第一篇：大學物理實驗(光學部分)思考題

大學物理實驗（光學部分）思考題

一、《用牛頓環干涉測透鏡的曲率半徑》實驗

1、牛頓環實驗的主要注意事項有哪些？視差。豎直叉絲要與測量方向想垂直。為防止回程誤差。在實驗過程中讀數顯微鏡的叉絲始終沿一個方向前進。干涉環兩側的序數不能出錯，要防止儀器瘦震動而引起的誤差。

2、牛頓環實驗中讀數顯微鏡物鏡下方的玻璃片G有何作用？實驗時應如何調節？如果G的方向錯誤將會如何？

3、哪些情況會使干涉條紋的中心出現亮斑？ 牛頓環接觸點上有灰塵或者油漬。在薄膜厚度為半波長的半整數倍什么情況下是亮的4、牛頓環實驗中讀數顯微鏡載物臺下方的反光鏡要作如何調節？為什么？關掉、因為本實驗不需要光源從下射入。

5、牛頓環儀為什么要調節至松緊程度適當？太緊。透鏡將發生形變，測得的曲率半徑將偏大，太松。受震動時，接觸點會跑動。無法實驗。

6、視差對實驗結果有何影響？你是如何消除視差的？視差的存在會增大標尺讀數的誤差若待測像與標尺（分劃板）之間有視差時，說明兩者不共面，應稍稍調節像或標尺（分劃板）的位置，并同時微微晃動眼睛，直到待測像與標尺之間無相對移動即無視差。

7、在實驗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，造成刻度出現偏差。避免回程誤差就是說一次測量內只能一直向上或向下

二、《用掠入射法測定液體的折射率》實驗

1、分光計的調節主要分為哪些步驟？

2、分光計的望遠鏡應作何調節？

3、分光計為什么要設置兩個游標？測量之前應將刻度盤及游標盤作何調節？為什么？

4、用分光計測定液體的折射率實驗，有哪些注意事項？

5、調節分光計時，請說明三棱鏡應如何如何放置，為什么要這樣做？

6、用分光計測量液體的折射率的過程中，哪些部件（或器件）應固定不能動？

7、分光計的調節要求是什么?

第二篇：大學物理實驗(光學部分)復習資料

大學物理實驗（光學部分）復習資料

一、《用牛頓環干涉測透鏡的曲率半徑》實驗

1、牛頓環實驗中讀數顯微鏡物鏡下方的玻璃片G有何作用？實驗時應如何調節？如果G的方向錯誤將會如何？10%

答：a、起到調節光路的作用，即起到反射和透射的作用。

b、實驗時將玻璃片調成相對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，直到出現明亮的視場。

c、將不能產生干涉，看不到干涉條紋。

2、在牛頓環實驗中你是如何避免回程誤差的？

答：A、采用單方向測量；B、十字叉絲應移到要測量的第一個數據后面一級的干涉暗條紋處，然后再往回測量；C、測量過程中若超過了頭，必須退回一級，再緩慢前進重新測量該數據。

