光学期末考试资料.docx

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光学期末考试资料

红河学院2008-2009学年春季学期

《光学》课程期末考试试卷A卷

一、填空题（每小题2分，共24分）

1．横向放大率为+1的一对理想光具组的共轭点称为_______；角放大率为+1的一对理想光具组的共轭点称为_______。

_______，_______，_______称为光具组的基平面。

2．甲物体的衍射图样的________与乙物体的衍射图样的______________重合时,人眼（或光学仪器）恰能这两个物体（的象）。

由瑞利判据可定出最小分辨角为______________，其倒数称为______________。

3．光照射到非均匀薄膜上,薄膜上下表面反射的光产生干涉,干涉条纹是_________________，这种干涉称为____________。

4.今有三缝、五缝衍射屏各一个，它们有相同的缝宽b和不透光部分宽度a，各自进行夫琅和费衍射，它们的零级衍射主极大（光强）之比为_________；若已知

（a+b）=3b，则它们有“缺级”的级次分别为三缝___________；五缝___________。

5．光照射到各向异性介质的表面上产生两束折射光，其中一束光遵守折射定律，称为_________，简称o光；另一束光不遵守折射定律称为_________，简称e光。

o光的振动面______________，e光的振动面__________________。

6．产生激光的条件是实现_____________和_____________；激光的特点是________________、______________、__________________、__________________。

二、单项选择题（每小题4分，共24分）

7、要成放大二倍的实像，物体应放在会聚透镜前（）

A、0.5倍焦距处B、1.0倍焦距处C、1.5倍焦距处D、2.0倍焦距处

8、一透镜用用n=1.50cm的玻璃制成，在空气中时焦距是10cm，若此透镜泡在水中（水的折射率为4/3），焦距将是：

（）

A、7.5cmB、10cmC、20cmD、40cm

9、借助玻璃表面上涂以折射率n=1.38的MgFe透明薄膜，可以减少折射率为n’=1.60的玻璃表面的反射，若波长为5000Ǻ的单色光垂直入射时，为实现最小的反射此透明薄膜的厚度至少为：

（）

A、50ǺB、300ǺC、906ǺD、2500Ǻ

10、观察牛顿环时,当透镜和平面玻璃之间的媒质为空气时,视场中某点P是12级暗纹。

若中间的媒质换成水（n=4/3）时,此p点是:

（）A、亮的,B、暗的,C、不明不暗的，D、无法求定.

11、以波长4000-8000Å的光垂直照射在光栅上,在它的衍射光谱中,第二级和第三级发生重迭.第二级光谱被重迭部分的光谱范围为多少Å?

（）

A、5333-8000,B、4000-5333,C、6000-8000,D、4000-6000.

12、仅用检偏器观察一束光时，强度有一最大但无消光位置，在检偏器前置四分之一波片，使其光轴与上述强度为最大的位置平行，通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是：

（）

A、部分偏振光B、椭圆偏振光C、线偏振光D、圆偏振光

三、判断题（每小题6分，共12分）

13、求作下图给定物体P的像P’。

14、求作下图的双折射光路。

四、计算题（每小题10分，共40分）

（以下各题要求写出分析过程和计算步骤）

15、一架显微镜，物镜焦距为4mm，中间像成在物镜像方焦点后面160mm处，如果目镜是20

的，试求物体到物镜的距离和显微镜的总放大率为多少？

16、把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中，光屏上原来第5级亮条纹所在的位置变为中央亮条纹。

试求插入的玻璃片的厚度。

已知光波长为

m.

