物理习题答案

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(3)整个装置的结构不变,全部浸入水中; (4)光源作平行于S1,S2联线方向上下微小移动; (5)用一块透明的薄云母片盖住下面的一条缝. 解: 由?x?D?知,(1)条纹变疏;(2)条纹变密;(3)条纹变密;(4)零级明纹在屏幕上作相d反方向的上下移动;(5)零级明纹向下移动.

题12-5图 题12-6图

12-6 如题12-6图,牛顿环的平凸透镜可以上下移动,若以单色光垂直照射,看见条纹向中

心收缩,问透镜是向上还是向下移动?

解: 条纹向中心收缩,透镜应向上移动.因相应条纹的膜厚ek位置向中心移动. 12-8 在双缝装置中,用一很薄的云母片(n=1.58)覆盖其中的一条缝,结果使屏幕上的第七级明条纹恰好移到屏幕中央原零级明纹的位置.若入射光的波长为5500A,求此云母片的厚度.

解: 设云母片厚度为e,则由云母片引起的光程差为

o??ne?e?(n?1)e

按题意 ??7?

7?7?5500?10?10??6.6?10?6m ?6.6?m ∴ e?n?11.58?1 专业word可编辑 .

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12-13 如题12-13图,波长为6800A的平行光垂直照射到L=0.12m长的两块玻璃片上,两玻璃片一边相互接触,另一边被直径d=0.048mm的细钢丝隔开.求: (1)两玻璃片间的夹角???

(2)相邻两明条纹间空气膜的厚度差是多少? (3)相邻两暗条纹的间距是多少? (4)在这0.12 m内呈现多少条明条纹?

o

题12-13图

解: (1)由图知,Lsin??d,即L??d

故 ??d0.048?4(弧度) ??4.0?103L0.12?10(2)相邻两明条纹空气膜厚度差为?e??2?3.4?10?7m

?6800?10?10?6??850?10m?0.85 mm (3)相邻两暗纹间距l??42?2?4.0?10(4)?N?L?141条 lo12-14 用?? 5000A的平行光垂直入射劈形薄膜的上表面,从反射光中观察,劈尖的 棱边是暗纹.若劈尖上面媒质的折射率n1大于薄膜的折射率n(n=1.5).求: (1)膜下面媒质的折射率n2与n的大小关系; (2)第10条暗纹处薄膜的厚度;

(3)使膜的下表面向下平移一微小距离?e,干涉条纹有什么变化?若?e=2.0 第10条暗纹处将被哪级暗纹占据?

?m,原来的

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解: (1)n2?n.因为劈尖的棱边是暗纹,对应光程差??2ne??2?(2k?1)?2,膜厚

e?0处,有k?0,只能是下面媒质的反射光有半波损失

(2)?e?9??才合题意; 2?n2?9?9?5000??1.5?10?3 mm 2n2?1.5(因10个条纹只有9个条纹间距)

(3)膜的下表面向下平移,各级条纹向棱边方向移动.若?e?2.0μm,原来第10条暗纹处现对应的膜厚为?e??(1.5?10?3?2.0?10?3)mm

3.5?10?3?2?1.5?N???21

?n5.0?10?42?e?现被第21级暗纹占据.

第十二章

13-12 单缝宽0.10mm,透镜焦距为50cm,用??5000A的绿光垂直照射单缝.求:(1)位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹的宽度和半角宽度各为多少?(2)若把此装置浸入水中(n=1.33),中央明条纹的半角宽度又为多少? 解:中央明纹的宽度为?x?2半角宽度为??sin?1o?naf

?na

(1)空气中,n?1,所以

5000?10?10?x?2?0.5??5.0?10?3m ?30.10?105000?10?10?3??sin?5.0?10 rad ?30.10?10

?1(2)浸入水中,n?1.33,所以有

5000?10?10?x?2?0.50??3.76?10?3 m ?31.33?0.10?10 专业word可编辑 .

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5000?10?10??sin?3.76?10?3 rad ?31.33?0.1?10?113-13 用橙黄色的平行光垂直照射一宽为a=0.60mm的单缝,缝后凸透镜的焦距f=40.0cm,观察屏幕上形成的衍射条纹.若屏上离中央明条纹中心1.40mm处的P点为一明条纹;求:(1)入射光的波长;(2)P点处条纹的级数;(3)从P点看,对该光波而言,狭缝处的波面可分成几个半波带?

解:(1)由于P点是明纹,故有asin??(2k?1)由

?2,k?1,2,3???

x1.4??3.5?10?3?tan??sin? f400故??2asin?2?0.6??3.5?10?3

2k?12k?11??4.2?10?3mm 2k?1o当 k?3,得?3?6000A

k?4,得?4?4700A

(2)若?3?6000A,则P点是第3级明纹; 若?4?4700A,则P点是第4级明纹. (3)由asin??(2k?1)ooo?2可知,

当k?3时,单缝处的波面可分成2k?1?7个半波带; 当k?4时,单缝处的波面可分成2k?1?9个半波带.

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