3、牛頓環實驗中讀數顯微鏡載物臺下方的反光鏡要作如何調節？為什么？5% 答：a、應將它關掉。

b、如果有光線經反光鏡反射進入牛頓環，將會使干涉條紋變模糊甚至看不到。

4、牛頓環實驗的主要注意事項有哪些？

答：A、防止震動；B、防止回程誤差；C、干涉條紋系數不要數錯。

5、如果R?864.50mm，UC(R)?7.15mm，下面的結果報道哪一個是正確的？（B）

A、R=（864.5±7.2）mmB、R=（864±8）mm

C、R=（865±7）mmD、R=（865±8）mm

二、《用掠入射法測定液體的折射率》實驗

1、分光計是用來 將 讀值平面、觀察平面、待測光路平面 此三個平面調節成相互平行，否則，測量得角度將與實際角度有些差異，即引入系統誤差。

2、用分光計測液體的折射率實驗，在三棱鏡的滴入待測液體，應將毛玻璃的 毛面 與三棱鏡的 光面 相結合，液層中不能含有 氣泡。

3、用分光計為什么要設置兩個游標？測量之前應將刻度盤及游標盤作何調節？為什么？

答：a、為了消除刻度盤的度盤中心和儀器轉軸之間的偏心差。

b、將度盤的0o線置于望遠鏡下，兩個游標的“0”的連線應與準直管垂直。

c、可以減少在測角度時，0o線通過游標引起的計算上的不方便。

第三篇：大學物理演示實驗感想 光學（推薦）

光學在生活中的應用

光學技術在日常生活許多領域扮演著一個突出的角色，以愈發聰明的方法和燈具，確保效果更好、更加節能的照明。工業生產中的激光處理材料，光學感應和光學通信技術，以及顯示器技術，這些都只是對于我們現代工業環境日益重要的一些光學技術范例。光學是充滿神秘和應用價值的海洋。

上周三下午我們很有興趣的參加了光學的物理演示實驗課。老師耐心的講解各種有趣的光學現象和小應用，不僅讓我們探索了奇妙的光學現象，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地方都有光學的身影。看似真實其實虛擬的“方塊”是虛擬三維立體成像，有趣的夜視儀，“真實”的火焰，熟悉的電子滾動屏，其實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了幾行字母，可見光學在防偽方面有了非常好的應用。

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

光學技術覆蓋到廣泛的應用領域。涉及光的產生、傳輸、測量和一般應用。它們的潛在市場巨大已經超越了半導體電子品的市場。現在全世界光學領域的總產值約為1300億歐元預計在2013年之前會增長到4000億歐元。可見光的應用性價值十分巨大。

光學與我們的生活息息相關。通過這次物理演示實驗課，讓我們激發了對光學的興趣，增長了光學方面的基礎知識，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用實踐的重要性。所以，我們要學會把自己的知識投入到生活應用中去，實現科學的真正魅力。

第四篇：大學物理實驗報告思考題

大學物理實驗報告思考題

實驗十三

拉伸法測金屬絲的揚氏彈性摸量

【預習題】

1．如何根據幾何光學的原理來調節望遠鏡、光杠桿和標尺之間的位置關系？如何調節望遠鏡？

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

（2）望遠鏡的調節：首先調節目鏡看清十字叉絲，然后物鏡對標尺的像（光杠桿面鏡后面2D處）調焦，直至在目鏡中看到標尺清晰的像。

2．在砝碼盤上加載時為什么采用正反向測量取平均值的辦法？

答：因為金屬絲彈性形變有滯后效應，從而帶來系統誤差。

【思考題】

1．光杠桿有什么優點？怎樣提高光杠桿測量微小長度變化的靈敏度？

答：（1）直觀、簡便、精度高。

（2）因為，即，所以要提高光杠桿測量微小長度變化的靈敏度，應盡可能減小光杠桿長度（光杠桿后支點到兩個前支點連線的垂直距離），或適當增大D（光杠桿小鏡子到標尺的距離為D）。

2．如果實驗中操作無誤，得到的數據前一兩個偏大，這可能是什么原因，如何避免？

答：可能是因為金屬絲有彎曲。避免的方法是先加一兩個發碼將金屬絲的彎曲拉直。

3．如何避免測量過程中標尺讀數超出望遠鏡范圍？

答：開始實驗時，應調節標尺的高低，使標尺的下端大致與望遠鏡光軸等高，這樣未加砝碼時從望遠鏡當中看到的標尺讀數接近標尺的下端，逐漸加砝碼的過程中看到標尺讀數向上端變化。這樣就避免了測量過程中標尺讀數超出望遠鏡范圍。

實驗十四

冰的熔解熱的測定

【思考題】

1．設計一實驗，通過實驗的方法測定量熱器的水當量。

答：用混合法，將質量分別為、，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

為量熱器的水當量（、分別為量熱器的質量和材料的比熱容），為溫度計的水當量，為水的比熱容，測出各溫度和質量即可求出。

2．為了減小實驗誤差，操作時應注意哪些問題？

答：（1）在測量量熱器質量時注意使量熱器干燥。

（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，應該是熔化的冰，但表面用紙吸干水。

（5）加冰后攪動冰塊，仔細觀察混合后混度的變化，讀出最低溫度。

實驗十五

牛頓環和劈尖干涉

【預習題】

1．何為等厚干涉?

