物理光学分析和总结.pdf

物 理 光 学 一、典型例题： [例 1]在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中 的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光） ，另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光） ，这 时（ ） A 、只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D、屏上无任何光亮 [解析 ]在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多，在双缝分别放上红色和 绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不可再出现干涉条纹了，但由于 满足产生明显衍射现象的条件，所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹，故正确的选 项为 C。 [例 2] 某金属在一束黄光照射下，恰好能有电子逸出（即用频率小于这种黄光的光线照射 就不可能有电子逸出） ，在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变 化？ ⑴增大光强而不改变光的频率； ⑵用一束强度更大的红光代替黄光； ⑶用强度相同的紫光代替黄光。 [解析 ] “正好有电子逸出” ，说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率。 ⑴增大光强而不改变光的频率，意味着单位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变， 根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子最大初动能不变，但光电子数目增大。 ⑵用一束强度更大的红光代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极限频率，所以无光 电子逸出。 ⑶用强度相同的紫光代替黄光，因为一个紫光光子的能量大于一个黄光光子的能量，而 强度相同，因而单位时间内射向金属的紫光光子数将比原来少，因此，逸出的电子数将减少， 但据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能将增大。 [例 3] 把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上， 让光从上方射入 （图甲），这时可 以看到亮暗相间的同心圆（图乙） ，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，解 释为什么会出现牛顿环。 [解析 ] 凸透镜的弯曲上表面反射的光和下面的玻璃平面向上反射的光相互叠加，由于来 自这两个面的反射的光的路程差不同，在有些位置相互加强，在有些位置相互削弱，因此出 现了同心圆状的明暗相间的条纹。 [例 4] 把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让 单色光从上方射入（如图） ，这时可以看到亮暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是 （ ） A 、将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏 B、将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏 C、将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D、将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动 [解析 ]楔形空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，空气层厚度相同的地方，两 列波的路程差相同，故如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直线，如上图，当劈 角为α时，相邻两条纹间等于 AC ，当劈角增大为β时，相邻的条纹左移至 A’、 C’处，条纹间 距变为 A C 。设 CD － AB =△ s，则 C D － AB =△ s，故 AC = s ， AC = s 。 sin sin 因为β α，所以 AC A C ，故劈角增大时，条纹变密。 同理，当上玻璃板平行上移时，易得 A ’C’CA 为平行四边形，所以条纹向壁尖移动，且间 距不变，本题选 B、C。 二、课堂练习 1、先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相 邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光①在真空中的波长较短 ②在玻璃中传播速度较大 ③在玻璃中传播时，玻璃的折射率较大 ④其光子的能量较小 以上说法正确的是（ ） A