第一篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(光學(xué)部分)思考題

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（光學(xué)部分）思考題

一、《用牛頓環(huán)干涉測(cè)透鏡的曲率半徑》實(shí)驗(yàn)

1、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的主要注意事項(xiàng)有哪些？視差。豎直叉絲要與測(cè)量方向想垂直。為防止回程誤差。在實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)顯微鏡的叉絲始終沿一個(gè)方向前進(jìn)。干涉環(huán)兩側(cè)的序數(shù)不能出錯(cuò)，要防止儀器瘦震動(dòng)而引起的誤差。

2、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡物鏡下方的玻璃片G有何作用？實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)如何調(diào)節(jié)？如果G的方向錯(cuò)誤將會(huì)如何？

3、哪些情況會(huì)使干涉條紋的中心出現(xiàn)亮斑？ 牛頓環(huán)接觸點(diǎn)上有灰塵或者油漬。在薄膜厚度為半波長(zhǎng)的半整數(shù)倍什么情況下是亮的4、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡載物臺(tái)下方的反光鏡要作如何調(diào)節(jié)？為什么？關(guān)掉、因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)不需要光源從下射入。

5、牛頓環(huán)儀為什么要調(diào)節(jié)至松緊程度適當(dāng)？太緊。透鏡將發(fā)生形變，測(cè)得的曲率半徑將偏大，太松。受震動(dòng)時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)跑動(dòng)。無法實(shí)驗(yàn)。

6、視差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？你是如何消除視差的？視差的存在會(huì)增大標(biāo)尺讀數(shù)的誤差若待測(cè)像與標(biāo)尺（分劃板）之間有視差時(shí)，說明兩者不共面，應(yīng)稍稍調(diào)節(jié)像或標(biāo)尺（分劃板）的位置，并同時(shí)微微晃動(dòng)眼睛，直到待測(cè)像與標(biāo)尺之間無相對(duì)移動(dòng)即無視差。

7、在實(shí)驗(yàn)過程中你是如何避免回程誤差的？顯微鏡下旋后再上旋，由于齒輪沒有緊密咬合，造成刻度出現(xiàn)偏差。避免回程誤差就是說一次測(cè)量?jī)?nèi)只能一直向上或向下

二、《用掠入射法測(cè)定液體的折射率》實(shí)驗(yàn)

1、分光計(jì)的調(diào)節(jié)主要分為哪些步驟？

2、分光計(jì)的望遠(yuǎn)鏡應(yīng)作何調(diào)節(jié)？

3、分光計(jì)為什么要設(shè)置兩個(gè)游標(biāo)？測(cè)量之前應(yīng)將刻度盤及游標(biāo)盤作何調(diào)節(jié)？為什么？

4、用分光計(jì)測(cè)定液體的折射率實(shí)驗(yàn)，有哪些注意事項(xiàng)？

5、調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，請(qǐng)說明三棱鏡應(yīng)如何如何放置，為什么要這樣做？

6、用分光計(jì)測(cè)量液體的折射率的過程中，哪些部件（或器件）應(yīng)固定不能動(dòng)？

7、分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求是什么?

第二篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(光學(xué)部分)復(fù)習(xí)資料

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（光學(xué)部分）復(fù)習(xí)資料

一、《用牛頓環(huán)干涉測(cè)透鏡的曲率半徑》實(shí)驗(yàn)

1、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡物鏡下方的玻璃片G有何作用？實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)如何調(diào)節(jié)？如果G的方向錯(cuò)誤將會(huì)如何？10%

答：a、起到調(diào)節(jié)光路的作用，即起到反射和透射的作用。

b、實(shí)驗(yàn)時(shí)將玻璃片調(diào)成相對(duì)于光源來說跟水平方向成45度角，然后將 它的角度慢慢增大，直到出現(xiàn)明亮的視場(chǎng)。

c、將不能產(chǎn)生干涉，看不到干涉條紋。

2、在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中你是如何避免回程誤差的？

答：A、采用單方向測(cè)量；B、十字叉絲應(yīng)移到要測(cè)量的第一個(gè)數(shù)據(jù)后面一級(jí)的干涉暗條紋處，然后再往回測(cè)量；C、測(cè)量過程中若超過了頭，必須退回一級(jí)，再緩慢前進(jìn)重新測(cè)量該數(shù)據(jù)。

3、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)顯微鏡載物臺(tái)下方的反光鏡要作如何調(diào)節(jié)？為什么？5% 答：a、應(yīng)將它關(guān)掉。

b、如果有光線經(jīng)反光鏡反射進(jìn)入牛頓環(huán)，將會(huì)使干涉條紋變模糊甚至看不到。

4、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的主要注意事項(xiàng)有哪些？

答：A、防止震動(dòng)；B、防止回程誤差；C、干涉條紋系數(shù)不要數(shù)錯(cuò)。

5、如果R?864.50mm，UC(R)?7.15mm，下面的結(jié)果報(bào)道哪一個(gè)是正確的？（B）

A、R=（864.5±7.2）mmB、R=（864±8）mm

C、R=（865±7）mmD、R=（865±8）mm

二、《用掠入射法測(cè)定液體的折射率》實(shí)驗(yàn)

1、分光計(jì)是用來 將 讀值平面、觀察平面、待測(cè)光路平面 此三個(gè)平面調(diào)節(jié)成相互平行，否則，測(cè)量得角度將與實(shí)際角度有些差異，即引入系統(tǒng)誤差。

2、用分光計(jì)測(cè)液體的折射率實(shí)驗(yàn)，在三棱鏡的滴入待測(cè)液體，應(yīng)將毛玻璃的 毛面 與三棱鏡的 光面 相結(jié)合，液層中不能含有 氣泡。

3、用分光計(jì)為什么要設(shè)置兩個(gè)游標(biāo)？測(cè)量之前應(yīng)將刻度盤及游標(biāo)盤作何調(diào)節(jié)？為什么？

答：a、為了消除刻度盤的度盤中心和儀器轉(zhuǎn)軸之間的偏心差。

b、將度盤的0o線置于望遠(yuǎn)鏡下，兩個(gè)游標(biāo)的“0”的連線應(yīng)與準(zhǔn)直管垂直。

c、可以減少在測(cè)角度時(shí)，0o線通過游標(biāo)引起的計(jì)算上的不方便。

第三篇：大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)感想 光學(xué)（推薦）

光學(xué)在生活中的應(yīng)用

光學(xué)技術(shù)在日常生活許多領(lǐng)域扮演著一個(gè)突出的角色，以愈發(fā)聰明的方法和燈具，確保效果更好、更加節(jié)能的照明。工業(yè)生產(chǎn)中的激光處理材料，光學(xué)感應(yīng)和光學(xué)通信技術(shù)，以及顯示器技術(shù)，這些都只是對(duì)于我們現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境日益重要的一些光學(xué)技術(shù)范例。光學(xué)是充滿神秘和應(yīng)用價(jià)值的海洋。