答：對分振幅薄膜干涉，當入射角一定、入射光波波長一定，光程差僅是膜厚e的函數，干涉條紋是厚度相同點的軌跡時，這樣的干涉為等厚干涉。

2．如何正確調節讀數顯微鏡?

在測量中怎樣避免空程誤差?

答：先將顯微鏡降到靠近牛頓環裝置附近,然后慢慢而又小心地自下而上調節鏡筒,直至看到清晰的牛頓環為止。在測量中為了避免空程誤差，應作到兩點：①先轉動測微鼓輪向右側(或向左側)移動,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,進行測量；②測量中

讀數顯微鏡只向一方向移動，中途不可倒退。

3．測量牛頓環直徑時要注意哪些問題?

答：應注意兩點：①

在測量中，測微鼓輪只能向一個方向旋轉，否則會產生空程誤差.②

測量牛頓環直徑時,注意左右兩側環紋不要數錯,且十字叉絲縱絲對準暗紋中心，防止工作臺震動。

【思考題】

1．若把牛頓環倒過來放置,干涉圖形是否變化?

答：不變。

2．在測量牛頓環直徑時,若實際測量的是弦,而不是牛頓環直徑,對結果有何影響?

答：沒有影響。

3．實驗中如何使十字叉絲的水平絲與鏡筒移動方向平行?若與鏡筒移動方向不平行,對測量有何影響?

答：測量過程中如何豎叉絲始終與干涉圓環相切則十字的水平絲與鏡筒移動方向平行，若不是，則須調節目鏡叉絲的方位。若與鏡筒移動方向不平行,干涉圓環直徑的測量將產生誤差。

4．牛頓環和劈尖干涉條紋有何相同和不同之處?

為什么?

答：牛頓環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。因為牛頓環和劈尖干涉條紋都是厚度相同點的軌跡，牛頓環厚度相同點的軌跡是圓，劈尖厚度相同點的軌跡是直線。

5．用什么方法來鑒別待測光學面為平面、球面和柱面?

球面是凸球面還是凹球面?

如何鑒別?

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

實驗十六

示波器的使用

【預習題】

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？簡述其原理。

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

受X軸和Y軸偏轉板上所加電壓的控制。

（2）若只在X軸偏轉板上加一個鋸齒波電壓（該電壓隨時間從-U按一定比例增大到+U），則光點就會從熒光屏左端水平地移動到右端（稱為掃描），由于熒光屏上的發光物質的特性使光跡有一定保留時間，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軸偏轉板上加信號電壓，則隨著信號幅度的變化光點就會在熒光屏豎直方向作上下移動形成一條豎直亮跡。

（4）如在Y軸偏轉板加上電壓信號，同時又在X軸偏轉板加上鋸齒波掃描電壓，則電子束受到水平和豎直電場的共同作用，光點的軌跡呈現二維圖形（光點在X方向均勻地從左向右水平移動的同時又在Y方向隨信號幅度的變化在豎直方向作上下移動），即將Y軸偏轉板上電壓信號幅度隨時間變化的規律在屏幕上展開成為函數曲線（即信號波形）。

（5）要得到清晰穩定的信號波形，掃描電壓的周期與信號電壓的周期必須滿足，以保證的起點始終與電壓信號固定的一點相對應（稱同步），屏幕上的波形才能穩定。

（6）為了得到可觀察的圖形，鋸齒波掃描電壓必須重復掃描．

2．觀察波形的幾個重要步驟是什么?

答：（1）開啟示波器電源開關后，將耦合開關置“⊥”，調整輝度、聚焦以及垂直、水平位移旋鈕使屏幕中部出現亮度適中細小的亮點。

（2）觀察、測量時將耦合開關置“AC”或“DC”，觸發選擇開關置“INT”，將信號用同軸電纜線連接到Y軸輸入端。

（3）調節Y軸靈敏度選擇開關和X軸掃描選擇開關以及觸發電平旋鈕，使信號幅度在屏幕范圍內（屏幕豎直標尺的2/3左右），且有2—5個完整穩定的波形。

（4）定量測量時還應注意將掃描微調旋鈕和Y軸微調旋鈕置于校準位置（順時針旋轉至最大）。

3．怎樣用李薩如圖形來測待測信號的頻率?

