2013大学物理竞赛辅导(光学).ppt

P2 y P1 y ? ? I0 I1 y P1 ? I0 I P2 ? I1 I0 I2 P2 y P1 y ? ? I0 I1 y P1 ? I0 I P2 ? I1 I2 I0 4. 如图所示，S、S1、S2为狭缝，P1、P2、P、P?为线偏振片（P及P?可以撤去），其中P1和P2的偏振化方向互相垂直，P和P?的偏振化方向互相平行，且与P1、P2的偏振化方向皆成450角。在下列四种情况下，屏上有无干涉条纹（四种情况全部填对才能得分） （1）撤掉P、P?，保留P1、P2，屏上 干涉条纹； （2）撤掉P?，保留P、P1、P2，屏上 干涉条纹； （3）撤掉P，保留P1、P2、P?，屏上 干涉条纹； （4）若P、P?，P1、P2同时存在，则屏上 干涉条纹。 ? P S S1 S2 P1 P2 P′ 自然光的干涉 S S1 S2 S S1 S2 P1 P2 在S1、S2后加偏振化方向互相平行的偏振片 P1、P2 有干涉条纹 （1）撤掉P、P?，保留P1、P2，屏上 干涉条纹； 无 S S1 S2 P1 P2 S S1 S2 P1 P2 P （2）撤掉P?，保留P、P1、P2，屏上 干涉条纹； 无 （3）撤掉P，保留P1、P2、P?，屏上 干涉条纹； 无 S S1 S2 P1 P2 P3 （4）若P、P?，P1、P2同时存在，则屏上 干涉条纹。 有 S S1 S2 P1 P2 P P3 5. [第17届第14题] 图为一杨氏干涉装置，单色光源S在对称轴上，在幕上形成双缝干涉条纹，P0处为0级亮纹，P4处为1级亮纹。P1、P2、P3为P0P4间的等间距点。问： （1）在光源后面放置偏振片N，在双缝S1、S2处放置相同的偏振片N1、N2，它们的透光轴方向互相垂直，且与N的透光轴方向成450角，说明P0、P1、P2、P3、P4处光的偏振状态，并比较它们的相对强度。 （2）在幕前再放置偏振片N?，其透光轴方向与N的透光轴方向垂直，则上述各点光的偏振状态和相对强度变为如何？ N S S1 S2 N1 N2 P0 P4 P3 P2 P1 （1）在光源后面放置偏振片N，在双缝S1、S2处放置相同的偏振片N1、N2，它们的透光轴方向互相垂直，且与N的透光轴方向成450角，说明P0、P1、P2、P3、P4处光的偏振状态，并比较它们的相对强度。 Ip0 = Ip1 = Ip2 = Ip3 = Ip4 = IS1+ IS2 = 2IS1 A B O b A1 A2 A3 ? P C k=4个半波带 暗 ? 移相膜不起作用，干涉相消。 第二极小 放入移相膜后 A1 A2 A3 ? C A B b P O 次极大 干涉相长，但强度较小。 ? k=3个半波带 第一次极大 放入移相膜后 u O ? 2? 3? -? -2? -3? 1 D S L 2? f d 艾里斑 d Airy斑对透镜光心的张角为 S2 S1 ?0 L f d 2. [第29届第8题] 太阳系外两颗恒星射来的波长同为λ的光，经过直径D的透镜所成两个爱里斑的位置如图所示。对于大多数人来说，这两颗恒星刚好能分辨的是图______所示情况（填1、2或3），对应的两细束入射光之间的夹角即 为最小分辨角，其值为_____________。 3 图1 图2 图3 解： 3. [第28届第8题] 夫琅和费圆孔衍射形成的爱里斑，其半角宽度 与圆孔直径d、单色光波长 之间的关 系为 = ____________。人眼瞳孔直径为2 mm，对波长为550 nm的黄绿光，人眼瞳孔的最小分辨角为 ____________rad。 4. [第27届第9题] 高空遥测用照相机离地面L=40.0km，刚好能分辨地面相距 l =20.0cm的两点，据此可知照相机物镜的直径d=____cm；假如照相机的焦距f = 50cm，为了充分利用照相机的分辨本领，所选择的感光片上每毫米可以分辨的线数（即感光片分辨率）应该为_____线／mm。 解： S2 S1 ?0 f l L s 照相物镜的分辨本领 照相物镜一般用于对较远的物体成像，其分辨本领以平面上每毫米能分辨的直线数N来表示。若在感光底片上能分辨的最靠近的两直线间的距离为 则 （线／mm） 其中，D为照相物镜孔径，f为照相物镜的焦距，D／f为物镜的相对孔径。 线／mm 5. 已知地球到月球的距离为3.84?108m，设来自月球的光的波长为600.0nm。若在地球上用物镜直径为1m的一天文望远镜观察时，刚好将月球正面一环形山上的两点分辨开，则该两点的距离约为_____ m。 281 ?0 L d D b P( x