上周三下午我們很有興趣的參加了光學(xué)的物理演示實(shí)驗(yàn)課。老師耐心的講解各種有趣的光學(xué)現(xiàn)象和小應(yīng)用，不僅讓我們探索了奇妙的光學(xué)現(xiàn)象，還了解熟悉了其中的物理原理，讓我們突然了解到生活中各個(gè)地方都有光學(xué)的身影?？此普鎸?shí)其實(shí)虛擬的“方塊”是虛擬三維立體成像，有趣的夜視儀，“真實(shí)”的火焰，熟悉的電子滾動(dòng)屏，其實(shí)是利用了視覺暫留原理，在一塊凹面鏡前竟然能夠自己握手，是運(yùn)用了其成像原理。最印象深刻的是顯微鏡下紙幣的條紋中竟出現(xiàn)了幾行字母，可見光學(xué)在防偽方面有了非常好的應(yīng)用。

光學(xué)在生活中還有很多很多的應(yīng)用。例如：LED顯示屏的應(yīng)用，給夜晚增添了許多色彩和魅力；防盜的門鏡利用凸透鏡、凹透鏡光學(xué)性能將其組合，使得門內(nèi)可見門外，而門外不可見門內(nèi)；光學(xué)顯微鏡利用兩片凸透鏡放大實(shí)物的像；望遠(yuǎn)鏡是一種利用凹透鏡和凸透鏡觀測(cè)遙遠(yuǎn)物體的光學(xué)儀器；光纖傳導(dǎo)運(yùn)用光的全反射原理，大大提高信號(hào)傳遞質(zhì)量效率；特別刺激的3D電影，利用光的偏振性，使人身臨其境；還有其他各種光學(xué)器件在人們平時(shí)的生活、醫(yī)療、工作、科研中都起著至關(guān)重要的角色。小到我們手機(jī)里的光電成像器件，大到宇宙望遠(yuǎn)鏡，可以說現(xiàn)在無論走到哪里都能看到光學(xué)的影子。

光學(xué)技術(shù)覆蓋到廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。涉及光的產(chǎn)生、傳輸、測(cè)量和一般應(yīng)用。它們的潛在市場(chǎng)巨大已經(jīng)超越了半導(dǎo)體電子品的市場(chǎng)?，F(xiàn)在全世界光學(xué)領(lǐng)域的總產(chǎn)值約為1300億歐元預(yù)計(jì)在2013年之前會(huì)增長(zhǎng)到4000億歐元?？梢姽獾膽?yīng)用性價(jià)值十分巨大。

光學(xué)與我們的生活息息相關(guān)。通過這次物理演示實(shí)驗(yàn)課，讓我們激發(fā)了對(duì)光學(xué)的興趣，增長(zhǎng)了光學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，有了更多的思考和想法。最重要的是讓我們感受到物理的趣味性和應(yīng)用實(shí)踐的重要性。所以，我們要學(xué)會(huì)把自己的知識(shí)投入到生活應(yīng)用中去，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的真正魅力。

第四篇：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告思考題

實(shí)驗(yàn)十三

拉伸法測(cè)金屬絲的揚(yáng)氏彈性摸量

【預(yù)習(xí)題】

1．如何根據(jù)幾何光學(xué)的原理來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系？如何調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡？

答：（1）根據(jù)光的反射定律分兩步調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系。第一步：調(diào)節(jié)來自標(biāo)尺的入射光線和經(jīng)光杠桿鏡面的反射光線所構(gòu)成的平面大致水平。具體做法如下：①用目測(cè)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和光杠桿大致等高。②用目測(cè)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下的高低調(diào)節(jié)螺釘，使望遠(yuǎn)鏡大致水平；調(diào)節(jié)光杠桿鏡面的仰俯使光杠桿鏡面大致鉛直；調(diào)節(jié)標(biāo)尺的位置，使其大致鉛直；調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡上方的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)使望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直光杠桿鏡面。第二步：調(diào)節(jié)入射角（來自標(biāo)尺的入射光線與光杠桿鏡面法線間的夾角）和反射角（經(jīng)光杠桿鏡面反射進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的反射光與光杠桿鏡面法線間的夾角）大致相等。具體做法如下：沿望遠(yuǎn)鏡筒方向觀察光杠桿鏡面，在鏡面中若看到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，則入射角與反射角大致相等。如果看不到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，可微調(diào)望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺組的左右位置，使來自標(biāo)尺的入射光線經(jīng)光杠桿鏡面反射后，其反射光線能射入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。

（2）望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)：首先調(diào)節(jié)目鏡看清十字叉絲，然后物鏡對(duì)標(biāo)尺的像（光杠桿面鏡后面2D處）調(diào)焦，直至在目鏡中看到標(biāo)尺清晰的像。

2．在砝碼盤上加載時(shí)為什么采用正反向測(cè)量取平均值的辦法？

答：因?yàn)榻饘俳z彈性形變有滯后效應(yīng)，從而帶來系統(tǒng)誤差。

【思考題】

1．光杠桿有什么優(yōu)點(diǎn)？怎樣提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度？

答：（1）直觀、簡(jiǎn)便、精度高。

（2）因?yàn)椋?，所以要提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度，應(yīng)盡可能減小光杠桿長(zhǎng)度（光杠桿后支點(diǎn)到兩個(gè)前支點(diǎn)連線的垂直距離），或適當(dāng)增大D（光杠桿小鏡子到標(biāo)尺的距離為D）。

2．如果實(shí)驗(yàn)中操作無誤，得到的數(shù)據(jù)前一兩個(gè)偏大，這可能是什么原因，如何避免？

答：可能是因?yàn)榻饘俳z有彎曲。避免的方法是先加一兩個(gè)發(fā)碼將金屬絲的彎曲拉直。

3．如何避免測(cè)量過程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠(yuǎn)鏡范圍？

答：開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)標(biāo)尺的高低，使標(biāo)尺的下端大致與望遠(yuǎn)鏡光軸等高，這樣未加砝碼時(shí)從望遠(yuǎn)鏡當(dāng)中看到的標(biāo)尺讀數(shù)接近標(biāo)尺的下端，逐漸加砝碼的過程中看到標(biāo)尺讀數(shù)向上端變化。這樣就避免了測(cè)量過程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠(yuǎn)鏡范圍。

實(shí)驗(yàn)十四

冰的熔解熱的測(cè)定

【思考題】

1．設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定量熱器的水當(dāng)量。

答：用混合法，將質(zhì)量分別為、，溫度分別為、的兩份水放入量熱器里混合，熱平衡方程式，式中

為量熱器的水當(dāng)量（、分別為量熱器的質(zhì)量和材料的比熱容），為溫度計(jì)的水當(dāng)量，為水的比熱容，測(cè)出各溫度和質(zhì)量即可求出。

2．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，操作時(shí)應(yīng)注意哪些問題？

答：（1）在測(cè)量量熱器質(zhì)量時(shí)注意使量熱器干燥。

（2）加入熱水的溫度不超過室溫10℃，水量為量熱器的五分之二

（3）加冰前讀出熱水的溫度

（4）冰塊大小合適，應(yīng)該是熔化的冰，但表面用紙吸干水。

（5）加冰后攪動(dòng)冰塊，仔細(xì)觀察混合后混度的變化，讀出最低溫度。

實(shí)驗(yàn)十五

牛頓環(huán)和劈尖干涉

【預(yù)習(xí)題】

1．何為等厚干涉?

