大学物理第11章作业[1].ppt
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1第十一章第十一章光光学学1第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解:
解:
双缝干涉在屏上形成的条纹是上下对称双缝干涉在屏上形成的条纹是上下对称的且等间距的,故可用中央明纹两侧第五级的且等间距的,故可用中央明纹两侧第五级间距求得:
间距求得:
11-9在双缝干涉实验中,用波长在双缝干涉实验中,用波长的单色光照射,双缝与屏的距离的单色光照射,双缝与屏的距离。
测得中央明纹两侧的第五级明条纹的距离为测得中央明纹两侧的第五级明条纹的距离为,求双缝间的距离。
,求双缝间的距离。
2第十一章第十一章光光学学2第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版由双缝干涉公式:
由双缝干涉公式:
可求得双缝间距:
可求得双缝间距:
3第十一章第十一章光光学学3第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-10一微波发射器置于岸上,离水面高度一微波发射器置于岸上,离水面高度为为,对岸在离水面,对岸在离水面高度处放置一接收器,高度处放置一接收器,水面宽度为水面宽度为,且,且。
如图所示,发射。
如图所示,发射器向对面发射波长为器向对面发射波长为的微波,且的微波,且,求,求接收器测到极大值时,至少离地多高?
接收器测到极大值时,至少离地多高?
D4第十一章第十一章光光学学4第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解:
解:
发射器直接发射的微波与经水面反射后发射器直接发射的微波与经水面反射后的微波相遇形成干涉条纹,此干涉与劳埃德的微波相遇形成干涉条纹,此干涉与劳埃德镜的干涉完全相同,形成的干涉条纹与缝距镜的干涉完全相同,形成的干涉条纹与缝距为为,缝屏间距为,缝屏间距为的双缝干涉相似。
的双缝干涉相似。
只是从水中反只是从水中反射的光存在半波损射的光存在半波损失,两束光在屏上失,两束光在屏上相遇时产生的光程相遇时产生的光程差为:
差为:
5第十一章第十一章光光学学5第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版要使接收到的信号为极大值,应满足:
要使接收到的信号为极大值,应满足:
又:
又:
取取时,时,6第十一章第十一章光光学学6第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-11如图所示,由光源如图所示,由光源S发出的发出的单色光,自空气射入折射率为单色光,自空气射入折射率为的一层的一层透明物质,再射入空气。
若透明物质的厚度为透明物质,再射入空气。
若透明物质的厚度为,入射角入射角,且,且SA=BC=5.0cm求求:
(1)折射角折射角为多少为多少?
(2)此单色光在这层透此单色光在这层透明物质里的频率、速度和明物质里的频率、速度和波长为多少波长为多少?
(3)S到到C的几何路程的几何路程为多少为多少?
光程又为多少光程又为多少?
CASB空气空气空气空气7第十一章第十一章光光学学7第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解:
解:
(1)由折射定律由折射定律CASB空气空气空气空气可得:
可得:
8第十一章第十一章光光学学8第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版CASB空气空气空气空气
(2)单色光在透明介质中的速度单色光在透明介质中的速度,波长,波长和频率和频率分别为:
分别为:
9第十一章第十一章光光学学9第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版CASB空气空气空气空气(3)S到到C的几何路程为:
的几何路程为:
S到到C的光程为:
的光程为:
10第十一章第十一章光光学学10第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-14在折射率为在折射率为的照相机表面涂的照相机表面涂有一层折射率为有一层折射率为的的增透膜,增透膜,若此膜仅适用于波长为若此膜仅适用于波长为的光,则此的光,则此膜的最小厚度为多少?
膜的最小厚度为多少?
