以下是高一物理光的运动题目的一些示例:
1. 太阳光与水平面成30度角斜射到平静的水面上,则入射光线与反射光线的夹角为多少度?反射光线与入射光线的夹角为多少度?
2. 在一列沿直线传播的强光束中,有一束平行于主轴的光线经过一玻璃球折射后射向平面镜,已知光在玻璃中的折射率为n,则平面镜的反射面与法线的夹角为多少度?
3. 一个人站在河边,他借助一个带有曲率的透明球面镜来观察河对岸的景物,他应该把景物放在什么位置才能使景物被反射到河对岸?
4. 在一束平行光照射下,凸透镜和凹透镜各有一个阴影区,那么哪个区域的面积更大?
5. 一个人站在湖边,他想要看到湖对岸的景物,他应该站在湖边什么位置上才能使景物被反射到湖对岸?
以上题目都是基于物理的光学原理,考察了光的折射、反射、透射等基本概念和规律。
题目:双缝干涉实验中的光程差问题
【问题描述】
在实验室中,我们进行了一项双缝干涉实验。实验中,一束单色光通过两个相距很近的狭缝,产生两组相干波源,它们发出的光在空间某点相遇产生干涉现象。我们关心的是光通过两个狭缝后的光程差ΔL是如何影响干涉条纹的间距的。
【问题】
假设我们使用波长为λ的单色光进行实验,双缝之间的距离为d,双缝到屏幕的距离为L。那么,光程差ΔL与光的波长λ、双缝之间的距离d以及双缝到屏幕的距离L之间有何关系?当光程差ΔL发生变化时,干涉条纹的间距会发生怎样的变化?
【解答】
根据干涉原理,光通过两个狭缝后的光程差ΔL等于狭缝间距乘以光在空气中的传播速度。对于单色光,其波长为λ,双缝之间的距离为d,双缝到屏幕的距离为L,则光程差ΔL可以表示为:
ΔL = d (2n + 1) λ / L
ΔX = λ / (2 π ΔL)
这意味着当光程差ΔL增加时,干涉条纹的间距将减小;反之,当光程差ΔL减少时,干涉条纹的间距将增加。
【例题】
假设我们使用波长为500nm的单色光进行实验,双缝之间的距离为0.5mm,双缝到屏幕的距离为2m。那么,当光程差ΔL从最小值(即双缝间距d乘以干涉级数n)增加到最大值时,干涉条纹的间距将如何变化?
ΔX = (500nm) / (2 π (0.5mm (2 10^9m/s))) = -3.7mm^-1
这意味着当光程差从最小值增加到最大值时,干涉条纹的间距将减小约3.7mm。这可以通过观察屏幕上干涉条纹的移动来验证。