答：對(duì)分振幅薄膜干涉，當(dāng)入射角一定、入射光波波長(zhǎng)一定，光程差僅是膜厚e的函數(shù)，干涉條紋是厚度相同點(diǎn)的軌跡時(shí)，這樣的干涉為等厚干涉。

2．如何正確調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡?

在測(cè)量中怎樣避免空程誤差?

答：先將顯微鏡降到靠近牛頓環(huán)裝置附近,然后慢慢而又小心地自下而上調(diào)節(jié)鏡筒,直至看到清晰的牛頓環(huán)為止。在測(cè)量中為了避免空程誤差，應(yīng)作到兩點(diǎn)：①先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪向右側(cè)(或向左側(cè))移動(dòng),將顯微鏡的十字叉絲超過第35條暗紋(到40條),然后再退到35條暗紋,進(jìn)行測(cè)量；②測(cè)量中

讀數(shù)顯微鏡只向一方向移動(dòng)，中途不可倒退。

3．測(cè)量牛頓環(huán)直徑時(shí)要注意哪些問題?

答：應(yīng)注意兩點(diǎn)：①

在測(cè)量中，測(cè)微鼓輪只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，否則會(huì)產(chǎn)生空程誤差.②

測(cè)量牛頓環(huán)直徑時(shí),注意左右兩側(cè)環(huán)紋不要數(shù)錯(cuò),且十字叉絲縱絲對(duì)準(zhǔn)暗紋中心，防止工作臺(tái)震動(dòng)。

【思考題】

1．若把牛頓環(huán)倒過來放置,干涉圖形是否變化?

答：不變。

2．在測(cè)量牛頓環(huán)直徑時(shí),若實(shí)際測(cè)量的是弦,而不是牛頓環(huán)直徑,對(duì)結(jié)果有何影響?

答：沒有影響。

3．實(shí)驗(yàn)中如何使十字叉絲的水平絲與鏡筒移動(dòng)方向平行?若與鏡筒移動(dòng)方向不平行,對(duì)測(cè)量有何影響?

答：測(cè)量過程中如何豎叉絲始終與干涉圓環(huán)相切則十字的水平絲與鏡筒移動(dòng)方向平行，若不是，則須調(diào)節(jié)目鏡叉絲的方位。若與鏡筒移動(dòng)方向不平行,干涉圓環(huán)直徑的測(cè)量將產(chǎn)生誤差。

4．牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋有何相同和不同之處?

為什么?

答：牛頓環(huán)和劈尖干涉條紋有何相同為都是等厚干涉。不同之處為牛頓環(huán)的干涉條紋為明暗相間的同心圓，相鄰條紋間距不等；劈尖的干涉條紋為明暗相間的直條紋，且相鄰條紋間距相等。因?yàn)榕ｎD環(huán)和劈尖干涉條紋都是厚度相同點(diǎn)的軌跡，牛頓環(huán)厚度相同點(diǎn)的軌跡是圓，劈尖厚度相同點(diǎn)的軌跡是直線。

5．用什么方法來鑒別待測(cè)光學(xué)面為平面、球面和柱面?

球面是凸球面還是凹球面?

如何鑒別?

答：將一平晶置于待測(cè)光學(xué)面上，當(dāng)（1）待測(cè)光學(xué)面為平面時(shí)，干涉條紋為明暗相間的直條紋，且相鄰條紋間距相等；（2）待測(cè)光學(xué)面為球面時(shí)，干涉條紋為明暗相間的同心圓；（3）待測(cè)光學(xué)面為柱面時(shí)，干涉條紋為明暗相間的直條紋，條紋對(duì)稱于平面和柱面的交線，相鄰條紋間距不等。（4）當(dāng)輕按球面，干涉圓環(huán)向外擴(kuò)張時(shí)球面是凸球面；干涉圓環(huán)向內(nèi)收縮時(shí)球面是凹球面。

實(shí)驗(yàn)十六

示波器的使用

【預(yù)習(xí)題】

1．示波器為什么能把看不見的變化電壓顯示成看得見的圖象？簡(jiǎn)述其原理。

答：（1）示波管內(nèi)高速電子束使熒光屏上產(chǎn)生光亮點(diǎn)，而電子束的偏轉(zhuǎn)角度（光點(diǎn)在熒光屏上的位移）是

受X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)板上所加電壓的控制。

（2）若只在X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)鋸齒波電壓（該電壓隨時(shí)間從-U按一定比例增大到+U），則光點(diǎn)就會(huì)從熒光屏左端水平地移動(dòng)到右端（稱為掃描），由于熒光屏上的發(fā)光物質(zhì)的特性使光跡有一定保留時(shí)間，因而在屏幕水平方向形成一條亮跡（稱為掃描線）。

（3）若只在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加信號(hào)電壓，則隨著信號(hào)幅度的變化光點(diǎn)就會(huì)在熒光屏豎直方向作上下移動(dòng)形成一條豎直亮跡。

（4）如在Y軸偏轉(zhuǎn)板加上電壓信號(hào)，同時(shí)又在X軸偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒波掃描電壓，則電子束受到水平和豎直電場(chǎng)的共同作用，光點(diǎn)的軌跡呈現(xiàn)二維圖形（光點(diǎn)在X方向均勻地從左向右水平移動(dòng)的同時(shí)又在Y方向隨信號(hào)幅度的變化在豎直方向作上下移動(dòng)），即將Y軸偏轉(zhuǎn)板上電壓信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的規(guī)律在屏幕上展開成為函數(shù)曲線（即信號(hào)波形）。

（5）要得到清晰穩(wěn)定的信號(hào)波形，掃描電壓的周期與信號(hào)電壓的周期必須滿足，以保證的起點(diǎn)始終與電壓信號(hào)固定的一點(diǎn)相對(duì)應(yīng)（稱同步），屏幕上的波形才能穩(wěn)定。

（6）為了得到可觀察的圖形，鋸齒波掃描電壓必須重復(fù)掃描．

2．觀察波形的幾個(gè)重要步驟是什么?

答：（1）開啟示波器電源開關(guān)后，將耦合開關(guān)置“⊥”，調(diào)整輝度、聚焦以及垂直、水平位移旋鈕使屏幕中部出現(xiàn)亮度適中細(xì)小的亮點(diǎn)。

（2）觀察、測(cè)量時(shí)將耦合開關(guān)置“AC”或“DC”，觸發(fā)選擇開關(guān)置“INT”，將信號(hào)用同軸電纜線連接到Y(jié)軸輸入端。

（3）調(diào)節(jié)Y軸靈敏度選擇開關(guān)和X軸掃描選擇開關(guān)以及觸發(fā)電平旋鈕，使信號(hào)幅度在屏幕范圍內(nèi)（屏幕豎直標(biāo)尺的2/3左右），且有2—5個(gè)完整穩(wěn)定的波形。

（4）定量測(cè)量時(shí)還應(yīng)注意將掃描微調(diào)旋鈕和Y軸微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至最大）。

3．怎樣用李薩如圖形來測(cè)待測(cè)信號(hào)的頻率?