解一:
解一:
使反射绿光干涉相消使反射绿光干涉相消由反射光干涉相消条件由反射光干涉相消条件MgF2玻璃玻璃n2=1.38n3=1.52n1=1=2n2d=(2k+1)/2n1=112n3n211第十一章第十一章光光学学11第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版k=0k=1k=2MgF2玻璃玻璃n2=1.38n3=1.52n1=1此膜的最小厚度为:
此膜的最小厚度为:
12第十一章第十一章光光学学12第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版=99.6nm=996解二解二:
使透射绿光干涉相长使透射绿光干涉相长由透射光干涉加强条件:
由透射光干涉加强条件:
12n2n3n1=1取取k=1得:
得:
问题:
问题:
此时反射光呈什么颜色?
此时反射光呈什么颜色?
13第十一章第十一章光光学学13第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版问题:
问题:
此时反射光呈什么颜色?
此时反射光呈什么颜色?
1=2n2e=8250取取k=12=2n2e/2=4125取取k=2反射光呈现紫蓝色。
反射光呈现紫蓝色。
2n2e=k由由14第十一章第十一章光光学学14第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-15利用空气劈尖测细丝直径。
如图所示,利用空气劈尖测细丝直径。
如图所示,已知已知,测得,测得30条条纹的总宽度为条条纹的总宽度为,求细丝直径,求细丝直径。
15第十一章第十一章光光学学15第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解解相邻条纹的间距为:
相邻条纹的间距为:
应用劈尖干涉公式求细丝直径应用劈尖干涉公式求细丝直径16第十一章第十一章光光学学16第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-17如图所示,将符合标准的轴承钢珠如图所示,将符合标准的轴承钢珠和待测钢珠和待测钢珠一起放在两块平板玻璃之间,若一起放在两块平板玻璃之间,若入射光的波长入射光的波长,问钢珠,问钢珠的直径比的直径比标准小多少?
如果距离标准小多少?
如果距离不同,对检测结果有不同,对检测结果有何影响?
何影响?
17第十一章第十一章光光学学17第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解解钢珠钢珠和标准钢珠和标准钢珠相同,则为薄膜干相同,则为薄膜干涉;若钢珠涉;若钢珠和标准钢珠和标准钢珠不相同,则为劈不相同,则为劈尖干涉,且有等厚干涉条纹出现,尖干涉,且有等厚干涉条纹出现,之间的之间的条纹分布如下图。
条纹分布如下图。
18第十一章第十一章光光学学18第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版等厚干涉相邻条纹的厚度差为等厚干涉相邻条纹的厚度差为空气折射率空气折射率,则两钢珠之间的直径差为:
,则两钢珠之间的直径差为:
由图中知由图中知19第十一章第十一章光光学学19第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版若改变钢珠之间的距离若改变钢珠之间的距离,相当于改变了劈,相当于改变了劈尖的倾角,将尖的倾角,将移至移至,如下图所示,如下图所示,与与之间的条纹数未改变,只是条纹间距变小,对之间的条纹数未改变,只是条纹间距变小,对观测会有一定影响。
观测会有一定影响。
20第十一章第十一章光光学学20第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-21在牛顿环实验中,当透镜与玻璃之间充在牛顿环实验中,当透镜与玻璃之间充以某种液体时,第以某种液体时,第个亮环的直径由个亮环的直径由变为变为,试求这种液体的折射率。
,试求这种液体的折射率。
解解当透镜与玻璃之间充以某种液体当透镜与玻璃之间充以某种液体,且满足且满足或或时,在厚时,在厚度为度为的地方,两相干光的光程差为的地方,两相干光的光程差为当透镜与玻璃之间为空气时,当透镜与玻璃之间为空气时,级明环的直径为:
级明环的直径为:
21第十一章第十一章光光学学21第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版当透镜与玻璃之间为液体时,当透镜与玻璃之间为液体时,级明环的直径为:
级明环的直径为:
联立两式,得:
联立两式,得:
22第十一章第十一章光光学学22第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-22如图所示,折射率如图所示,折射率的油滴落在的油滴落在的的平板玻璃上,形成一上表面近似于球面平板玻璃上,形成一上表面近似于球面的油膜,测得油膜中心最高处的高度的油膜,测得油膜中心最高处的高度,用用的单色光垂直照射油膜,求:
的单色光垂直照射油膜,求:
(1)油膜周边是暗环还是明环?