17、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

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？

（3）谱线的半宽度为多少？

18、两个尼科耳N1和N2的夹角为60°，在他们之间放置另一个尼科耳N3，让平行的自然光通过这个系统。

假设各尼科耳对非常光均无吸收，试问N3和N1的偏振方向的夹角为何值时，通过系统的光强最大？

设入射光强为I0，求此时所能通过的最大光强。

红河学院2008—2009学年春季学期

《光学》课程期末考试试卷

参考答案及评分标准卷别：

A卷

一、填空题（每小题4分，共24分）

1、主点，节点；主平面，焦平面，节平面2、中心，第一极小；

，分辨本领

3、薄膜的等厚度线，等厚干涉；4、9：

25，

5、寻常光，非常光；垂直于（自己的）主截面，平行于（自己的）主截面

6、粒子数反转，采用光学谐振腔；方向性好，单色性好，相干性好，亮度强

二、单项选择题（每小题4分，共24分）

7、C；8、D；9、C；10、B；11、C；12、B

三、作图题（每小题6分，共12分）

13、14、

四、计算题（每小题10分，共40分）

15、解：

由高斯公式

得，

（4分）

由放大本领公式

得，（2分）

（4分）

16、解：

未加玻璃片时，S1,S2到P点的光程差，

（2分）

现在S1发出的光束途中插入玻璃片时，P点的光程差为

（3分）

所以玻璃片的厚度为

（5分）

17、解：

（1）单缝衍射图样的中央角宽度

（3分）

（2）单缝衍射图样包络下的范围内共有光谱级数由下列式子确定

式中d为光栅的光栅常数.所以看到的级数为3.（3分）

（3）谱线的半角宽度的公式为：

（2分）

（2分）

18、解：

如右图

（2分）

（2分）

（2分）

当

时

取得最大值：

（2分）

（2分）

红河学院2008-2009学年春季学期

《光学》课程期末考试试卷B卷

一、填空题（每小题2分，共24分）

1．一薄透镜由折射率为1.5的玻璃制成，将此薄透镜放在折射率为4/3的水中，则此透镜的焦距数值就变成原来在空气中焦距数值的倍。

2．光学仪器所成的象对人眼的张角U'与_________________对人眼的张角U之比M＝U'/U称为光学仪器的_____________。

显微镜的M＝______________。

望远镜的M＝______________。

3．光在________媒质中传播,遇到________媒质发生反射时，在_______或_______两种情况下，入射光与反射光的振动方向相反的现象称为____________。

4.今有三缝、五缝衍射屏各一个，它们有相同的缝宽b和不透光部分宽度a，各自进行夫琅和费衍射，它们的零级衍射主极大（光强）之比为_________；若已知

（a+b）=3b，则它们有“缺级”的级次分别为三缝___________；五缝___________。

5．自然光通过偏振片后光强为____________；线偏振光照射到偏振片上时，若线偏振光的振动面与偏振片的偏振化方向的夹角为θ，则透过偏振片的光为___________________，其光强为_______________。

（式中Io为入射光的强度）

6．光照射到金属表面上,电子从金属中逸出的现象称为_______________，它遵守爱因斯坦方程，即______________________。

二、单项选择题（每小题4分，共24分）

7、若平行光经玻璃球后会聚于后表面，则玻璃球的折射率为（）A、1.0,B、1.5C、1.7D、2.0

8、一人的远点是1m,需配眼镜才能看清远处；另一人的近点是1m,看书时也需戴眼镜,他们需配戴眼镜的度数分别为：

（）

A、-100,+100；B、-100，+300；C、+100，-300；D、+100，-100.

9、用劈尖干涉检测工件的表面，当波长为λ的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图，图

中每一条纹弯曲部分的顶点恰与右边相邻的直线部分的连续相切，由图可见工件表面：

（）

A、有一凹陷的槽，深为λ/4　　

B、有一凹陷的槽，深为λ/2

C、有一凸起的埂，高为λ/4

D、有一凸起的埂，高为λ/2

10、杨式双缝实验装置中，光源的波长为6000Ǻ。

两狭缝的间距为2mm。

在离缝300cm的一光屏上,观察到干涉图样的明条纹的间距为：

（）

A、4.5mmB、4.1mmC、3.1mmD、0.9mm

11、以波长4000-8000Å的光垂直照射在光栅上,在它的衍射光谱中,第二级和第三级发生重迭.第三级光谱被重迭部分的光谱范围为多少Å?

（）

A、5333-8000,B、4000-5333,C、6000-8000,D、4000-6000.

12、仅用检偏器观察一束光时，强度没有变化，在检偏器前置四分之一波片，通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是：

（）

A、自然光B、椭圆偏振光C、线偏振光D、圆偏振光

三、作图题（每小题6分，共12分）

13、求作下图给定物体P的像P’。

14、求作下图的双折射光路。

四、计算题（每小题10分，共40分）

（以下各题要求写出分析过程和计算步骤）

15、如图2所示，L1、L2分别为凸透镜和凹透镜，前放一小物，移动屏幕到L2后20cm的S1处接到像。

现将凹透镜L2撤去，将屏幕移前5cm至S2处，重新接到像，求凹透镜L2的焦距。

16、在两块玻璃片之间一边放一条厚纸，另一边相互压紧。

玻璃片长10cm，纸厚为0.05mm,从60°的反射角进行观察，问在玻璃片单位长度内看到的干涉条纹数目是多少?