答：1．將示波器功能置于外接狀態(tài)（觸發(fā)選擇開關(guān)置“EXT”，觸發(fā)信號(hào)極性開關(guān)置“X”）。將信號(hào)發(fā)生器的正弦波信號(hào)用同軸電纜線連接到X軸輸入端，待測(cè)頻率的信號(hào)用同軸電纜線連接到Y(jié)軸輸入端，分別調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器幅度旋鈕和Y軸靈敏度選擇開關(guān)，使亮跡形成的圖形在屏幕范圍內(nèi)。

2．調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，使合成的李薩如圖形為穩(wěn)定的“○”形，從信號(hào)發(fā)生器上讀出輸出信號(hào)的的頻率值Fx1，根據(jù)合成李薩如圖形的兩個(gè)信號(hào)頻率比與圖形切點(diǎn)數(shù)的關(guān)系Fx：Fy=NY：NX，求出Fy1。

3．再改變信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，使合成的圖形為“∞”、“

8”、“000”等，NY：NX分別為“1：2”、“2：1”、“1：3”等，相應(yīng)地讀出信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率為FX2、FX3、FX4

等，求出FY2、FY3、FY4等，算出的FY的平均值即為待測(cè)信號(hào)的頻率。

【思考題】

1．在示波器的熒光屏上得到一李薩如圖形，Y軸、X軸與圖形相交時(shí)交點(diǎn)數(shù)之比，已知，求。

答：。

2．為什么在共振狀態(tài)下測(cè)聲速?如何判斷系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)?

答：本實(shí)驗(yàn)中將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)的器件是壓電陶瓷換能器，該換能器有一最佳響應(yīng)的頻率，當(dāng)電信號(hào)頻率等于該響應(yīng)的頻率時(shí)，壓電

陶瓷片產(chǎn)生共振，輸出信號(hào)最大，便于測(cè)量。示波器屏幕上的信號(hào)幅度為最大值時(shí)，系統(tǒng)處于共振狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)十七

分光計(jì)的使用

用光柵測(cè)波長(zhǎng)

【預(yù)習(xí)題】

1．分光計(jì)主要由幾部分組成？各自作用是什么？

答：（1）分光計(jì)主要由底座、平行光管、載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡和刻度盤五個(gè)部分組成。（2）底座上承載著其它四個(gè)部分，其中載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡和刻度盤都可繞底座上的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；平行光管用來產(chǎn)生平行光；載物臺(tái)用來放置被測(cè)樣品；望遠(yuǎn)鏡用來接收平行光；刻度盤與游標(biāo)盤配合用來讀取數(shù)據(jù)。

2．分光計(jì)調(diào)節(jié)要求是什么？

答：分光計(jì)的調(diào)節(jié)要達(dá)到三個(gè)要求：（1）望遠(yuǎn)鏡能接收平行光。（2）平行光管能發(fā)出平行光。（3）望遠(yuǎn)鏡的光軸和平行光管的光軸與儀器的主軸垂直。載物臺(tái)與儀器的主軸垂直。

3．用光柵測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，光柵應(yīng)如何放置？為什么？

答：用光柵測(cè)波長(zhǎng)時(shí)按圖17-7放置光柵。因?yàn)檫@樣放置可方便調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)節(jié)平行光垂直照射光柵表面時(shí)（即光柵平面與平行光管軸線垂直），只須調(diào)節(jié)螺釘Ⅰ和Ⅱ；調(diào)節(jié)平行光管的狹縫與光柵刻痕平行時(shí)，只須調(diào)節(jié)螺釘Ⅲ。

【思考題】

1．為什么要用各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的主軸垂直于儀器的主軸？

答：綜合考慮調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺釘Ⅰ或Ⅱ與調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡水平度調(diào)節(jié)螺釘對(duì)正反兩面亮十字反射像與分劃板上方的水平刻線間高度差的相互影響，從而加快調(diào)節(jié)速度。

2．當(dāng)狹縫過寬或過窄時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？

答：當(dāng)狹縫過寬時(shí)，衍射條紋將變粗，相互靠近的條紋無法分開，在測(cè)量時(shí)難以確定條紋的中心位置。

當(dāng)狹縫過窄時(shí)，將看不見衍射條紋，因而無法測(cè)量。

3．用公式

測(cè)光波波長(zhǎng)應(yīng)保證什么條件？實(shí)驗(yàn)中如何檢查條件是否滿足？

答：用公式

測(cè)光波波長(zhǎng)應(yīng)保證：平行光垂直照射在光柵上。實(shí)驗(yàn)中通過檢查0級(jí)譜線和光柵面反射的綠十字像的位置檢查條件是否滿足。0級(jí)譜線應(yīng)與豎叉絲重合，且被測(cè)量用（中叉絲）的水平叉絲平分。光柵面反射的綠十字像應(yīng)與調(diào)整叉絲（上叉絲）重合。

實(shí)驗(yàn)十九　光具組基點(diǎn)的測(cè)定

【預(yù)習(xí)題】

1．主點(diǎn)（或面）、節(jié)點(diǎn)（或面）的含義是什么？它們?cè)谑裁礂l件下重合在一起？

答：主點(diǎn)是橫向放大率的一對(duì)共軛點(diǎn)。若將物體垂直于系統(tǒng)的光軸放置在第一主點(diǎn)處，則必成一個(gè)與物體同樣大小的正立像于第二主

面處。過主點(diǎn)垂直于光軸的平面，分別稱為第一、第二主面（如圖中、所示）。第一、第二主面主面是一對(duì)橫向放大率的共軛面。節(jié)點(diǎn)是角放大率的一對(duì)共軛點(diǎn)。如圖所示：入射光線（或其延長(zhǎng)線）通過第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，出射光線（或其延長(zhǎng)線）必通過第二節(jié)點(diǎn)，并與過的入射光線平行。過節(jié)點(diǎn)垂直于光軸的平面分別稱為第一、第二節(jié)面。

當(dāng)共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)時(shí)，兩主點(diǎn)分別與兩節(jié)點(diǎn)重合。

2．實(shí)驗(yàn)中確定節(jié)點(diǎn)的依據(jù)是什么？如何確定？

答：入射光線通過第一節(jié)點(diǎn)時(shí)，出射光線必通過第二節(jié)點(diǎn)，并與過的入射光線平行。實(shí)驗(yàn)時(shí)不斷改變光具組在上層導(dǎo)軌上的位置并使上層導(dǎo)軌饒回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)屏上則像點(diǎn)位置不動(dòng)時(shí)，光具組的第二節(jié)點(diǎn)恰好在回轉(zhuǎn)軸點(diǎn)的位置上。

3．如何調(diào)共軸，在實(shí)驗(yàn)中調(diào)共軸有什么必要性？

答：用兩次成像法調(diào)節(jié)共軸。實(shí)驗(yàn)中調(diào)共軸可減小測(cè)量誤差。

【思考題】

1．當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上層導(dǎo)軌時(shí)，屏上的像反時(shí)針移動(dòng)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)是在轉(zhuǎn)軸的哪一方？反之如何？試?yán)L圖說明。