答：1．將示波器功能置于外接狀態（觸發選擇開關置“EXT”，觸發信號極性開關置“X”）。將信號發生器的正弦波信號用同軸電纜線連接到X軸輸入端，待測頻率的信號用同軸電纜線連接到Y軸輸入端，分別調節信號發生器幅度旋鈕和Y軸靈敏度選擇開關，使亮跡形成的圖形在屏幕范圍內。

2．調節信號發生器輸出信號的頻率，使合成的李薩如圖形為穩定的“○”形，從信號發生器上讀出輸出信號的的頻率值Fx1，根據合成李薩如圖形的兩個信號頻率比與圖形切點數的關系Fx：Fy=NY：NX，求出Fy1。

3．再改變信號發生器輸出信號的頻率，使合成的圖形為“∞”、“

8”、“000”等，NY：NX分別為“1：2”、“2：1”、“1：3”等，相應地讀出信號發生器輸出信號的頻率為FX2、FX3、FX4

等，求出FY2、FY3、FY4等，算出的FY的平均值即為待測信號的頻率。

【思考題】

1．在示波器的熒光屏上得到一李薩如圖形，Y軸、X軸與圖形相交時交點數之比，已知，求。

答：。

2．為什么在共振狀態下測聲速?如何判斷系統是否處于共振狀態?

答：本實驗中將電信號轉換為超聲波信號的器件是壓電陶瓷換能器，該換能器有一最佳響應的頻率，當電信號頻率等于該響應的頻率時，壓電

陶瓷片產生共振，輸出信號最大，便于測量。示波器屏幕上的信號幅度為最大值時，系統處于共振狀態。

實驗十七

分光計的使用

用光柵測波長

【預習題】

1．分光計主要由幾部分組成？各自作用是什么？

答：（1）分光計主要由底座、平行光管、載物臺、望遠鏡和刻度盤五個部分組成。（2）底座上承載著其它四個部分，其中載物臺、望遠鏡和刻度盤都可繞底座上的主軸轉動；平行光管用來產生平行光；載物臺用來放置被測樣品；望遠鏡用來接收平行光；刻度盤與游標盤配合用來讀取數據。

2．分光計調節要求是什么？

答：分光計的調節要達到三個要求：（1）望遠鏡能接收平行光。（2）平行光管能發出平行光。（3）望遠鏡的光軸和平行光管的光軸與儀器的主軸垂直。載物臺與儀器的主軸垂直。

3．用光柵測波長時，光柵應如何放置？為什么？

答：用光柵測波長時按圖17-7放置光柵。因為這樣放置可方便調節。當調節平行光垂直照射光柵表面時（即光柵平面與平行光管軸線垂直），只須調節螺釘Ⅰ和Ⅱ；調節平行光管的狹縫與光柵刻痕平行時，只須調節螺釘Ⅲ。

【思考題】

1．為什么要用各半調節法調節望遠鏡的主軸垂直于儀器的主軸？

答：綜合考慮調節載物臺調平螺釘Ⅰ或Ⅱ與調節望遠鏡水平度調節螺釘對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，從而加快調節速度。

2．當狹縫過寬或過窄時，將會出現什么現象？為什么？

答：當狹縫過寬時，衍射條紋將變粗，相互靠近的條紋無法分開，在測量時難以確定條紋的中心位置。

當狹縫過窄時，將看不見衍射條紋，因而無法測量。

3．用公式

測光波波長應保證什么條件？實驗中如何檢查條件是否滿足？

答：用公式

測光波波長應保證：平行光垂直照射在光柵上。實驗中通過檢查0級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級譜線應與豎叉絲重合，且被測量用（中叉絲）的水平叉絲平分。光柵面反射的綠十字像應與調整叉絲（上叉絲）重合。

實驗十九　光具組基點的測定

【預習題】

1．主點（或面）、節點（或面）的含義是什么？它們在什么條件下重合在一起？

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

面處。過主點垂直于光軸的平面，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橫向放大率的共軛面。節點是角放大率的一對共軛點。如圖所示：入射光線（或其延長線）通過第一節點時，出射光線（或其延長線）必通過第二節點，并與過的入射光線平行。過節點垂直于光軸的平面分別稱為第一、第二節面。

