练习十五参考答案.doc

大学物理练习十五解答一、选择题1. 一束波长为的平行单色光垂直入射到一单缝AB上，装置如图，在屏幕D上形成衍射图样，如果P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则的长度为 A (A) (B)/2 (C) 3/2 (D) 2 解: P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置,(k=1)2. 单缝夫琅和费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为a=4的单缝上，对应于衍射角为300的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 B (A) 2个 (B) 4个(C) 6个 (D) 8个 解: 可得k=2, 可分成的半波带数目为4个.3. 根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的 D (A)振动振幅之和。(B)光强之和。(C)振动振幅之和的平方。 (D)振动的相干叠加。 解: 所有面积元发出的子波各自传到P点的振动的相干叠加.4. 在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小。若使单缝宽度a变为原来的，同时使入射的单色光的波长变为原来的3/4，则屏幕C上单缝衍射条纹中央明纹的宽度将变为原来的 D (A) 3/4倍. (B) 2/3倍.(C) 9/8倍. (D) 1/2倍.(E)2倍.解: 5. 在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a稍稍变宽，同时使单缝沿y轴正方向作微小位移，则屏幕C上的中央衍射条纹将 C (A)变窄，同时向上移；(B)变窄，同时向下移；(C)变窄，不移动； (D)变宽，同时向上移； (E)变宽，不移动。解: 6. 某元素的特征光谱中含有波长分别为1=450nm和2=750nm（1nm=10-9m）的光谱线。在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2的谱线的级数将是 D (A)2,3,4,5 (B)2,5,8,11.(C) 2,4,6,8(D)3,6, 9,12.解: 当 7. 设星光的有效波长为5500，用一台物镜直径为1.20m的望远镜观察双星时，能分辨的双星的最小角间隔是 D (A) (B)(C) (D)解: 8. 孔径相同的微波望远镜和光学望远镜相比较，前者的分辨本领较小的原因是 D (A)星体发出的微波能量比可见光能量小。(B)微波更易被大气所吸收。(C)大气对微波的折射率较小。(D)微波波长比可见光波长大。解: 分辨本领9. X射线射到晶体上，对于间隔为d的平行点阵平面，能产生衍射主极大的最大波长为 D (A) d/4 (B) d/2(C) d. (D) 2d.解: 二、填空题1. 在单缝夫琅和费衍射示意图中，所画出的各条正入射光线间距相等，那么光线1与3在屏幕上P点相遇时的位相差为 ，P点应为 点（填“亮”或“暗”）。解: (); 暗(可分成的半波带数目为4个)2. 若光栅的光栅常数d、缝宽a和入射光波长都保持不变，而使其缝数N增加，则光栅光谱的同级光谱线将变得_。解: 更窄更亮. 3. 在单缝夫琅和费衍射实验中,如果缝宽等于单色入射光波长的2倍,则中央明条纹边缘对应的衍射角解: 中央明条纹边缘对应第一级暗纹,4. 一束平行单色光垂直入射在光栅上，若光栅的透明缝宽度a与不透明部分宽度b相等，则可能看到的衍射光谱的级次为 _。解: (因为)5. 汽车两盏前灯相距,与观察者相距S=10km.夜间人眼瞳孔直径d=5.0mm.人眼敏感波长为(1nm=10-9m),若只考虑人眼的圆孔衍射,则人眼可分辨出汽车两前灯的最小间距_m.解: 三、计算题1(1)在单缝夫琅和费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，。已知单缝宽度为，透镜焦距f=50cm。求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离。(2)若用光栅常数的光栅替换单缝，其它条件和上一问相同，求两种光第一级主极大之间的距离。解: (1) (2) 2波长的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为300，且第三级是缺级。(1)光栅常数d等于多少？(2)透光缝的宽度a等于多少？(3)在选定了上述d和a之后，求在屏幕上可能呈现的全部主极大的级次。解: (1)由光栅方程得： (2)由缺级条件知：(3)由光栅方程知可能看到的最大级次为：；又由缺级条件知k=3, 6,缺级，所以实际呈现级明纹（在处看不到）。3用波长为546.1 nm(1nm =10-9 m)的平行单色光垂直照射在一透射光栅上，在分光计上测得第一级光谱线的衍射角为=30则该光栅每一毫米上有几条刻痕解: 由光栅方程得：，4设光栅平面和透镜都与屏幕平行，在平面透射光栅上每厘米有5000条刻线，用它来观察钠黄光(的光谱线。(1)当光线垂直入射到光栅上时，能看到的光谱线的最高级数km是多少？(2)当光线以300的入射角（入射线与光栅平面的法线的夹角）斜入射到光栅上时，能看到的光谱线的最高级数km是多少？(1nm=10-9m)解: (1)光栅常数：由得：能看到的光谱线的最高级数。(2)设光栅斜向上入射，由得：能看到的光谱线的最高级数。49