油膜周边是暗环还是明环?
(2)整个油膜可看到几个完整的暗环?
整个油膜可看到几个完整的暗环?
23第十一章第十一章光光学学23第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解解由于由于,故油膜上两反射相干光的光,故油膜上两反射相干光的光程差为:
程差为:
(1)明暗纹的条件为:
明暗纹的条件为:
明纹明纹暗纹暗纹油膜周边处油膜周边处,即,即,故油膜周边是亮纹,故油膜周边是亮纹24第十一章第十一章光光学学24第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版
(2)油膜上任一暗环满足:
油膜上任一暗环满足:
令令,解得:
解得:
可知,油膜上的暗环最高级次为可知,油膜上的暗环最高级次为3,故油,故油膜上出现的完整暗环共有膜上出现的完整暗环共有4个,即个,即25第十一章第十一章光光学学25第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-25单缝的宽度为单缝的宽度为,以波长,以波长的单色光垂直照射。
设透镜的焦距的单色光垂直照射。
设透镜的焦距。
求求:
(1)第一级暗纹距中心的距离;第一级暗纹距中心的距离;
(2)第二级明纹距中心的距离;第二级明纹距中心的距离;(3)如单色光以入射角如单色光以入射角斜射到单缝上,斜射到单缝上,则上述结果有何变化?
则上述结果有何变化?
26第十一章第十一章光光学学26第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解解
(1)单缝衍射的暗纹条件为:
单缝衍射的暗纹条件为:
则第一级则第一级暗纹距中心的距离为:
暗纹距中心的距离为:
暗纹的衍射角暗纹的衍射角为:
为:
27第十一章第十一章光光学学27第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版
(2)单缝衍射的明纹条件为:
单缝衍射的明纹条件为:
则第一级则第一级明纹距中心的距离为:
明纹距中心的距离为:
明纹的衍射角明纹的衍射角为:
为:
28第十一章第十一章光光学学28第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版(3)单缝衍射的明纹条件为:
单缝衍射的明纹条件为:
则第一级则第一级明纹距中心的距离为:
明纹距中心的距离为:
明纹的衍射角明纹的衍射角为:
为:
29第十一章第十一章光光学学29第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版11-27已知单缝宽度已知单缝宽度,透镜的焦,透镜的焦距距,用,用和和的单色的单色光分别垂直照射,求这两种光的第一级明纹离屏光分别垂直照射,求这两种光的第一级明纹离屏中心的距离,以及这两条明纹之间的距离。
若用中心的距离,以及这两条明纹之间的距离。
若用每厘米刻有每厘米刻有1000条刻线的光栅代替这个单缝,则条刻线的光栅代替这个单缝,则这两种单色光的第一级明纹分别距屏中心多远?
这两种单色光的第一级明纹分别距屏中心多远?
这两条明纹之间的距离又是多少?
这两条明纹之间的距离又是多少?
30第十一章第十一章光光学学30第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版解解
(1)当光垂直照射单缝时,屏上第当光垂直照射单缝时,屏上第级明纹级明纹的位置为:
的位置为:
当当和和时,时,当当和和时,时,其条纹间距为,其条纹间距为,31第十一章第十一章光光学学31第十一章作业题第十一章作业题物理学物理学第五版第五版
(2)当光垂直照射光栅时,屏上第当光垂直照射光栅时,屏上第级明纹的位级明纹的位置为:
置为:
当当和和时,时,当当和和时,时,其条纹间距为,其条纹间距为,而光栅常数为,而光栅常数为,32第十一章第十一章光光学学32第十一章作业题
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- 大学物理 11 作业