當共軸球面系統處于同一媒質時，兩主點分別與兩節點重合。

2．實驗中確定節點的依據是什么？如何確定？

答：入射光線通過第一節點時，出射光線必通過第二節點，并與過的入射光線平行。實驗時不斷改變光具組在上層導軌上的位置并使上層導軌饒回轉軸轉動，當屏上則像點位置不動時，光具組的第二節點恰好在回轉軸點的位置上。

3．如何調共軸，在實驗中調共軸有什么必要性？

答：用兩次成像法調節共軸。實驗中調共軸可減小測量誤差。

【思考題】

1．當順時針轉動上層導軌時，屏上的像反時針移動，此時節點是在轉軸的哪一方？反之如何？試繪圖說明。

答：當順時針轉動上層導軌時，屏上的像反時針移動，此時節點在轉軸的左側（圖1）；反之在轉軸的右側（圖2）。

圖1

圖2

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

答：當即時，第一主面靠近第一透鏡，第二主點靠近第二透鏡。

3．由一凸透鏡和一凹透鏡組成的光具組，如何測量其基點？（距離可自己設定）

答：根據自己選定的，計算主點及焦點的大小，若焦點在光具組外，測量方法同實驗所介紹方法相同。若焦點在光具組內，則需增加一凸透鏡，使光具組內焦點的像經凸透鏡后成像在屏上，再改變光具組在上層導軌上的位置并使上層導軌饒回轉軸轉動，當屏上的像點不動時，轉軸點的位置即節點位置，焦點的位置可根據凸透鏡的焦距和所測像距算出。

實驗二十

棱鏡玻璃折射率的測定

【預習題】

1．為什么汞燈光源發出的光經過三棱鏡以后會形成光譜？

答：當復合光入射三棱鏡以后，由于棱鏡的色散作用，不同波長的光將被分散開來。汞燈光源是復合光源，所以它發出的光經過三棱鏡以后就會形成光譜。

2．怎樣用反射法測定棱鏡的頂角？

答：反射法測定棱鏡的頂角即教材中所介紹的自準直法。具體方法如下：

將待測棱鏡置于分光計的載物臺上。固定望遠鏡，點亮小燈照亮目鏡中的叉絲，旋轉棱鏡臺，使棱鏡的一個折射面對準望遠鏡，用自準直法調節望

遠鏡的光軸與此折射面嚴格垂直，即使十字叉絲的反射像和調整叉絲完全

重合。如圖20-5所示，記錄刻度盤上兩游標讀數；再轉動游標盤聯帶

載物平臺，依同樣方法使望遠鏡光軸垂直于棱鏡第二個折射面，記錄相應的游標讀數；同一游標兩次讀數之差等于棱鏡角A的補角：

圖20-5自準直法

即棱鏡角，重復測量幾次，計算棱鏡角A的平均值和標準不確定度。

3．何為最小偏向角？實驗中如何確定最小偏向角？

答：當入射光線與折射光線左右對稱時，即當，時，光線的偏向角最小，此角稱為最小偏向角，以表示。實驗中將三棱鏡放置在調好的分光計載物臺上，放置時注意將棱鏡一底角對準平行光管，眼睛從另一底角方向找到經棱鏡折射后形成的譜線。然后慢慢轉動棱鏡臺，緩慢改變入射角,譜線會向一方向移動。當棱鏡臺轉到某一位置，該譜線不再移動，這時無論棱鏡臺向何方向轉動，該譜線勻向相反方向移動，這個譜線反向移動的極限位置就是棱鏡對該譜線最小偏向角的位置。

【思考題】

1．在用棱脊分束法測三棱鏡的頂角時，為什么三棱鏡放在載物臺上的位置，要使得三棱鏡的頂角離平行光管遠一些，而不能太靠近平行光管呢?

