大學(xué)物理光學(xué)試題

1、 .* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國 海 洋 大 學(xué) 命 題 專 用 紙（首頁）2006-2007學(xué)年第2學(xué)期 試題名稱 ： 光學(xué)（b） 共4 頁第 1 頁 專

2、業(yè)年級 學(xué)號 姓名 授課教師 分數(shù) 一、選擇題 （每題3分，共21分）1在真空中波長為l的單色光，在折射率為n的透明介質(zhì)中從a沿某路徑傳播到b，若a、b兩點相位差為3p，則此路徑ab的光程為 (a) 1.5 (b) (c) 1.5 n (d) 3 2等傾干涉花樣和牛頓環(huán)干涉花樣干涉級次的分布是：(a) 等傾干涉，干涉級向外遞增，牛頓環(huán)干涉級向外遞減；(b) 等傾干涉，干涉級向外遞減，牛頓環(huán)干涉級向外遞增；(c) 等傾干涉和牛頓環(huán)干涉級向外都是遞增；(d) 等傾干涉和牛頓環(huán)干涉級向外都是遞減。 3夫瑯和費單縫衍射中，在第三級暗紋處，狹縫中心與邊緣光線的位相差為：（a）2 （b）3 （c）4 （d

3、）1.5 4某人戴上光焦度為+2d的眼鏡后，近點矯正到眼前25cm處，原來的近點在眼前多少厘米處？（a）17cm (b)100cm (c)50cm (d)75cm 5顯微鏡的物鏡和目鏡的象方焦距分別為和，欲增大顯微鏡的放大本領(lǐng)，須使：（a）很短，很長； （b）很長，很短；（c）、均很長； （d）、很短。 6單軸晶體對e光的主折射率，ve是e光的什么速度？（a）在晶體內(nèi)任意方向的傳播速度（b）在與晶體光軸成45度角方向的傳播速度（c）沿著晶體光軸方向的傳播速度（d）在垂直于晶體光軸方向的傳播速度 7在康普頓散射中，波長的改變量：（a）與入射x射線的波長有關(guān) （b）與被散射的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)（c）與被

4、散射的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān) （d）與散射方向有關(guān) 二、填空題：（每題3分，共24分）1 用波長為的單色光照射楊氏雙縫，如用折射率為1.5的透明薄片覆蓋下縫，發(fā)現(xiàn)原來第五條亮紋移至中央零級處，則該透明片的厚度為_。授課教師命題教師或命題負責(zé)人簽字院系負責(zé)人簽字年 月 日中 國 海 洋 大 學(xué) 命 題 專 用 紙 2006-2007學(xué)年第2學(xué)期 試題名稱 ： 光學(xué)（b） 共4 頁第 2 頁 2. 在菲涅耳園孔衍射中，入射光的強度為i0，在軸上一點p點恰好作出一個半波帶，該點的光強為_。3將開普勒型天文望遠鏡倒過來可作激光擴束裝置設(shè)有一個這種類型望遠鏡，其物鏡焦距為30 cm，目鏡焦距為1.5 cm，則它能

5、使激光束（看作平行光束）的直徑擴大_倍 4在兩正交偏振片之間插入第三個偏振片，光強為i0的自然光通過該系統(tǒng)的最大光強度為_。5畫出五縫的夫瑯和費衍射花樣。設(shè)縫寬 6已知空氣中薄透鏡的焦點，作出物點為b，相鄰縫間距為d，d=4b。 p的像。p f/ o f 7偏振光以布儒斯特角入射到透明介質(zhì)表 8作出方解石晶體內(nèi)o光和e光的明介質(zhì)表面上，畫出反射光和折射光的 波面和傳播方向。ipn1<n2n1n2方向及偏振態(tài)。三、簡答題（共15分）1光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象有何不同？如何解釋光的衍射現(xiàn)象？ 他的理論根據(jù)是什么？(4分)2簡述瑞利判據(jù)。(3分)* * * * * * * * * * * * *

6、 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國 海 洋 大 學(xué) 命 題 專 用 紙 22006-2007學(xué)年第2學(xué)期 試題名稱 ： 光學(xué)（b） 共4 頁第 3 頁 3舉例說明光的波粒二象性。(4分)4有人說：“光的強度越大，

