2009《物理光學(xué)》半期考試

1、物理光學(xué)半期考試試題一選擇題(每小題2分，共30分)1. 自然光正入射，其反射光為 D 。A橢圓偏振光 B線偏振光C部分偏振光 D自然光2. 自然光在界面發(fā)生反射和折射，當(dāng)反射光為線偏振光時(shí)，折射光與反射光的夾角必為 D 。A B C D3在相同時(shí)間內(nèi)，同一單色光在空氣和在玻璃中 C 。A. 傳播的路程相等，走過(guò)的光程相等。B. 傳播的路程相等，走過(guò)的光程不相等。C. 傳播的路程不相等，走過(guò)的光程相等。D. 傳播的路程不相等，走過(guò)的光程不相等。4. 當(dāng)光波在兩種不同介質(zhì)中的振幅相等時(shí)， C 。A. 其強(qiáng)度相等 B. 其強(qiáng)度不相等C. 其強(qiáng)度比等于兩種介質(zhì)的折射率之比 D. 不確定5. 光在界面

2、發(fā)生反射和透射，對(duì)于入射光、反射光和透射光，不變的量是 D 。A波長(zhǎng) B波矢 C強(qiáng)度 D頻率6. 平行平板的等傾干涉圖樣定域在 A 。A無(wú)窮遠(yuǎn) B平板上界面C平板下界面 D自由空間7. 在白光入射的等傾干涉中，同級(jí)圓環(huán)中相應(yīng)于顏色紫到紅的空間位置是 A 。A由外到里 B由里到外C不變 D隨機(jī)變化8. 在對(duì)稱平板雙光束干涉中，無(wú)論是等厚干涉還是等傾干涉，也無(wú)論是還是，兩反射光束間的附加相位突變總是 A 。A等于 B等于0 C可以為也可以為0 D在0和之間9. 把一平凸透鏡放在平玻璃上，構(gòu)成牛頓環(huán)裝置，當(dāng)平凸透鏡慢慢地向上平移時(shí)，由反射光形成的牛頓環(huán) B 。A. 向中心收縮， 條紋間隔不變B. 向

3、中心收縮，環(huán)心呈明暗交替變化C. 向外擴(kuò)張，環(huán)心呈明暗交替變化D. 向外擴(kuò)張，條紋間隔變大10對(duì)于單層光學(xué)薄膜，增透膜和增反膜的光學(xué)厚度 C 。A分別為和 B分別為和 C都等于 D都等于.11單色平行光垂直照射在薄膜上，經(jīng)上下兩表面反射的兩束光發(fā)生干涉，若薄膜的厚度為h，且n1n2n3，1為入射光在n1中的波長(zhǎng)，則兩束反射光的光程差為 C 。 A. 2 n2hB. 2 n2h+ C. 2 n2h+D. 2 n2h+12 F-P腔兩平行腔面間的距離增加時(shí)，其 A 。 A分辨能力增強(qiáng) B分辨能力降低 C自由光譜范圍增大 D最小可分辨波長(zhǎng)差增大13. 決定平行平板干涉屬雙光束干涉還是多光束干涉的關(guān)鍵

4、因素是平板的 C 。A平行度 B厚度 C反射率 D折射率14. 關(guān)于光的空間相干性，下列說(shuō)法不正確的是 D 。A. 光場(chǎng)的空間相干性來(lái)源于普通擴(kuò)展光源不同部分發(fā)出的光的不相干性B. 普通光源的空間擴(kuò)展越大，其光場(chǎng)的空間相干范圍越小C. 光的空間相干性反映了光波場(chǎng)的橫向相干性D. 空間相干性與光波的波列長(zhǎng)度有關(guān)15. 關(guān)于光的時(shí)間相干性，下列說(shuō)法不正確的是 B 。A. 光場(chǎng)的時(shí)間相干性來(lái)源于普通光源的原子發(fā)光持續(xù)時(shí)間的有限性B. 光場(chǎng)的時(shí)間相干性與光源的光譜展寬無(wú)關(guān)C. 光場(chǎng)的時(shí)間相干性反映了光場(chǎng)的縱向相干性D. 光波的波列越長(zhǎng)，其光場(chǎng)的時(shí)間相干性越好二簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分）1有電場(chǎng)數(shù)值

