大学物理第十四章习题解答和评分标准

大学物理第十四章习题解答和评分标准

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第十四章光学习题及解答和评分标准

1．题号：50341001

分值：10分 在杨氏双缝干涉实验中，用波长=589.3 nm 的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离d’=800 nm ，问：(1)当双缝间距１mm 时，两相邻明条纹中心间距是多少(

2)假设双缝间距10 mm ，两相邻明条纹中心间距又是多少？

解答及评分标准：

(1) d =1 mm 时mm d d x 47.0'==

?λ （5分）

(2) d =10 mm 时mm d

d x 047.0'==

?λ （5分） 2．题号：50341002

分值：10分

洛埃镜干涉如图所示光源波长m 7102.7-?=λ,

试求镜的右边缘到第一条明纹的距离。

解答及评分标准：

λd

d x '21?=

? （6分） m m x 57105.4102.72

2.0302021--?=???+?=?∴（4分） 3．题号：450342003

分值：10分

在双缝干涉实验中，用波长λ=546.1nm 的单色光照射，屏幕距双缝的距离d’=300 mm ，测得中央明纹两恻的两个第五级明纹的间距为12.2mm, 求两缝间的距离。

解答及评分标准：

λd

d x '=

? （4分） mm N x 22.1102.122.12==?=? （4分） mm x d d 134.010

22.1101.54610300'39

3=????=?=∴---λ （2分） 4. 题号：50342004

分值：10分

在双缝干涉实验中，两缝间的距离0.30mm ，用单色光垂直照射双缝, 屏与缝之间的距离为1.20m ，测得中央明纹两恻的两个第五级暗纹的间距为22.78mm, 求所用光的波长。

解答及评分标准：

λd

d x '=

? （4分） 531.29

78.2278.22==?=?N x （4分） nm d xd 8.6321020.130.0531.2'3=??=?=∴λ （2分）

5.题号：50342005

分值：10分

单色光照射到相距为0.2mm 的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m ，求：（1）从第一级明纹到同侧的第四级明纹间的距离为7.5mm ，求单色光的波长；（2）若入射光的波长为600nm ，求相邻两明纹间的距离。

解答及评分标准：

（1）λ)(141414k k d d x x x -'=

-=?； （4分） nm k k d x d 5001

414=-'?=∴λ （3分） （2）nm d

d x 0.3='=?λ （3分） 6. 题号：50344011

分值：10分

用一束8.632=λnm 激光垂直照射一双缝， 在缝后2.0m 处的墙上观察到中央明纹和第一级明纹的间隔为14cm. 求(1)两缝的间距；(2)在中央明纹以上还能看到几条明纹?

解答及评分标准： (1)m x d d 69

100.914

.0108.6320.2--?=??=?'=λ （5分） (2)由于2π

θ<, 按2π

θ=计算，

则 3.14/'/sin =?==x d d k λθ 应取14即看到14条明纹. （5分）

7. 题号：50441001

分值：10分

一透镜的折射率n c =1.60，为使垂直入射的波长λ=500nm 的光尽可能少反射，在透镜表面镀了一层折射率n f =1.38的透明薄膜，求镀膜的最小厚度t 。

解答及评分标准： 反射干涉相消得：22λ

δ=?=t n f （6分）

f n t 4λ

=∴ （2分） m nm 81006.938.14

500-?=?=

(2分)

8. 题号：50441001

分值：10分

一透镜的折射率n c =1.60，为使垂直入射的波长λ=500nm 的光尽可能少反射，在透镜表面镀了一层折射率n f =1.38的透明薄膜，求镀膜的最小厚度t 。

解答及评分标准： 反射干涉相消得：22λ

δ=?=t n f （6分）

f n t 4λ

=∴ （2分） m nm 81006.938.14

500-?=?=

(2分) 9. 题号：50441002

分值：10分

用钠灯（nm 3.589=λ）观察牛顿环，看到第k 条暗环的半径为mm 4=r ，第5+k 条暗环半径mm 6=r ，求所用平凸透镜的曲率半径R 。

解答及评分标准：

由牛顿环暗环公式 r=λkR （3分） 据题意有 r=

mm kR 4=λ； r=mm R k 65=+λ）（ （3

分）

所以：k=4，代入上式，可得：R=6.79m （4分）

10.题号：50442003

分值：10分

一块厚μm 2.1的折射率为50.1的透明膜片。设以波长介于nm 700~400的可见光．垂直入射，求反射光中哪些波长的光最强?

解答及评分标准：

由反射干涉相长公式有

)3,2,1(22 ==+

k k ne λλ （3分）

得 nm k k k ne 1

272001212005.14124-=-??=-=λ （3分） nm k nm k 554,7;655,

6====λλ （2分） nm k nm k 424,9;480,8====λλ （2分）

11.题号：50442004

分值：10分

白光垂直照射到空气中一厚度为nm h 380=的肥皂膜上，肥皂膜的折射率为n=1.33，在可见光范围内（400nm-760nm ），哪些波长的光在反射中增强？

解答及评分标准：

反射光干涉相长条件

λλk nh =+

22 （4分） 212+=λ

nh k 212-=k nh λ nm nm 760400≤≤λ

32≤≤k （4分）

则k=2时，nm 9.673=λ

k=3时，nm 3.404=λ （2分）

12.题号：50442005

分值：10分

两块长度10 cm 的平玻璃片，一端互相接触，另一端用厚度为0.004 mm 的纸片隔开，形成空气劈形膜．以波长为500 nm 的平行光垂直照射，观察反射光的等厚干涉条纹，在全部10 cm 的长度内呈现多少条明纹(

1 nm=10-9 m)

解答及评分标准：

设空气膜最大厚度为e ，

)3,2,1(22 ==+k k e λλ

（4分）

5.1622=+

=λ

λe k （4分） ∴ 明纹数为16． （2分）

13.题号：50443006

分值：10分

当牛顿环干涉仪中透镜与玻璃之间充以某种介质时，第十条明纹的直径由0.0140m 变为0.0127。求液体的折射率。

解答及评分标准：

λR k r d k k )2

1(22-== （4分） 充液体后 n

R k r d kn kn λ)21(22-== （4分） 22.127.140.12

22=??

? ??==n d d kn k （2分）