7、光子的能量就越大”對嗎？為什么？ (4分)四、計算題（每題10分，共40分）1用波長為500 nm (1 nm=10-9 m)的單色光垂直照射到由兩塊光學(xué)平玻璃構(gòu)成的空氣劈形膜上在觀察反射光的干涉現(xiàn)象中，距劈形膜棱邊l = 1.56 cm的a處是從棱邊算起的第四條暗條紋中心 (1) 求此空氣劈形膜的劈尖角q； (2) 改用600 nm的單色光垂直照射到此劈尖上仍觀察反射光的干涉條紋，a處是明條紋還是暗條紋？ 2鈉黃光是由波長l1 = 589.0 nm和l2 = 589.6 nm (1 nm = 10-9 m)的兩條譜線組成，現(xiàn)在用每毫米 500條縫的光柵作光譜實驗（入射光垂直于光柵） (1)

8、求在第一級光譜中，這兩條譜線的偏轉(zhuǎn)角度和它們的差； (2) 若光柵寬度為l = 10 cm，求在第一級光譜中波長為600 nm正好能分辨的兩條譜線的波長差中 國 海 洋 大 學(xué) 命 題 專 用 紙（附頁3）2006-2007學(xué)年第2學(xué)期 試題名稱 ： 光學(xué)（b） 共4 頁第 4 頁 3會聚透鏡在屏上形成清晰的比原物大二倍的實象，已知物體到透鏡的距離比透鏡的焦距大6cm，求透鏡到象屏的距離。4在兩個偏振化方向正交的偏振片p1、p2之間平行于偏振片插入一塊晶片，晶片光軸平行于晶面，如圖所示一單色自然光垂直入射于p1，如果晶片厚度是楔形的，則從p2右側(cè)可觀察到明暗相間的干涉條紋試分析說明這一現(xiàn)象。

9、2006-2007_2光學(xué)b卷答案一、選擇題（每題3分，共21分）1a 2.b 3.b 4.c 5.d 6.d 7.d二、填空題（每題3分，共24分）1. 5×10-3mm 2. 4i0 3. 20 4. i0/8 5. 6.p f f7.ipn1<n2n1n2 8.三、簡答題（共15分）1. 答：干涉是光束之間的相干疊加，這些光束是有限條，或雖然有無限多條，但是光束之間是離散的、不連續(xù)的、可數(shù)的；衍射是連續(xù)分布的無限多個點光源（次波中心）發(fā)出的光波的相干疊加。產(chǎn)生衍射的條件是：障礙物或（夾縫）小孔的尺寸可以與光的波長相等甚至比光的波長還要小。 （3分）無論是衍射還是干涉，光波

10、在相遇點都是振動的疊加，都遵循惠更斯-菲涅耳原理。（1分）2. 答：瑞利判據(jù) ，該判據(jù)表明，當且僅當物體上兩點之間的距離d大于不等式右邊所規(guī)定的量時，才被看作是分開的兩點。這個量與入射光波長l、物方折射率n以及顯微物鏡的半孔徑角q有關(guān)。通常n<2，sin(q)<1，所以可分辨的距離d一般不小于l/2。 （3分）3. 答：光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)體現(xiàn)了光的粒子性和波動性。 (4分)4. 答：不對，光的強度越大說明包含的光子數(shù)越多，單個光子的能量在波長確定的情況下是不變的，因為光子的能量由公式e=hg確定，h為普朗克常數(shù)，g為光波頻率。 （4分）四、計算題（每題10分，共40分）1.解：(

11、1) 棱邊處是第一條暗紋中心，在膜厚度為e2l處是第二條暗紋中心，依此可知第四條暗紋中心處，即a處膜厚度 e4= 4.8×10-5 rad (5分) (2) 由上問可知a處膜厚為 e43×500 / 2 nm750 nm 對于l600 nm的光，連同附加光程差，在a處兩反射光的光程差為，它與波長之比為所以a處是明紋 (5分)2.解：(1) 應(yīng)用光柵公式 0.2945 (1分) q1 = 17°7.7 (1分) 0.2948 (1分) q2 = 17°8.7 (1分) dq = 17°8.7- 17°7.7= 1 (1分)(2) 該光柵的總縫數(shù) 100×500 = 5×104 (2分)則該光柵的第一級光譜中波長l = 600 nm處正好能分辨的譜線波長差dl為 nm = 0.012 nm (3分)3.解：由題意， (2分) (2分) (2分)解得 f=12cm, s=36cm (4分)4. 答：設(shè)晶片光軸與p1的偏振化方向間夾角為q ，如圖所示單色光通過p1后，成為沿方向振動的線偏振光，假定其振幅為a通過晶片后，分解為振幅分別為a1o和a1e的振動方向互相垂直的偏振光： 晶片厚度為l時，其相位差為 (2分)這兩束偏振光的光振動只有在偏振化方向的分量得以通過p