試畫出光路圖，分析其原因。

答：用棱脊分束法測三棱鏡的頂角時若三棱鏡太靠近平行光管，反射光將不能進入望遠鏡，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．設計一種不測最小偏向角而能測棱鏡玻璃折射率的方案。

答：具體方法請學生自行設計。

第五篇：大學物理-波動光學自測題

波動光學自測題

一、填空題

1.用邁克耳遜干涉儀測微小的位移，若入射光的波長λ

=

5.893×10-7

m，當動臂反射鏡移動時，干涉條紋移動了2048條，反射鏡移動的距離

d

=

m。

2.如圖所示，假設有兩個同相的相干光源S1

和S2，發出波長為

λ的光，A

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

=

6.328×10-7m，n

=

1.50，A

點恰為第四級明紋的中心，則e

=

m。

3.在邁克耳遜干涉儀的可動反射鏡移動了距離

d的過程中，若觀察到干涉條紋移動了

N

條，則所用光波的波長λ

=________________。

4.惠更斯—菲涅耳原理的基本內容是：波陣面上各面積元所發出的子波在觀察點

P的決定了P點的合振動及光強。

5.測量未知單縫寬度

a的一種方法是：用已知波長λ的平行光垂直入射在單縫上，在距單縫的距離為

D

處測出衍射花樣的中央亮紋寬度

l（實驗上應保證D

≈103

a，或D

為幾米），則由單縫衍射的原理可標出

a

與

λ，D，l的關系為：a

=

___________________。

6.在單縫的夫瑯和費衍射實驗中，屏上第三級暗紋對應的單縫處波面可劃分為___________

個半波帶，若將縫寬縮小一半，原來第三級7暗紋處將是__________________________紋。

7.一束光垂直入射在偏振片

P

上，以入射光線為軸轉動

P，觀察通過

P的光強的變化過程。若入射光是_____________光，則將看到光強不變；若入射光是_______________，則將看到明暗交替變化，有時出現全暗；若入射光是__________________，則將看到明暗交替變化，但不出現全暗。

8.布儒斯特定律的數學表達式為_______。式中______為布儒斯特角；_______為折射媒質對入射媒質的相對折射率。

9.平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫朗和費衍射，若屏上

P

點處為第二級暗紋，則單縫處波陣面相應地可劃分為

個半波帶。若將縫寬縮小一半，P點將是第級

紋。

10.用波長

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聚于焦平面上，測得中央明紋的寬度為3.4×10-3m，則單縫寬

=

m。

11.將波長

λ的平行單色光垂直投射到一狹縫上，若對應于衍射圖樣第一級暗紋位置的衍射角的絕對值為，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），當折射角為時，反射光是完全偏振光，則此玻璃板的折射率等于。

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

n2

＜

n3，觀察反射光的干涉條紋，從劈尖頂開始向右數第5條暗紋中心所對應的厚度e

=。

14.應用布儒斯特定律可以測介質的折射率．今測得此介質的起偏振角

i0

＝56.0°，這種物質的折射率為____________。

15.用劈尖干涉法可檢測工件表面缺陷，當波長為

λ的單色平行光垂直入射時，若觀察到的干涉條紋如圖所示，每一條紋彎曲部分的頊點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應的缺陷是____________形（指凸或凹），其相應的高度是________λ。

16.在雙縫干涉實驗中，用單色自然光，在屏上形成干涉條紋，若在雙縫后放一個偏振片，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，在觀察屏上可看到衍射條紋。現若將圖中的1、3縫擋住，使其不透光，則衍射條紋發生的變化是___________________。

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

20.如圖所示，兩個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，當單色光垂直入射時，產生

N

條等厚干涉條紋。如果滾柱之間的距離

L

變為

L/2，則在L

范圍內干涉條紋的數目為__________，密度為_________。

21．用波長為

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畫出相應的干涉條紋，只畫暗條紋，表示出它們的形狀、條數和疏密。

22.將波長

l的平行單色光垂直投射到一狹縫上，若對應于衍射圖樣第二級暗紋位置的衍射角的絕對值為

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衍射裝置示意圖中，用波長為

l的單色光垂直入射在單縫上，若

P

點是衍射條紋中的中央明紋旁第二個明條紋的中心，則由單縫邊緣的A、B

兩點分別到達

P

點的衍射光線光程差是。

二、計算題

1．用波長

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）構成的空氣劈尖上。劈尖角

θ

=

2×10-4

rad。如果劈尖內充滿折射率為

n

=

1.40的液體。求從劈棱數起第五個明條紋在充入液體前后移動的距離。

2．在單縫的夫朗和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長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）兩種光第一級衍射明紋中心之間的角距離及線距離；

