物理光学期末试题.docx
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物理光学期末试题
物理光学期末试题
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1.波动方程,光程、光程差、相位差
2.杨氏干涉、薄膜干涉(等倾、等厚)(重点)
3.单缝衍射、圆孔衍射(半波带、分辨本领)、光栅
4.马吕斯定律、布儒斯特定律、偏振光之间转换
1(与描述的是传播的光波。
E,Eexp[,i(,t,kz)]E,Eexp[,i(,t,kz)]00
A(沿正方向B(沿负方向C(分别沿正和负方向D(分别沿负和正方向
2(牛奶在自然光照射时呈白色,由此可以肯定牛奶对光的散射主要是A(瑞利散射B(分子散射C(Mie散射D(拉曼散射
3(在白炽光入射的牛顿环中,同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是A(由外到里B(由里到外C(不变D(随机变化
,5(F-P腔两内腔面距离h增加时,其自由光谱范围
A(恒定不变B(增加C(下降D(=06(光波的能流密度正比于
2222A(E或HB(E或C(E,与H无关D(,与E无关HH7(光在介质中传播时,将分为o光和e光的介质属
A(单轴晶体B(双轴晶体C(各向同性晶体D(均匀媒质8.两相干光的光强度分别为I和I,当他们的光强都增加一倍时,干涉条纹的可见12
度
A.增加一倍B.减小一半
C.不变D.增加1/2倍
9.线偏振光可以看成是振动方向互相垂直的两个偏振光的叠加,这两个偏振光是A.振幅相等,没有固定相位关系B.振幅相等,有固定相位关系C.振幅可以不相等,但相位差等于0度或180度
D.振幅可以不相等,但相位差等于90度或270度
10(等倾干涉图样中心圆环。
(区分迈克尔孙和牛顿环)
A(级次最高,色散最弱B(级次最高,色散最强
C(级次最低色散最弱D(级次最低,色散最强
a,4,11(在单缝夫琅和费衍射实验中,波长为的单色光垂直入射在宽度为的单缝上,对应于衍射角为30º的方向,单缝处波阵面可分成的半波带数目为A(2个B(4个C(6个D(8个14(闪耀光栅中,使刻槽面与光栅面成角,目的是使
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A(干涉零级与衍射零级在空间分开B(干涉零级与衍射零级在空间重合。
C(条纹变宽D(自由光谱范围增大
15(把一平凸透镜放在平玻璃上,构成牛顿环装置,当平凸透镜慢慢地向上平移时,由反射光形成的牛顿环(若是尖劈会怎样)
A(向中心收缩,条纹间隔不变B(向中心收缩,环心呈明暗交替变化C(向外扩张,环心呈明暗交替变化D(向外扩张,条纹间隔变大16(在均匀平面波垂直入射的芙琅和费多缝衍射中,相邻缝的衍射图样A(相同B(相似,但空间位置不同C(相似,但空间位置平移缝距D(强弱互补
17(线偏振光通过半波片后,一定是(偏振态间的转换)
A(圆偏振光B(线偏振光C(椭圆偏振光D(自然光
18(平行平板的等倾干涉图样定域在
A(无穷远B(平板上界面C(平板下界面D(自由空间20(一束自然光自空气射向一块平板玻璃,设入射角等于布懦斯特角,则在玻璃上界面的反射光
A(是自然光B(是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面C(是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面D(是部分偏振光。
21(一个衍射光栅宽为3cm,以波长为600nm的光照射,第二级主极大出现于衍射
ο角为30处。
则光栅的总刻度线数为
4433A(1.25×10B(2.5×10C(6.25×10D(9.48×1022(强度为I的自然光通过透振方向互相垂直的两块偏振片,若将第三块偏振片插0
入起偏器和检偏器之间,且它的透振方向和起偏器的透振方向成θ角,试问透射光的强度为
224A(IcosθB((1/8)Isin2θC(IcosθD(Icosθ0000
1(单缝夫琅禾费衍射的观测中,令单缝在纸面内垂直透镜光轴上、下移动,屏上的衍射图样(变、不变),令光源垂直透镜光轴上、下移动,屏上的衍射图样(变、不变)。
2(在双折射晶体内部,频率相同而光矢量的振动方向不同的线偏振光,沿光轴传播时,它们的传播速度(相同、不同),沿垂直光轴传播时,它们的传播速度
(相同、不同)。
3(当偏振片以光的传播方向为轴旋转一周时,若透射光强不变,则入射光是;若透射光强变,并且有消光现象,则入射光是;若透射光强变,但无消光现
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象,则入射光是。
4(振幅分别为A和A的两相干光波迭加后的最大光强I=_____________。
12max
5.在杨氏双缝干涉实验中,缝距为d,缝屏距为D,屏上任意一点p到屏中心p点0的距离为y,则从双缝所发光波到达p点的光程差为___________。
二(计算简答题
一平面简谐光波沿x方向传播,波长为λ,设x=0点的相位φ0=0,写出:
(1)沿x轴光波的相位分布φ(x);
(2)沿y轴光波的相位分布φ(y);(3)沿r方向光波的相位分布φ(r)。
1.如图1所示,两平板玻璃在一边相连接,在与此边距离20厘米处夹一直径为0.05mm的细丝,以构成空气楔角(若用波长为589nm的钠黄光垂直照射,相邻暗条纹间隔为多宽,这一实验有何意义,
2(束光强为的自然光垂直入射在三个叠在一起的偏振片P?
