T 判断初相位：x=那么cosj=12=2(s)，所以w=2pT=p(s) Acos(wt+j)，当t=0=时，x0=1.2cosj=0.6， ，jp3； 时，v=-wAsinj0，j=p3，反之，j=4p3波动部分 5.11 解：建立坐标，取波传播方向为x正方向。 w=根据波源振动方程为：y=410-3cos(240pt) 可得，波幅为：A=410-3；角频率为：w2pT=240p， ，周期为：T=2pw30120=8.310-3s u=lT，波长为：l=uT=0.25m/s波沿x轴正方向传播，波动

2、方程为：y=5.15 解：标准波动方程为 波源S1发出的波为：y1=410-3cos(240pt-8px) 2py=Acoswt+j-x l2pAcoswt-r1， lS1r1PS2r2引起的P点振动方程为：y1P 波源S2发出的波为：y2=Acos(wt-6p)=Acos(wt) p2p=Acoswt+-r22l， 引起的P点振动方程为：y2P =Acos(wt-10p)=Acos(wt) 两列波在P点做相同的振动，相位差为0 Dj=j2-j1-2p另一解法：相位差 l(r2-r1)=p2-2p9l4l=-4p=0 5.16 解：波函数的标准方程有 2p(ut-x)+jy(x,t)=Acos

3、l因为波沿x轴负方向传播，有： 当x=l4，y=-2pl2pAcosutut+j=Acos4ll得出：jp2，平面简谐波的表达式： 2ppl2p(ut+x)-y=Acos=Acosut+x-24llt=T的波形图和t=0的波形图有什么区别，没有初始波形图 5.18 解：入射波在原点处的振动方程 py入0=Acoswt-2反射波 0Lx入射波 入射波的波函数为：y入xp=Acoswt-u2入射波在L处的振动方程：y入LLp=Acoswt-u2反射存在半波损失，反射波在L处的振动方程： Lpy反L=Acoswt-+u2LLp=Acoswt-+uu2反射波在原点处的振动方程：y反0反射波函数为：y反

4、2Lxp=Acoswt-+uu2另解：入射波的波函数为：y入2pp=Acoswt-x- l22pp=Acoswt-L-l2入射波在L处的振动方程：y入L反射存在半波损失，反射波在L处的振动方程： 2ppy反L=Acoswt-L+l22p2pp=Acoswt-L-L+ll2反射波在原点处的振动方程：y反0反射波函数为：y反4p2pp=Acoswt-L+x+ll2波节位于：x= L-kl2(k=0,1,2,3,) 波腹位于：x=L-l-k42l(k=0,1,2,3,) 光的波动 5.21 解：在杨氏双缝干涉实验中，暗条纹中心距O点的距离为 1Dx=k+l2d(k=0,1,2,) 中央明纹两侧的第5

5、条暗纹，分别对应第4级暗纹和第-5级暗纹。 1Dx上=4+l2d， Dd1Dx下=-5+l2d1.20.310-3-3两纹间距为：Dx=x上-x下=9l=9-6l=22.7810可得入射波长为：l=0.632810=632.8(nm)，为红光 可见光的波长：红：620nm760nm 橙：592nm620nm 黄：578nm592nm 绿：500nm578nm青：464nm500nm 蓝：446nm 464nm紫：400nm446nm 5.22 解：光程差满足：d5 代入数据 (1.7-1.4)d=n2d-n1d=Nl=560010-9d=1010-6， (m) 5.24 解：分析两次反射都有半

6、波损失 考虑是垂直入射，两相干光的光程差为 d=2nd=(2k+1)l2n1=1.00n=1.38dn2=1.50反射光干涉相消，透射光得到加强 k=0时，薄膜厚度最小，d=l4n=50010-941.38=90.610-9(nm) 5.27 解：劈尖干涉时，相邻明纹或暗纹之间的距离为 L=Desinq=l2nsinql2nq=589.310-9-3本题求劈尖夹角，q=l2nL21.52510=3.8710-5(rad) 换算成秒：3.8710-523.1436060608 5.30 解：迈克尔逊干涉仪中，动镜平移的距离d与干涉条纹N的关系为 d=Nl2 代入数据：0.06310=63010-

7、9-3=200l2波长为：l(m)=630(nm) 5.34 解：单缝衍射明纹位置为 asinq=(2k+1)fl2al2， xk=ftanqfsinq=(2k+1)设为待测波长，0=600nm x3=(23+1)fl2a，x2=(22+1)fl02a 计算可得：l=428.6(nm) 位置相同说明，待测波长的第三级明纹和600nm波长的第二级明纹所对应的衍射角度相同，也可以根据明纹所对应的衍射角计算。 5.37 解：人眼的最小分辨角为：q 代入数据：q=1.22sinq=1.22-9lD-4lD=1.2255010310-3=2.2410(rad) 明视距离处的最小分辨距离： Dxmin=f

8、q=2.2410-40.25=5.610-5(m) -410m处的最小分辨距离：Dxmin=kl=fq=2.241010=2.2410-3(m) 5.39 解：光栅方程：dsinq 代入数据得：dsin30o-9=340010，d=d2d=240010k-9=2.410-6(m) 第二级明纹不出现，缺级：kk=2，da，k只能取1，da=2，a=a(k=1,2,3) -6=1.210(m) =1， 可能出现的全部明纹， 级数的最大值为：k考虑缺级现象：k=dsinq=kl，sinq=6， dak(k=1,2,3)，da=2，缺级为：2、4、6 可能看到的级数为：0、1、3、5级 5.42 解：

9、设自然光光强为I0，两个偏振片为P1和P2，插入的偏振片为P 两个偏振片时：经过P1，I 经过P2，I=1212I0 2oI0cos60=18I0=I1 插入一个偏振片后：经过P1，I 经过P，I经过P2，I=12I0cos3022=o12=I0 38I0 2o12I0cos30cos30o=932I0I1是已知量，可以用表示I0，得出插入一个偏振片后，透射光强为 I=94I1 5.44 解：反射光为线偏振光，说明入射角为布儒斯特角， 这时反射角与折射角垂直：i+r=90o，自然光入射角为58o 根据布儒斯特定律：tani=玻璃的折射率为：tan58on2n1，空气折射率取1 =n2=1.6