（2）若用光柵常數（+b）=1.0×10-5

m的光柵替換單縫，其它條件同前，求兩種光第一級主極大之間的距離及角距離。

3．利用牛頓環的條紋可以測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的凹球面上，在兩球面間形成空氣薄層，如圖所示，用波長為

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點處剛好接觸，則求第k

個暗環的半徑rk與凹球面半徑

R2，凸球面半徑R1

（R1

R2)

及入射光波長

λ的關系。

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（400

nm

—

760

nm）哪些波長的反射光有最大限度的增強？

5．如圖所示的雙縫干涉，假定兩列光波在屏上

P

點的光場隨時間

t

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

6．薄鋼片上有兩條緊靠的平行細縫，用波長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，測得中央明條紋兩側的第五級明條紋間的距離為Δx

=

12.0

mm。

（1）

求兩縫間的距離。

（2）

從任一明條紋（記作0）向一邊數到第20條明條紋，共經過多大距離？

（3）

如果使光波斜入射到鋼片上，條紋間距將如何變化？

7．在雙縫干涉實驗中，波長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）

中央明紋兩側的兩條第10級明紋中心的間距；

（2）

用一厚度為ｅ=

6.6×10-6ｍ、折射率為

n

=

1.58的玻璃片復蓋一縫后，零級明紋將移到原來的第幾級明紋處？

8．圖示一牛頓環裝置，設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，測得第5

個明環的半徑是0.30

cm.。

（1）

求入射光的波長；

（2）

設圖中

OA

=

1.00

cm，求在半徑為

OA的范圍內可觀察到的明環數目。

9．用波長為

500

nm的單色光垂直照射到由兩塊光學平玻璃構成的空氣劈尖上．在觀察反射光的干涉現象中，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處的范圍內共有幾條明紋？幾條暗紋？

10．折射率為1.60的兩塊標準平面玻璃板之間形成一個劈尖（劈尖角θ很小）。用波長

λ

=

600

nm的單色光垂直入射，產生等厚干涉條紋。假如在劈尖內充滿

n

=

1.40的液體時的相鄰明紋間距比劈尖內是空氣時的間距縮小

Dl

=

0.5

mm，那么劈尖角

θ

應是多少？

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．波長為

λ的平行單色光垂直入射，觀察反射光形成的牛頓環．設平凸透鏡與平板玻璃在中心

Ｏ

點恰好接觸．求：

（1）從中心向外數第k

個明環所對應的空氣薄膜的厚度

ek。

（2）第k

個明環的半徑

rk（用

R，波長

λ

和正整數

k

表示，R

遠大于上一問的ek）。

12．用波長為

λ

=

600

nm的光垂直照射由兩塊平玻璃板構成的空氣劈尖薄膜，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．用波長為λ的單色光垂直照射由兩塊平玻璃板構成的空氣劈尖，已知劈尖角為

θ．如果劈尖角變為

θ＇，從劈棱數起的第四條明條紋位移值

Dx

是多少？

14．用氦氖激光器發射的單色光（波長為

λ

=

6328

?）垂直照射到單縫上，所得夫瑯和費衍射圖樣中第一級暗條紋的衍射角為

5°，求縫寬度。

15．用波長為5893

?的鈉黃光垂直入射在每毫米有500

條縫的光柵上，求第一級主極大的衍射角。

16．一束具有兩種波長

λ1

和

λ2的平行光垂直照射到一衍射光柵上，測得波長

λ1的第三級主極大衍射角和λ2的第四級主極大衍射角均為30°．已知

λ1

＝5600

?，試問：

（1）光柵常數a

＋

b

=

?