答：當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上層導(dǎo)軌時(shí)，屏上的像反時(shí)針移動(dòng)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸的左側(cè)（圖1）；反之在轉(zhuǎn)軸的右側(cè)（圖2）。

圖1

圖2

2．第一主面靠近第一透鏡，第二主點(diǎn)靠近第二透鏡，在什么條件下才是對(duì)的？（光具組由二薄透鏡組成）

答：當(dāng)即時(shí)，第一主面靠近第一透鏡，第二主點(diǎn)靠近第二透鏡。

3．由一凸透鏡和一凹透鏡組成的光具組，如何測(cè)量其基點(diǎn)？（距離可自己設(shè)定）

答：根據(jù)自己選定的，計(jì)算主點(diǎn)及焦點(diǎn)的大小，若焦點(diǎn)在光具組外，測(cè)量方法同實(shí)驗(yàn)所介紹方法相同。若焦點(diǎn)在光具組內(nèi)，則需增加一凸透鏡，使光具組內(nèi)焦點(diǎn)的像經(jīng)凸透鏡后成像在屏上，再改變光具組在上層導(dǎo)軌上的位置并使上層導(dǎo)軌饒回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)屏上的像點(diǎn)不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸點(diǎn)的位置即節(jié)點(diǎn)位置，焦點(diǎn)的位置可根據(jù)凸透鏡的焦距和所測(cè)像距算出。

實(shí)驗(yàn)二十

棱鏡玻璃折射率的測(cè)定

【預(yù)習(xí)題】

1．為什么汞燈光源發(fā)出的光經(jīng)過三棱鏡以后會(huì)形成光譜？

答：當(dāng)復(fù)合光入射三棱鏡以后，由于棱鏡的色散作用，不同波長(zhǎng)的光將被分散開來。汞燈光源是復(fù)合光源，所以它發(fā)出的光經(jīng)過三棱鏡以后就會(huì)形成光譜。

2．怎樣用反射法測(cè)定棱鏡的頂角？

答：反射法測(cè)定棱鏡的頂角即教材中所介紹的自準(zhǔn)直法。具體方法如下：

將待測(cè)棱鏡置于分光計(jì)的載物臺(tái)上。固定望遠(yuǎn)鏡，點(diǎn)亮小燈照亮目鏡中的叉絲，旋轉(zhuǎn)棱鏡臺(tái)，使棱鏡的一個(gè)折射面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，用自準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)望

遠(yuǎn)鏡的光軸與此折射面嚴(yán)格垂直，即使十字叉絲的反射像和調(diào)整叉絲完全

重合。如圖20-5所示，記錄刻度盤上兩游標(biāo)讀數(shù)；再轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤聯(lián)帶

載物平臺(tái)，依同樣方法使望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于棱鏡第二個(gè)折射面，記錄相應(yīng)的游標(biāo)讀數(shù)；同一游標(biāo)兩次讀數(shù)之差等于棱鏡角A的補(bǔ)角：

圖20-5自準(zhǔn)直法

即棱鏡角，重復(fù)測(cè)量幾次，計(jì)算棱鏡角A的平均值和標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3．何為最小偏向角？實(shí)驗(yàn)中如何確定最小偏向角？

答：當(dāng)入射光線與折射光線左右對(duì)稱時(shí)，即當(dāng)，時(shí)，光線的偏向角最小，此角稱為最小偏向角，以表示。實(shí)驗(yàn)中將三棱鏡放置在調(diào)好的分光計(jì)載物臺(tái)上，放置時(shí)注意將棱鏡一底角對(duì)準(zhǔn)平行光管，眼睛從另一底角方向找到經(jīng)棱鏡折射后形成的譜線。然后慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡臺(tái)，緩慢改變?nèi)肷浣?譜線會(huì)向一方向移動(dòng)。當(dāng)棱鏡臺(tái)轉(zhuǎn)到某一位置，該譜線不再移動(dòng)，這時(shí)無論棱鏡臺(tái)向何方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該譜線勻向相反方向移動(dòng)，這個(gè)譜線反向移動(dòng)的極限位置就是棱鏡對(duì)該譜線最小偏向角的位置。

【思考題】

1．在用棱脊分束法測(cè)三棱鏡的頂角時(shí)，為什么三棱鏡放在載物臺(tái)上的位置，要使得三棱鏡的頂角離平行光管遠(yuǎn)一些，而不能太靠近平行光管呢?

試畫出光路圖，分析其原因。

答：用棱脊分束法測(cè)三棱鏡的頂角時(shí)若三棱鏡太靠近平行光管，反射光將不能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，在目鏡中將不能看到平行光管狹縫的的像。其光路圖如下：

2．設(shè)計(jì)一種不測(cè)最小偏向角而能測(cè)棱鏡玻璃折射率的方案。

答：具體方法請(qǐng)學(xué)生自行設(shè)計(jì)。

第五篇：大學(xué)物理-波動(dòng)光學(xué)自測(cè)題

波動(dòng)光學(xué)自測(cè)題

一、填空題

1.用邁克耳遜干涉儀測(cè)微小的位移，若入射光的波長(zhǎng)λ

=

5.893×10-7

m，當(dāng)動(dòng)臂反射鏡移動(dòng)時(shí)，干涉條紋移動(dòng)了2048條，反射鏡移動(dòng)的距離

d

=

m。

2.如圖所示，假設(shè)有兩個(gè)同相的相干光源S1

和S2，發(fā)出波長(zhǎng)為

λ的光，A

是它們聯(lián)線的中垂線上的一點(diǎn)，若在S1與A之間插入厚度為e、折射率為n的薄玻璃片，則兩光源發(fā)出的光在A點(diǎn)的相差=，若已知λ

=

6.328×10-7m，n

=

1.50，A

點(diǎn)恰為第四級(jí)明紋的中心，則e

=

m。

3.在邁克耳遜干涉儀的可動(dòng)反射鏡移動(dòng)了距離

d的過程中，若觀察到干涉條紋移動(dòng)了

N

條，則所用光波的波長(zhǎng)λ

=________________。

4.惠更斯—菲涅耳原理的基本內(nèi)容是：波陣面上各面積元所發(fā)出的子波在觀察點(diǎn)

P的決定了P點(diǎn)的合振動(dòng)及光強(qiáng)。

5.測(cè)量未知單縫寬度

a的一種方法是：用已知波長(zhǎng)λ的平行光垂直入射在單縫上，在距單縫的距離為

D

處測(cè)出衍射花樣的中央亮紋寬度

l（實(shí)驗(yàn)上應(yīng)保證D

≈103

a，或D

為幾米），則由單縫衍射的原理可標(biāo)出

a

與

λ，D，l的關(guān)系為：a

=

___________________。

6.在單縫的夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，屏上第三級(jí)暗紋對(duì)應(yīng)的單縫處波面可劃分為___________

個(gè)半波帶，若將縫寬縮小一半，原來第三級(jí)7暗紋處將是__________________________紋。

7.一束光垂直入射在偏振片

P

上，以入射光線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)

P，觀察通過

P的光強(qiáng)的變化過程。若入射光是_____________光，則將看到光強(qiáng)不變；若入射光是_______________，則將看到明暗交替變化，有時(shí)出現(xiàn)全暗；若入射光是__________________，則將看到明暗交替變化，但不出現(xiàn)全暗。

