大學物理下冊衍射偏振習題件省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

光衍射1.理論基礎——惠更斯－菲涅爾原理2.光衍射半定量分析：菲涅爾半波帶理論衍射實質:

無數子波相干疊加f方法關鍵點(2)將縫波面分成n個帶(3)各帶產生振幅相等.11/193.單縫4.光柵特點：各級明暗紋等間距中央明條紋線寬度為：明紋或暗紋角寬度22/19光偏振1.光偏振狀態(tài)自然光線偏振光部分偏振光光干涉和衍射現象說明了光波動性，光偏振性證實了光是橫波。只有橫波才含有偏振性.?????..............I0II0/2=I1?????2.馬呂斯定律起偏檢偏33/193.布儒斯特定律空氣玻璃a.反射光

部分偏振光，折射光

部分偏振光，b.反射光偏振化程度與入射角相關.44/19布儒斯特定律（1812年）反射光為完全偏振光，且振動面垂直入射面，折射光為部分偏振光．當時，玻璃空氣55/194.雙折射o光與e光均是線偏振光尋常光(o光)非常光(e光)----服從折射定律----不服從折射定律O光在晶體中各方向上傳輸速度相同.

e光晶體中各方向上傳輸速度不一樣,隨方向改變而改變.66/19例1:依據惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某時刻波陣面為S，則S前方某點P光強度決定于波陣面S上全部面積元發(fā)出子波各自傳到P點(A)振動振幅之和．(B)光強之和．(C)振動振幅之和平方．(D)振動相干疊加．［D］例2:波長為l單色平行光垂直入射到一狹縫上，若第一級暗紋位置對應衍射角為q=±p/6，則縫寬大小為(A)l/2．(B)l．(C)2l．(D)3l．[C]77/19例3:波長l=500nm(1nm=10-9m)單色光垂直照射到寬度a=0.25mm單縫上，單縫后面放置一凸透鏡，在凸透鏡焦平面上放置一屏幕，用以觀察衍射條紋．今測得屏幕上中央明條紋一側第三個暗條紋和另一側第三個暗條紋之間距離為d=12mm，則凸透鏡焦距f為(A)2m．(B)1m．(C)0.5m．(D)0.2m．(E)0.1m．［b］88/19例4:一束平行單色光垂直入射在光柵上，當光柵常數(b

+b’)為以下哪種情況時(b’代表每條縫寬度)，k=3、6、9等級次主極大均不出現？(A)b+b’=2a．(B)b+b’=3a．(C)b+b’=4a．(A)b+b’=6a．［b］例5:波長為550nm(1nm=10?9m)單色光垂直入射于光柵常數d=2×10-4cm平面衍射光柵上，可能觀察到光譜線最大級次為(A)2．(B)3．(C)4．(D)5．［b］99/19例6:對某一定波長垂直入射光，衍射光柵屏幕上只能出現零級和一級主極大，欲使屏幕上出現更高級次主極大，應該(A)換一個光柵常數較小光柵．(B)換一個光柵常數較大光柵．(C)將光柵向靠近屏幕方向移動．(D)將光柵向遠離屏幕方向移動．［b］例7:設光柵平面、透鏡均與屏幕平行．則當入射平行單色光從垂直于光柵平面入射變?yōu)樾比肷鋾r，能觀察到光譜線最高級次k

(A)變?。?B)變大．(C)不變．(D)改變無法確定．

［b］1010/19例8：(1)在單縫夫瑯禾費衍射試驗中，垂直入射光有兩種波長，l1=400nm，l2=760nm．已知單縫寬度b=1.0×10-2cm，透鏡焦距f=50cm．求兩種光第一級衍射明紋中心之間距離．解：(1)由單縫衍射明紋公式可知(取k＝1)因為所以=0.27cm1111/19(2)若用光柵常數d=1.0×10-3cm光柵替換單縫，其它條件和上一問相同，求兩種光第一級主極大之間距離．解：由光柵衍射主極大公式且有所以=1.8cm1212/19例9:某種單色平行光垂直入射在單縫上，單縫寬b=0.15mm．縫后放一個焦距f=400mm凸透鏡，在透鏡焦平面上，測得中央明條紋兩側兩個第三級暗條紋之間距離為8.0mm，求入射光波長．解：此暗紋到中心距離為x3≈3f

l/b．

兩側第三級暗紋距離是2x3=6fl/b

=

8.0mm∴l(xiāng)=(2x3)b/6f=500nm

1313/19例10:波長l=600nm(1nm=10﹣9m)單色光垂直入射到一光柵上，測得第二級主極大衍射角為30°，且第三級是缺級．(1)光柵常數(b+b’)等于多少？(2)透光縫可能最小寬度b等于多少？(3)在選定了上述(b+b’)和b之后，求在衍射角-＜

＜范圍內可能觀察到全部主極大級次．1414/19解：(1)由光柵衍射主極大公式得

b

+b’==2.4×10-4cm(2)

b=(b

+b’)/3=0.8×10-4cm(3)(主極大)(單縫衍射極小)所以k=3，6，9，........缺級．

又因為kmax=(a＋b)/l=4,所以實際展現k=0，±1，±2級明紋．(k=±4在p/2處看不到．)

第三級是缺級1515/19例11.在雙縫干涉試驗中，用單色自然光，在屏上形成干涉條紋．若在兩縫后放一個偏振片，則(A)干涉條紋間距不變，但明紋亮度加強．(B)干涉條紋間距不變，但明紋亮度減弱．(C)干涉條紋間距變窄，且明紋亮度減弱．(D)無干涉條紋．［B］例12.一束光是自然光和線偏振光混合光，讓它垂直經過一偏振片．若以此入射光束為軸旋轉偏振片，測得透射光強度最大值是最小值5倍，那么入射光束中自然光與線偏振光光強比值為(A)1/2．(B)1/3．(C)1/4．(D)1/5．［A］1616/1913.一束光強為I0自然光，相繼經過兩個偏振片P1、P2后，出射光光強為I＝I0/8．則此兩偏振片偏正化方向夾角（取銳角）是（），若在兩片之間再插入一片偏振片，其偏振化方向與前后偏振化方向夾角（取銳角）相等，則經過三個偏振片后透射光強度為（）60°9I0/3214.一束光強為I0自然光，相繼經過三個偏振片P1、P2、P3后，出射光光強為I＝I0/8．已知P1和P2偏振化方向相互垂直，若以入射光線為軸，旋轉P2，要使出射光光強為零，P2最少要轉過角度是(A)30°．(B)45°．(C)60°．(D)90°[b]1717/19例15.一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃(如圖)，設入射角等于布儒斯特角i0，則在界面2反射光(A)是自然光．(B)是線偏振光且光矢量振動方向垂直于入射面．(C)是線偏振光且光矢量振動方向平