几何光学、波动光学分析2012

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1、几何光学、波动光学（一）作业本章要点：(1)光学现象：反射、折射、全反射(2)几何光学成像：球面成像（反射成像、折射成像）、透镜成像(3)光的干涉：杨氏双缝干涉、薄膜干涉、牛顿环、劈尖干涉。(4)光程及光程差：计算光程差时注意半波损现象。光程就是光经过的空间距离乘以介质的折射率（nr）。一、选择题1.如图所示，折射率为n2、厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和n3，已知n1n3．若用波长为l的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是(A)2n2e．(B)2n2e－l/2.(C

2、)2n2e－l．(D)2n2e－l/(2n2)．［B］【KP】光线1多余的光程是：2n2e；光线2多余的光程是半波损。2.如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且n1＜n2＞n3，l1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为(A)2pn2e/(n1l1)．(B)[4pn1e/(n2l1)]+p．(C)[4pn2e/(n1l1)]+p．(D)4pn2e/(n1l1)．［C］【KP】与第一题类似。差别在于介质中光波波长ln和真空中光波波长l之间的关系：l=nln.光程与相位差之间

3、的关系:Δφ=2π•δ/l。3.单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且n1＜n2＞n3，l1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差为7(A)2n2e．(B)2n2e-l1/(2n1)．(C)2n2e-n1l1/2．(D)2n2e-n2l1/2．［C］【KP】与第一题类似。考虑到真空中波长与介质中波长之间的关系即可。4.如图，S1、S2是两个相干光源，它们到P点的距离分别为r1和r2．路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余

4、部分可看作真空，这两条路径的光程差等于(A)(B)(C)(D)［B］【KP】本题简单。答案B选项表达式应当修改以下，将原来表达式中最后的那一个下角标2变成1.5.在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹．若将缝S2盖住，并在S1S2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M，如图所示，则此时(A)P点处仍为明条纹．(B)P点处为暗条纹．(C)不能确定P点处是明条纹还是暗条纹．(D)无干涉条纹．［B］【KP】做一条辅助线，再考虑到半波损就可得出结论。6.在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的．若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变)，则(A)干涉条纹的

5、间距变宽．(B)干涉条纹的间距变窄．(C)干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零．(D)不再发生干涉现象．［C］【KP】因为缝宽不同，那么每条缝通过的光强度就不一样了，叠加后原先暗纹出自然光强不为零。但条纹位置实际上是由光的相位差决定的，当缝间距不变，那么条纹位置也不变。（相当于缝间距调制了光强）7.在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的．若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变)，则(A)干涉条纹的间距变宽．(B)干涉条纹的间距变窄．(C)干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零．(D)不再发生干涉现象．［C］【KP】与第6题一样。78.在图

6、示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为(A)全明．(B)全暗．(C)右半部明，左半部暗．(D)右半部暗，左半部明．［D］【KP】大家依据半波损条件判断半波损吧。9.d1d2如图a所示，一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长l＝500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射．看到的反射光的干涉条纹如图b所示．有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的连线相切．则工件的上表面缺陷是(A)不平处为凸起纹，最大高度为500nm．(B)不平处为凸起纹，最大高度为250nm．(C)

7、不平处为凹槽，最大深度为500nm．(D)不平处为凹槽，最大深度为250nm．［B］【KP】如图所示，设干涉条纹直线部分和弯曲部分所对应劈尖处正常厚度为d1和d2；干涉条纹顶点处所对应缺陷高度为Δx，根据干涉条件有：2d1+λ/2=kλ(干涉条纹直线部分)2(d2-Δx)+λ/2=kλ(干涉条纹顶点处)因此有：Δx=λ/2。由此可以判断出B选项对。画蛇添足提示：大家自己想一想。10.把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置．当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环(A)向中心收缩，条纹间隔变小．(B)向中心收缩，环心呈明暗交替变化．(C)向外扩张，

8、环心呈明暗交替变化．(D)向外扩张，条纹间隔变大．［B］【KP】当