5、為E 的圓偏振光和電場(chǎng)振幅為E 的線偏振光。給出兩束光的強(qiáng)度關(guān)系并簡(jiǎn)要說(shuō)明其原因。 答: 圓偏振光的強(qiáng)度為線偏振光強(qiáng)度的兩倍。（3分）原因：電場(chǎng)為E 的圓偏振光可以分解為兩個(gè)互相垂直的方向上電場(chǎng)振幅為E 的線偏振光，因?yàn)檫@兩束線偏振光的強(qiáng)度相等，且偏振方向互相垂直，不會(huì)發(fā)生干涉，故圓偏振光的強(qiáng)度就等于上述為兩束線偏振光的強(qiáng)度之和，也就是一束線偏振光強(qiáng)度的兩倍。（3分）（注：也可以應(yīng)用光的強(qiáng)度公式直接計(jì)算,得到同樣的結(jié)果）2光波在介質(zhì)分界面上的反射特性和透射特性與哪些因素有關(guān)？答：與入射光的偏振狀態(tài)（2分）、入射角（2分）和界面兩側(cè)介質(zhì)的折射率（2分）有關(guān)。3. 光波從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)出現(xiàn)

6、透射系數(shù)大于1，這是否與能量守恒不相符合？如何解釋？答：透射系數(shù)大于1不與能量守恒相矛盾。（3分）反映能量關(guān)系的是透射率，由透射率表達(dá)式可知：即使透射系數(shù)大于1，其透射率也不能大于1。（3分）4. 比較雙光束等傾干涉花樣與多光束等干涉花樣的異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：條紋的形狀、條紋間隔、條紋光暗位置一樣，條紋對(duì)比度都可以比較高。（3分）相異點(diǎn)：條紋的銳度不一樣，多光束干涉條紋細(xì)亮。（3分）5. 解釋“半波損失”和“附加光程差”。答：半波損失是光在界面反射時(shí)，反射光在入射點(diǎn)相對(duì)于入射光的相位突變p，對(duì)應(yīng)的光程為半個(gè)波長(zhǎng)。（3分）附加光程差光在兩界面分別反射時(shí)，由于兩界面的物理性質(zhì)不同（一界面為光密到光

7、疏，而另一界面為光疏到光密；或相相反的情形）在兩反射光中引入的附加相位突變p，對(duì)應(yīng)的附加光程差也為半個(gè)波長(zhǎng)。（3分）三計(jì)算題（每小題10分，共40分）1. 如圖所示是一根直圓柱形光纖，光纖芯的折射率為n1，光纖包層的折射率為n2，并且n1 n2。（1）證明入射光的最大孔徑角滿足：；（2）若n1 =1.62, n2=1.52，最大孔徑角為多少？解：（1）如圖，為保證光線在光纖內(nèi)的入射角大于臨界角，必須使入射到光纖端面的光線限制在最大孔徑角范圍內(nèi)。由折射定律： （6分） （2）當(dāng)，時(shí)： 最大孔徑角為：（4分）2如圖所示，一光束垂直入射到等腰直角棱鏡的斜面，經(jīng)兩側(cè)面反射后從斜面反方向透出。若入射光強(qiáng)

8、為I0，問(wèn)從棱鏡透出的光束的強(qiáng)度為多少？設(shè)棱鏡的折射率為1.52，不考慮棱鏡的吸收。解：光束經(jīng)過(guò)了四個(gè)分界面，通過(guò)第一個(gè)分界面和第四個(gè)分界面時(shí)均為垂直入射，其反射率為：（2分） （2分） 在第二和第三個(gè)分界面上，入射角為45。全反射的臨界角為： （2分） 在棱鏡側(cè)面上發(fā)生全反射，即： R2 = R3 = 1 。 （2分） 從棱鏡透出的光束的強(qiáng)度為：（2分）3如圖所示的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，S為中心波長(zhǎng)0600 nm、線寬D6 nm的點(diǎn)光源，求觀察屏上干涉條紋消失的級(jí)次。 解：該問(wèn)題屬于光的時(shí)間相干性問(wèn)題。由非單色點(diǎn)光源發(fā)出的光波的相干長(zhǎng)度為： (3分)兩個(gè)次波源S1和S2產(chǎn)生的光程差滿足干涉極大的條件為：（3分）隨著光程差的增加，干涉級(jí)次也不斷增加，當(dāng)光程差增加到等于或大于波列長(zhǎng)度時(shí)，從同一波列分成的兩個(gè)相干波列在觀察點(diǎn)P處不能相遇，屏幕上光強(qiáng)分布的可見度下降為零，即：（2分）時(shí)，對(duì)應(yīng)干涉級(jí)次k就是觀察屏上條紋消失時(shí)的級(jí)次，