高中物理竞赛专题：光学习题课(共35张PPT)

高中物理竞赛专题 之 光学习题课专题 一、光的干涉习题课 例：如图所示光路中，OO′是薄凸透镜的主光轴，f是透镜的焦距， h是P点到透镜主光轴的距离，s是P点到透镜的距离，且s>f，Ａ是光线PO与焦平面的交点，B是自Ｐ点发出的且与透镜主光轴平行的光线与透镜的交点。则光路POA与光路PB O′的光程差为多少？。 【考点一】光程的概念与薄透镜的等光程性。 . . . . . 例：如图所示，三束波长均为λ的平面波沿xz平面入射到位于z=0平面的屏幕上，它们的波矢分别为K1、K2、K3， 其中K2沿Z轴方向， K1、K3与Z轴夹角为θ，振幅依次为A0、2A0、A0，且在坐标原点O的初相位均为零。试在以下三种情况下求幕上的干涉强度分布、条纹对比度与条纹间距。 1） K1、K2、K3波同时存在； 2） 只有K1、K3波同时存在； 3） 只有K1、K2波同时存在； 【考点二】光波相干叠加的一般原理。 例1：如图所示，间距为d的双孔后放置一薄会聚透镜，透镜后焦面上放一屏幕，上述干涉条纹装置正对遥远的双星，在幕上观察双星产生的干涉条纹。当d从小连续变大时，干涉条纹的对比度将作周期性变化。 1）试解释此现象； 2）若星光的平均波长均为550nm，当d变到2.0mm时，条纹第一次变模糊，试求双星的角间距。 【考点三】分波面干涉 例2：波长为λ的平行光垂直入到一顶角为α(很小)、宽度为W、折射率为n的双棱镜上。试问：当幕一双棱镜的距离L分别为多大时，在幕上观察到的干涉条纹的总数最少和最多？最多时能看到几条干涉条纹？ 例3：如图所示，在杨氏干涉装置中，用三个平行狭缝代替双缝，三缝的宽相同（都<λ/2），缝距分别为d与3d/2，设单色缝光源与三狭缝的距离足够远，因而到三缝的光程可看作相同，设幕与三缝的距离D也足够远。试求： 1）、幕中心小范围内的强度分布公式； 2）、一级极大值的角位置θ1； 3）、θ= θ1/2处的光强与θ1处光强的比值。 例1：如图所示，若在折射率为nG的基片上，依次涂上高折射率层（nH）和低折射率层（nL），每层的光学厚度均为λ/4。试问：为了达到完全消反射， nH 与 nL应满足什么条件。 【考点四】薄膜干涉 理 学 院 物 理 系 张晚云 例1：三个平凸透镜A、B、C，两两组合成牛顿不干涉装置。以波长λ=600nm的单色光垂直入