、P2、P3上,已知P1I0
与P3的偏振化方向相互垂直。
求P2与P3的偏振化方向之间夹角为多大时,穿过第三个偏振片的透射光强为。
I/80
3(在杨氏实验中,两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为50cm,当用一片折射率1.58的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm,试求薄片的厚度。
4.在杨氏实验装置的一个小孔后面放置一块n=1.5、厚度h=0.01mm的薄玻璃片,试问与放玻璃片之前相比,屏上干涉条纹将向哪个方向移动,移动多少条纹间距,(设光源波长λ=500nm)即移动了个条纹间距。
5(在等倾干涉实验中,若照明光波的波长λ=600nm,平板的厚度h=2mm,折射率
)在反射光方向观察到的条纹中心n=1.5,其下表面涂高折射率介质(n>1.5),问(1
是暗还是亮,
(2)由中心向外计算,第10个亮纹的半径是多少,(观察望远镜物镜的焦距为20cm)
(3)第10个亮环处的条纹间距是多少,
6.在杨氏实验中,两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为50cm,当用一片折射率1.58的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm,试决定试件厚度。
7.用等厚条纹测量玻璃楔板的楔角时,在长达5cm的范围内共有15个亮纹,玻璃楔板
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的折射率n=1.52,所用光波波长为600nm,求楔角.
用等厚干涉测量玻璃楔板的楔角时,在长达5cm的范围内共有15个亮纹,玻璃楔板的折射率为n=1.52,所用照明光波的波长λ=600nm,求楔角。
8.在杨氏实验装置中,光源波长为640nm,两狭缝间距为0.4mm,光屏离狭缝的距离为50cm。
试求:
(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离;
(2)若P点离中央亮条纹为0.1mm,则两束光在P点的相位差是多少,
9.在折射率n=1.50的玻璃上,镀上nˊ=1.35的透明介质薄膜,入射光波垂直于介质膜表面照射,观察反射光的干涉,发现对λ=600nm的光波干涉相消,对λ=700nm12的光波干涉相长。
且在600nm~700nm之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形。
求所镀介质膜的厚度。
10.钠黄光包括λ=589.0nm和λ=589.6nm的两条谱线。
使用一块15cm宽,每毫米内有1200个刻槽的透射型光栅,求:
(1)一级光谱中谱线的位置。
(2)两条谱线的角间隔和半角宽度。
6.
7.显微镜用紫外光(,=275nm)照明比用可见光(,=550nm)照明的分辨本领约大多少倍,
(2)它的物镜在空气中的数值孔径为0.9,用用紫外光照明时能分辨的两条线之间的距离是多少,
3)用油浸系统(n=1.6)时,这最小距离又是多少,(
8.用波长,=0.63μm的激光粗测一单缝的缝宽。
若观察屏上衍射条纹左右两个第五级极小的间距是6.3cm,屏和缝之间的距离是5m,求缝宽。
9.今测得一细丝的夫琅和费零级衍射条纹的宽度为1cm,已知入射光波长为0.63m,透镜焦距为50cm,求细丝的直径。
10.用波长为624nm的单色光照射一光栅,已知该光栅的缝宽a=0.012mm,不透明部分的宽度b=0.029mm,缝数N=1000,试求:
(1)中央峰的角宽度;
(2)中央峰内干涉主极大的数目;(3)谱线的半角宽度。
11.汽车两前灯相距1.2m,设灯光波长为λ=600nm,人眼瞳孔直径为D=5mm,试问:
对迎面而来的汽车,离多远能分辨出两盏亮灯,
12.若望远镜能分辨角距离为3×10?
7rad的两颗星,它的物镜的最小直径是多少,(2.24m)
13(强激光从孔径为d的激光器输出窗射向月球,得到直径为D的光斑。
如果激光器的孔径是2d,则月球上的光斑直径是多少,
设计一块光栅,要求:
(1)使波长λ=600nm的第二级谱线的衍射角θ?