8.布儒斯特定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_______。式中______為布儒斯特角；_______為折射媒質(zhì)對(duì)入射媒質(zhì)的相對(duì)折射率。

9.平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫朗和費(fèi)衍射，若屏上

P

點(diǎn)處為第二級(jí)暗紋，則單縫處波陣面相應(yīng)地可劃分為

個(gè)半波帶。若將縫寬縮小一半，P點(diǎn)將是第級(jí)

紋。

10.用波長(zhǎng)

λ

=

6.328×10-7

m的平行光垂直入射于單縫上，縫后用焦距

=

0.40

m的凸透鏡將衍射光會(huì)聚于焦平面上，測(cè)得中央明紋的寬度為3.4×10-3m，則單縫寬

=

m。

11.將波長(zhǎng)

λ的平行單色光垂直投射到一狹縫上，若對(duì)應(yīng)于衍射圖樣第一級(jí)暗紋位置的衍射角的絕對(duì)值為，則縫的寬度等于。

n3

n1

n2

12.一束自然光從空氣投射到玻璃表面上（空氣折射率為1），當(dāng)折射角為時(shí)，反射光是完全偏振光，則此玻璃板的折射率等于。

13.用波長(zhǎng)λ的單色光垂直照射折射率為n2的劈尖薄膜（如圖），圖中折射率的關(guān)系是n1＜

n2

＜

n3，觀察反射光的干涉條紋，從劈尖頂開始向右數(shù)第5條暗紋中心所對(duì)應(yīng)的厚度e

=。

14.應(yīng)用布儒斯特定律可以測(cè)介質(zhì)的折射率．今測(cè)得此介質(zhì)的起偏振角

i0

＝56.0°，這種物質(zhì)的折射率為____________。

15.用劈尖干涉法可檢測(cè)工件表面缺陷，當(dāng)波長(zhǎng)為

λ的單色平行光垂直入射時(shí)，若觀察到的干涉條紋如圖所示，每一條紋彎曲部分的頊點(diǎn)恰好與其左邊條紋的直線部分的連線相切，則工件表面與條紋彎曲處對(duì)應(yīng)的缺陷是____________形（指凸或凹），其相應(yīng)的高度是________λ。

16.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用單色自然光，在屏上形成干涉條紋，若在雙縫后放一個(gè)偏振片，則干涉條紋的間距_____________，明紋的亮度______________。（均填變化情況）

17.在折射率n3

=

1.60的玻璃片表面鍍一層折射率n2

=

1.38的MgF2

薄膜作為增透膜。為了使波長(zhǎng)為λ

=

5000

?的光，從折射率n1

=

1.00的空氣垂直入射到玻璃片上的反射盡可能地減少，MgF2薄膜的厚度d就是_______________。

18.如圖透射光柵（N

=

4），以單色光正入射時(shí)，在觀察屏上可看到衍射條紋?，F(xiàn)若將圖中的1、3縫擋住，使其不透光，則衍射條紋發(fā)生的變化是___________________。

19.如圖所示的牛頓環(huán)，若空氣膜的最大厚度為3λ（λ為入射光的波長(zhǎng)），當(dāng)觀察空氣膜的反射光的等厚條紋時(shí)，問可看到______個(gè)暗環(huán)？與半徑最小的暗環(huán)所相應(yīng)的空氣膜的厚度為_______，與半徑最小的明環(huán)所相應(yīng)的空氣膜的厚度為_______。

20.如圖所示，兩個(gè)直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為

L，夾在兩塊平晶的中間，形成空氣劈尖，當(dāng)單色光垂直入射時(shí)，產(chǎn)生

N

條等厚干涉條紋。如果滾柱之間的距離

L

變?yōu)?/p>

L/2，則在L

范圍內(nèi)干涉條紋的數(shù)目為__________，密度為_________。

21．用波長(zhǎng)為

λ的平行單色光垂直照射圖中所示的裝置，觀察空氣薄膜上下表面反射光形成的等厚干涉條紋。試在裝置圖下方的方框內(nèi)畫出相應(yīng)的干涉條紋，只畫暗條紋，表示出它們的形狀、條數(shù)和疏密。

22.將波長(zhǎng)

l的平行單色光垂直投射到一狹縫上，若對(duì)應(yīng)于衍射圖樣第二級(jí)暗紋位置的衍射角的絕對(duì)值為

q，則縫的寬度等于。

f

F

P

C

L

a

l

A

B

23．在如圖所示的單縫夫瑯的費(fèi)衍射裝置示意圖中，用波長(zhǎng)為

l的單色光垂直入射在單縫上，若

P

點(diǎn)是衍射條紋中的中央明紋旁第二個(gè)明條紋的中心，則由單縫邊緣的A、B

兩點(diǎn)分別到達(dá)

P

點(diǎn)的衍射光線光程差是。

二、計(jì)算題

1．用波長(zhǎng)

λ

=

500

nm的單色光垂直照射在由兩塊玻璃板（一端剛好接觸成為劈棱）構(gòu)成的空氣劈尖上。劈尖角

θ

=

2×10-4

rad。如果劈尖內(nèi)充滿折射率為

n

=

1.40的液體。求從劈棱數(shù)起第五個(gè)明條紋在充入液體前后移動(dòng)的距離。

2．在單縫的夫朗和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長(zhǎng)λ1

=

4.00×10-7

m，λ2

=

7.60×10-7

m，已知單縫寬度

=

1.0×10-4

m，透鏡焦距，求：

（1）兩種光第一級(jí)衍射明紋中心之間的角距離及線距離；

（2）若用光柵常數(shù)（+b）=1.0×10-5

m的光柵替換單縫，其它條件同前，求兩種光第一級(jí)主極大之間的距離及角距離。

3．利用牛頓環(huán)的條紋可以測(cè)定平凹透鏡的凹球面的曲率半徑，方法是將已知半徑的平凸透鏡的凸球面放置在待測(cè)的凹球面上，在兩球面間形成空氣薄層，如圖所示，用波長(zhǎng)為

λ的平行單色光垂直照射，觀察反射光形成的干涉條紋，試證明若中心O點(diǎn)處剛好接觸，則求第k

個(gè)暗環(huán)的半徑rk與凹球面半徑

R2，凸球面半徑R1

（R1

R2)

及入射光波長(zhǎng)