（2）波長

λ2

=？

17．在單色光垂直入射的雙縫夫瑯禾費衍射實驗中，雙縫中心間距為d，每條縫的寬度為a，已知

d/a

=

4。試計算衍射圖樣中對應于單縫衍射中央明紋區域內干涉明條紋的數目。

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

λ

=

600

nm的第2

級譜線附近可以分辨的最小波長差

△λ。

19．（1）在單縫夫瑯和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長，λ1

=

4000

?，λ2

=

7600?。已知單縫寬度a

=

1.0×10-2

cm，透鏡焦距f

=

cm。求兩種光第一級衍射明紋中心之間的距離。（2）若用光柵常數d

=

1.0×10-3

cm的光柵替換單縫，其他條件和上一問相同，求兩種光第一級主級大之間的距離。

20．波長

λ

=

6000

?的單色光垂直入射到一光柵上，測得第二級主極大的衍射角為

30°，且第三級是缺級。

（1）光柵常數（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范圍內可能觀察到的全部主極大的級次。

21．在單縫衍射實驗中，垂直入射光波長為

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，有幾個光柵衍射主極大？

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/(2D)

=

λ/a

a

=

2l

d/l

6．6；第一級明

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）的光強減小(因N減小)；主極大變密（因縫間距變大），缺級的級次變得更高（因

d/a

變大）。

19．7個暗環；3l；(11/4)l

20．2N/5；2N/L

21．答案如圖

22．5l

/(2sin

q)

23．2.5

l

二、計算題

1.1.61

mm

解：設第五個明紋處膜厚為e，則有2ne

+

0.5λ

=

5λ

設該處至劈棱的距離為L，則有近似關系e

=

Lθ，由上兩式得

2nLθ

=

9λ/2，L

=

9λ/4nθ

充入液體前第五個明紋位置

L1

=

9λ/4θ

充入液體后第五個明紋位置

L2

=

9λ/4nθ

充入液體前后第五個明紋移動的距離

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

個暗環處空氣薄膜的厚度

△e為

△e

=

e1

e2

由幾何關系可得近似關系

e1

=

rk2/(2R1)，e2

=

rk2/(2R2)

第k

個暗環的條件為

2△e

=

kλ

∴rk2

=

R1

R2

k

λ/(R2

R1)

4.600

nm；428.6

nm

解：加強，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，干涉加強的光的波長是

λ

=

600

nm

和

λ

=

428.6

nm。

5.證：

由于

位相差

=

2π光程差/波長

所以

j

=

2π(dsinθ)/

λ

P點處合成的波振動

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，是的最大值。

6.解：

(1)

Δx

=

2kDλ/d，∴

d

=

2kDλ/Δx，此處

k

=

∴

d

=

10Dλ/Δx

=

0.910

mm

(2)

共經過20個條紋間距，即經過的距離

L

=

20Dλ/d

=

mm

(3)

不變

7.解：

(1)

Dx

=

20Dλ/a

=

0.11ｍ

(2)

覆蓋云玻璃后，零級明紋應滿足

(n

1)e

＋

r1

=

r2

設不蓋玻璃片時，此點為第k

級明紋，則應有

r2

r1

=

kλ

所以(n

1)e

=

kλ

k

=

(n

1)e/λ

=

6.96

≈７

零級明紋移到原第7

級明紋處。

8.解：

(1)

明環半徑

cm

(2)

對于r

=

1.00

cm，=

50.5

故在OA

范圍內可觀察到的明環數目為50個。

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，間距

液體劈尖時，間距

D

∴

=

1.7×10-4

rad

11.解：(1)

第k

個明環，(2)

∵

∵

式中

ek

為第k

級明紋所對應的空氣膜厚度

∵　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個明紋間距。）

14.解：。

=

7.26×10-3

mm

15.解：

mm，λ

=

5893

?，第一級衍射主極大：

∴

=

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

對于位于中央明紋內的干涉明紋。我們有

。因此

又因為，故

k

是

4的倍數的明紋缺失，所以在衍射的中央明紋區域內有7條干涉明紋：-3，-2，-1，0，1，2，3

18.解：光柵總縫數

(條)

分辨率，k

是光譜的級次。

可分辨的最小波長差為

nm

19.解：(1)

由單縫衍射明紋公式可知

（取

k

=

1）；

由于；

所以

設兩第一級明紋之間距為

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)

若第三級不缺級，則由光柵公式得

由于第三級缺級，對應于最小可能的a，方向應是單縫衍射的第一級暗紋：，兩式比較，得：

cm

(3)

（主極大），觀察到的全部主極大的級次：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個主極大。