30º,
(2)色散尽可能大,(3)第三级谱线缺级,(4)在波长λ=600nm的第二级谱线处能分
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辨0.02nm的波长差。
在选定光栅的参数后,问在透镜的焦面上只可能看到波长600nm的几条谱线,
14(波长,600nm的单色光垂直入射到一光栅上,测得第二级主极大的衍射角为30º,且第三级是缺级。
(1)光栅常数d等于多少,
(2)透光缝可能的最小宽度a等于多少。
15(波长为546.1nm的平行光垂直地射在1mm宽的缝上,若将焦距为100cm的透镜紧贴于缝的后面,并使光聚焦到屏上,问衍射图样的中央到
(1)第一最小值;
(2)第一最大值的距离分别为多少,
钠黄光包括λ=589.0nm和λ=589.6nm的两条谱线。
使用一块15cm宽,每毫米内有1200个刻槽的透射型光栅,求:
(1)一级光谱中谱线的位置;
(2)两条谱线的角间隔和半角宽度。
16用波长为624nm的单色光照射一光栅,已知该光栅的缝宽b为0.012mm,不透明部分的宽度a为0.029mm,缝数N为103条。
求:
(1)单缝衍射图样的中央角宽度;
(2)单缝衍射图样中央宽度内能看到多少级光谱,
17(波长为500nm的平行光垂直地射在0.025mm宽的缝上,若将焦距为50cm的透镜将衍射光聚焦于焦平面上进行观察,求
(1)衍射图样中央亮纹的半宽度;
(2)第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离;(3)第一亮纹相对于中央亮纹的强度。
18.用波长为624nm的单色光照射一光栅,已知该光栅的缝宽b为0.012mm,不透明部分的宽度a为0.029mm。
求:
(1)单缝衍射图样的中央角宽度;
(2)单缝衍射图样中央宽度内能看到多少级光谱,
19.波长为546.3nm的平行光垂直地射在直径D=2.6mm的圆孔,与空相距1m处放一屏幕,问
(1)屏幕上正对圆孔中心的P点是亮还是暗;
(2)要使P变成与
(1)相反的情况,至少把屏幕向前(向后)移动多远的距离,
20(没有衍射物时入射光在P点的振幅为α,在菲涅尔圆孔衍射中,圆孔在轴线上P点恰好露出一个半波带,该点的光强为多少,
21(一块光栅的宽度为10cm,每毫米内有500条逢,光栅后面放置的透镜焦距为500nm。
问:
(1)它产生的波长λ=632.8nm的单色光的1级和2级谱线的半宽度是多少,
(2)若入射光线是波长为632.8nm和波长与之相差0.5nm的两种单色光,它们的1级和2级谱线之间的距离是多少,
22(设计一块光栅,要求:
(1)使波长λ=600nm的第二级谱线的衍射角θ?
30?
,
(2)色散尽可能大,(3)第三级谱线缺级,(4)在波长λ=600nm的第二级谱线处能分辨0.02nm的波长差。
在选定光栅的参数后,问在透镜的焦面上只可能看到波长600nm的几条谱线,
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23.线偏振光垂直入射到一块光轴平行于界面的方解石晶体上,若光蕨量的方向与晶体主截面成
(1)30º
(2)45º(3)60º的夹角求o光和e光从晶体透射出来后的强度比,
24(光强为I0的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后,光强变为I0/8,已知P1和P3的振动方向互相垂直,试问P1和P2振动方向间的夹角为多少,
25.一束平行光垂直入射到某个光栅上,该光束有两种波长的光,波长分别为λ1=440nm,λ2=660nm。
实验发现,该两种波长的谱线(不计中央明纹)第二次重合于衍射角60º的方向上,求此光栅的光栅常数d为多少,
26.
(1)线偏振光垂直入射到一个表面和光轴平行的波片,透射出来后,原来在波片中的寻常光及非常光产生了大小为π的相位差,问波片的厚度为多少,已知n=e1.5533,n=1.5442,λ=500nm;
(2)问这块波片应怎样放置才能使透射出来的光是线o
ο偏振光,而且它的振动面和入射光的振动面成90角,
27(线偏振光垂直入射到一块光轴平行于界面的方解石晶体上,若光矢量的方向与晶体主截面成
(1)30º
(2)45º(3)60º的夹角求o光和e光从晶体透射出来后的强度比,
28(一束单色自然光自空气(n=1)入射到一块方解石
晶体上,晶体光轴方向如图所示,其主折射率in=1.658、n=1.486,已知晶体厚度d=2.00cm,oe
º光轴入射角i=60。
d求:
(1)a、b两透射光间的垂直距离;
(2)两束透射光中,哪一束在晶体中是寻常光,哪一束在晶体中是非寻常光,透射光a
b的光矢量振动方向如何,
29(两个偏振化方向正交的偏振片之间插入第三偏振片,求:
(1)当最后透过的光强为入射自然光强的八分之一时,插入偏振片的方位角;
(2)使最后透过的光强为零插入的偏振片如何放置,(3)能否找到插入偏振片的合透方位,使最后透过光强为入射自然光强的二分之一,
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