λ的關(guān)系。

4．用白光垂直照射置于空氣中的厚度為0.5的玻璃片，玻璃片的折射率為1.50。在可見光范圍內(nèi)（400

nm

—

760

nm）哪些波長(zhǎng)的反射光有最大限度的增強(qiáng)？

5．如圖所示的雙縫干涉，假定兩列光波在屏上

P

點(diǎn)的光場(chǎng)隨時(shí)間

t

而變化的表示式各為：表示這兩列光波的相位差，試證P點(diǎn)處的合振幅為。式中λ是光波長(zhǎng)，是的最大值。

6．薄鋼片上有兩條緊靠的平行細(xì)縫，用波長(zhǎng)λ

=

5416

?的平面光波正入射到薄鋼片上。屏幕距雙縫的距離為D

=

2.00

m，測(cè)得中央明條紋兩側(cè)的第五級(jí)明條紋間的距離為Δx

=

12.0

mm。

（1）

求兩縫間的距離。

（2）

從任一明條紋（記作0）向一邊數(shù)到第20條明條紋，共經(jīng)過多大距離？

（3）

如果使光波斜入射到鋼片上，條紋間距將如何變化？

7．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，波長(zhǎng)λ

=

5500

?的單色平行光垂直入射到縫間距

a

=

2×10-4

ｍ的雙縫上，屏到雙縫的距離Ｄ

=２ｍ．求：

（1）

中央明紋兩側(cè)的兩條第10級(jí)明紋中心的間距；

（2）

用一厚度為ｅ=

6.6×10-6ｍ、折射率為

n

=

1.58的玻璃片復(fù)蓋一縫后，零級(jí)明紋將移到原來的第幾級(jí)明紋處？

8．圖示一牛頓環(huán)裝置，設(shè)平凸透鏡中心恰好和平玻璃接觸，透鏡凸表面的曲率半徑是

R=

400

cm．用某單色平行光垂直入射，觀察反射光形成的牛頓環(huán)，測(cè)得第5

個(gè)明環(huán)的半徑是0.30

cm.。

（1）

求入射光的波長(zhǎng)；

（2）

設(shè)圖中

OA

=

1.00

cm，求在半徑為

OA的范圍內(nèi)可觀察到的明環(huán)數(shù)目。

9．用波長(zhǎng)為

500

nm的單色光垂直照射到由兩塊光學(xué)平玻璃構(gòu)成的空氣劈尖上．在觀察反射光的干涉現(xiàn)象中，距劈尖棱邊l

=

1.56

cm的A

處是從棱邊算起的第四條暗條紋中心。

（1）求此空氣劈尖的劈尖角θ；

（2）改用

600

nm的單色光垂直照射到此劈尖上仍觀察反射光的干涉條紋，A

處是明條紋還是暗條紋？

（3）在第（2）問的情形從棱邊到Ａ處的范圍內(nèi)共有幾條明紋？幾條暗紋？

10．折射率為1.60的兩塊標(biāo)準(zhǔn)平面玻璃板之間形成一個(gè)劈尖（劈尖角θ很?。?。用波長(zhǎng)

λ

=

600

nm的單色光垂直入射，產(chǎn)生等厚干涉條紋。假如在劈尖內(nèi)充滿

n

=

1.40的液體時(shí)的相鄰明紋間距比劈尖內(nèi)是空氣時(shí)的間距縮小

Dl

=

0.5

mm，那么劈尖角

θ

應(yīng)是多少？

11．曲率半徑為

R的平凸透鏡和平板玻璃之間形成空氣薄層，如圖所示．波長(zhǎng)為

λ的平行單色光垂直入射，觀察反射光形成的牛頓環(huán)．設(shè)平凸透鏡與平板玻璃在中心

Ｏ

點(diǎn)恰好接觸．求：

（1）從中心向外數(shù)第k

個(gè)明環(huán)所對(duì)應(yīng)的空氣薄膜的厚度

ek。

（2）第k

個(gè)明環(huán)的半徑

rk（用

R，波長(zhǎng)

λ

和正整數(shù)

k

表示，R

遠(yuǎn)大于上一問的ek）。

12．用波長(zhǎng)為

λ

=

600

nm的光垂直照射由兩塊平玻璃板構(gòu)成的空氣劈尖薄膜，劈尖角θ

=

2×10-4

rad．改變劈尖角，相鄰兩明條紋間距縮小了Dl

=

1.0

mm，求劈尖角的改變量Dθ。

13．用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射由兩塊平玻璃板構(gòu)成的空氣劈尖，已知劈尖角為

θ．如果劈尖角變?yōu)?/p>

θ＇，從劈棱數(shù)起的第四條明條紋位移值

Dx

是多少？

14．用氦氖激光器發(fā)射的單色光（波長(zhǎng)為

λ

=

6328

?）垂直照射到單縫上，所得夫瑯和費(fèi)衍射圖樣中第一級(jí)暗條紋的衍射角為

5°，求縫寬度。

15．用波長(zhǎng)為5893

?的鈉黃光垂直入射在每毫米有500

條縫的光柵上，求第一級(jí)主極大的衍射角。

16．一束具有兩種波長(zhǎng)

λ1

和

λ2的平行光垂直照射到一衍射光柵上，測(cè)得波長(zhǎng)

λ1的第三級(jí)主極大衍射角和λ2的第四級(jí)主極大衍射角均為30°．已知

λ1

＝5600

?，試問：

（1）光柵常數(shù)a

＋

b

=

?

（2）波長(zhǎng)

λ2

=？

17．在單色光垂直入射的雙縫夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，雙縫中心間距為d，每條縫的寬度為a，已知

d/a

=

4。試計(jì)算衍射圖樣中對(duì)應(yīng)于單縫衍射中央明紋區(qū)域內(nèi)干涉明條紋的數(shù)目。

18．一塊每毫米有1200條縫的衍射光柵，總寬度為100

mm。求此光柵在波長(zhǎng)

λ

=

600

nm的第2

級(jí)譜線附近可以分辨的最小波長(zhǎng)差

△λ。

19．（1）在單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長(zhǎng)，λ1

=

4000

?，λ2

=

7600?。已知單縫寬度a

=

1.0×10-2

cm，透鏡焦距f

=

cm。求兩種光第一級(jí)衍射明紋中心之間的距離。（2）若用光柵常數(shù)d

=

1.0×10-3

cm的光柵替換單縫，其他條件和上一問相同，求兩種光第一級(jí)主級(jí)大之間的距離。

20．波長(zhǎng)

λ

=

6000

?的單色光垂直入射到一光柵上，測(cè)得第二級(jí)主極大的衍射角為

30°，且第三級(jí)是缺級(jí)。

（1）光柵常數(shù)（a

+

b）等于多少？

（2）透光縫可能的最小寬度

a

等于多少？

（3）在選定了上述（a

+

b）和

a

之后，求在衍射角

-π/2

φ

π/2范圍內(nèi)可能觀察到的全部主極大的級(jí)次。

21．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射光波長(zhǎng)為

546.1

nm，縫寬為

0.10

mm，縫到屏的距離為0.50

m，求：(1)

中央明紋的寬度；

(2)

中央明紋中心到第三級(jí)暗紋中心的距離。

22．一衍射光柵，每厘米有200

條縫，每條透光縫寬為

a

=

2×10-3

cm，在光柵后放一焦距f

=

m的凸透鏡，現(xiàn)以λ

=

600

nm的單色平行光垂直照射光柵，求：（1）透光縫

a的單縫衍射中央明紋寬度為多少？(2)

在該寬度內(nèi)，有幾個(gè)光柵衍射主極大？

答案：

一、填空題

a

λ

j

l

D

1．6.03×10-4

2．2p(n

1)

e/l，5.06×10-6

3．2d/N

4．干涉或相干疊加

5．2l

d/l

參考解：

sinj

=

λ/a

和幾何圖，有

sinj

=

l/(2D)

∴l(xiāng)/(2D)

=

λ/a

a

=

2l

d/l

6．6；第一級(jí)明

7．自然光或（和）圓偏振光；線偏振光（完全偏振光）；部分偏振光或橢圓偏振光

8．tani0

=

n21（或tani0

=

n2/n1），i0，n21（或n2/n1）

9．4，1，暗

10．1.49×10-4

11．12．

13．14．1.48

15．凹，l/2

16．不變，減弱

17．906

?

18．主極大（亮紋）的光強(qiáng)減小(因N減小)；主極大變密（因縫間距變大），缺級(jí)的級(jí)次變得更高（因

d/a

變大）。

19．7個(gè)暗環(huán)；3l；(11/4)l

20．2N/5；2N/L

21．答案如圖

22．5l

/(2sin

q)

23．2.5

l

二、計(jì)算題

1.1.61

mm

解：設(shè)第五個(gè)明紋處膜厚為e，則有2ne

+

0.5λ

=

5λ

設(shè)該處至劈棱的距離為L(zhǎng)，則有近似關(guān)系e

=

Lθ，由上兩式得

2nLθ

=

9λ/2，L

=

9λ/4nθ

充入液體前第五個(gè)明紋位置

L1

=

9λ/4θ

充入液體后第五個(gè)明紋位置

L2

=

9λ/4nθ

充入液體前后第五個(gè)明紋移動(dòng)的距離

DL

=

L2

L1

=

9λ(1

1/n)/4θ

=

1.61

mm

e2

e1

2.5.4×

10-3

rad；2.7×10-3

m

3.rk2

=

R1

R2

k

λ/(R2

R1)

（k

=

1，2，3…）

解：如圖所示，第k

個(gè)暗環(huán)處空氣薄膜的厚度

△e為

△e

=

e1

e2

由幾何關(guān)系可得近似關(guān)系

e1

=

rk2/(2R1)，e2

=

rk2/(2R2)

第k

個(gè)暗環(huán)的條件為

2△e

=

kλ

∴rk2

=

R1

R2

k

λ/(R2

R1)

4.600

nm；428.6

nm

解：加強(qiáng)，2ne

+

0.5λ

=

kλ，λ

=

3000/(2k

1)

?

k

=

1，λ1

=

3000

nm；

k

=

2，λ2

=

1000

nm；

k

=

3，λ3

=

600

nm；

k

=

4，λ4

=

428.6

nm；

k

=

5，λ5

=

333.3nm。

∴

在可見光范圍內(nèi)，干涉加強(qiáng)的光的波長(zhǎng)是

λ

=

600

nm

和

λ

=

428.6

nm。

5.證：

由于

位相差

=

2π光程差/波長(zhǎng)

所以

j

=

2π(dsinθ)/

λ

P點(diǎn)處合成的波振動(dòng)

E

=

E1

+

E2

=

2E0cos(j/2)

sin(ωt

+

j/2)

=

EP

sin(ωt

+

j/2)

所以合成振幅

EP

=

2E0cos(j/2)

=

式中λ是光波長(zhǎng)，是的最大值。

6.解：

(1)

Δx

=

2kDλ/d，∴

d

=

2kDλ/Δx，此處

k

=

∴

d

=

10Dλ/Δx

=

0.910

mm

(2)

共經(jīng)過20個(gè)條紋間距，即經(jīng)過的距離

L

=

20Dλ/d

=

mm

(3)

不變

7.解：

(1)

Dx

=

20Dλ/a

=

0.11ｍ

(2)

覆蓋云玻璃后，零級(jí)明紋應(yīng)滿足

(n

1)e

＋

r1

=

r2

設(shè)不蓋玻璃片時(shí)，此點(diǎn)為第k

級(jí)明紋，則應(yīng)有

r2

r1

=

kλ

所以(n

1)e

=

kλ

k

=

(n

1)e/λ

=

6.96

≈７

零級(jí)明紋移到原第7

級(jí)明紋處。

8.解：

(1)

明環(huán)半徑

cm

(2)

對(duì)于r

=

1.00

cm，=

50.5

故在OA

范圍內(nèi)可觀察到的明環(huán)數(shù)目為50個(gè)。

9.解：

(1)

棱邊處是第一條暗紋中心，在膜厚度為

處是第二條暗紋中心，依此可知第四條暗紋中心處，即

A

處膜厚度。

∴

rad

(2)

由上問可知

A

處膜厚為

nm

=

750

nm

對(duì)于λ＇=

600

nm的光，連同附加光程差，在A

處兩反射光的光程差為，它與波長(zhǎng)λ＇之比為

所以

A

處是明紋

(3)

棱邊處仍是暗紋，A

處是第三條明紋，所以共有三條明紋，三條暗紋。

10.解：空氣劈尖時(shí)，間距

液體劈尖時(shí)，間距

D

∴

=

1.7×10-4

rad

11.解：(1)

第k

個(gè)明環(huán)，(2)

∵

∵

式中

ek

為第k

級(jí)明紋所對(duì)應(yīng)的空氣膜厚度

∵　ek

很小，ｅK，∴

可略去，得

∴

（k

=１，２，３…）

12.解：原間距

mm

改變后，mm

改變后，６×10-4

rad

改變量

4.0×10-4

rad

13.解：第四條明條紋滿足以下兩式：，即，即

第4

級(jí)明條紋的位移值為

（也可以直接用條紋間距的公式算，考慮到第四明紋離棱邊的距離等于3.5個(gè)明紋間距。）

14.解：。

=

7.26×10-3

mm

15.解：

mm，λ

=

5893

?，第一級(jí)衍射主極大：

∴

=

0.295

=

17.1°

16.解：(1)

由光柵衍射明紋公式得

3.36×10-4

cm

(2)

4200

?

17.解：第1暗紋的衍射角

q，滿足

雙縫干涉的明紋滿足

對(duì)于位于中央明紋內(nèi)的干涉明紋。我們有

。因此

又因?yàn)?，?/p>

k

是

4的倍數(shù)的明紋缺失，所以在衍射的中央明紋區(qū)域內(nèi)有7條干涉明紋：-3，-2，-1，0，1，2，3

18.解：光柵總縫數(shù)

(條)

分辨率，k

是光譜的級(jí)次。

可分辨的最小波長(zhǎng)差為

nm

19.解：(1)

由單縫衍射明紋公式可知

（取

k

=

1）；

由于；

所以

設(shè)兩第一級(jí)明紋之間距為

Dx

cm

(2)

由光柵衍射主極大的公式

且有

所以

cm

20.解：(1)

由光柵衍射主極大公式得

cm

(2)

若第三級(jí)不缺級(jí)，則由光柵公式得

由于第三級(jí)缺級(jí)，對(duì)應(yīng)于最小可能的a，方向應(yīng)是單縫衍射的第一級(jí)暗紋：，兩式比較，得：

cm

(3)

（主極大），觀察到的全部主極大的級(jí)次：0，±1，±2

21.解：(1)

cm；(2)

0.373

cm

22.解：(1)

0.06

m；(2)

共有k

=

0，±1，±2

等5個(gè)主極大。