设单色光源波长为500nm。

17、用每毫米内有400条刻痕的平面透射光栅，观察波长为589nm的钠光谱。

试问：

（1）光垂直入射射时，最多能观察到几级光谱？

（2）光以30角入射时,最多能观察到几级光谱?

18、

（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ne=1.5533,no=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偏振光，而且它的振动面和入射线偏振光的振动面成90°。

红河学院2009—2010学年秋季学期

《光学》课程期末考试试卷

一、填空题

1．一薄透镜由折射率为1.5的玻璃制成，将此薄透镜放在折射率为4/3的水中，则此透镜的焦距数值就变成原来在空气中焦距数值的_________倍。

2．物镜____________的能力称为物镜的聚光本领,它可用______________来度量.显微镜的聚光本领决定于物镜的____________;望远镜的聚光本领决定于物镜的____________。

3．两列光波相干叠加的条件是_______________、_______________、___________;能观察到干涉条纹的补充条件是_______________、_______________、___________。

4.单色光照射光栅时,谱线的半角宽度为Δθ＝_____________;而复色光照射时波长不同的同级谱线的集合称为_______________。

5．光照射到两种介质的分界面上,若__________与___________垂直,则反射光是线偏振光,此时的入射角叫__________,它满足关系式___________，这一规律称为__________。

6．光照射到金属表面上,电子从金属中逸出的现象称为_____________.它遵守爱因斯坦方程,即______________。

二、单项选择题

7、要成放大二倍的虚像，物体应放在会聚透镜前（）

A、0.5倍焦距处B、1.0倍焦距处C、1.5倍焦距处D、2.0倍焦距处

8、一人的远点是1m,需配眼镜才能看清远处；另一人的近点是1m,看书时也需戴眼镜，他们需配眼镜的度数分别为：

（）

A、-100,+100；B、-100，+300；C、+100，-300；D、+100，-100.

9、杨氏双缝实验中（）

（1）若两缝之间的距离加大,则干涉条纹将:

（A）变密;（B）变疏;（C）不变.

（2）若入射光的波长增大,则干涉条纹将:

（A）变密;（B）变疏;（C）不变.

10、牛顿环实验装置是用一平凸透镜置于一平板玻璃上,今以一平行单色光从上向下投射,并从上向下观察,观察到有许多明暗相间的同心圆环,这些圆环的特点是：

（）

（A）、接触点是明的,明暗条纹是等距离的圆环；

（B）、接触点是明的,明暗条纹是不等距离的同心圆环；

（C）、接触点是暗的,明暗条纹是等距离的同心圆环；

（D）、接触点是暗的,明暗条纹是不等距离的同心圆环。

11、用检偏器观察一束光时，强度没有变化，在检偏器前置四分之一波片，通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是：

（）

A、自然光B、椭圆偏振光C、线偏振光D、圆偏振光

12、下列现象中，不属于光与物质相互作用的现象是（）

A、光的色散B、光的散射C、光的偏振D、光的吸收

三、作图题）

13、求作下图给定物体P的像P’。

14、求作下图负晶体中的双折射光路。

四、计算题15、在已经选定物镜的前提下，设计两种四倍望远镜（求出目镜焦距和镜筒长度）。

16、在两块玻璃片之间一边放一条厚纸,另一边相互压紧.玻璃片长10cm,纸厚为

0.05mm,从60°的反射角进行观察,问在玻璃片单位长度内看到的干涉条纹数目是多少?

设单色光源波长为500nm.

7、用可见光（760～400nm）垂直照射光栅是，一级光谱和二级光谱是否重叠？

二级和三级怎样？

若重叠，则重叠范围是多少？

8、单色平行自然光垂直入射在杨氏双缝上，屏幕上出现一组干涉条纹。

已知屏上A、C两点分别对应零级亮纹和零级暗纹，B是AC的中点，如题图所示，试问：

（1）若在双缝后放一理想偏振片P，屏上干涉条纹的位置、宽度会有如何变化？

（2）在一条缝的偏振片后放一片光轴与偏振片透光方向成450的半波片，屏上有无干涉条纹？

A、B、C各点的情况如何？

红河学院2009—2010学年秋季学期

《光学》课程期末考试试卷

参考答案及评分标准卷别：

A卷

一、填空题（每小题4分，共24分）

1、+4

2、聚集光通量，像面的照度，数值孔径（N.A.）,相对孔径（R.A.）（每空1分）

3、振动方向不垂直，频率相同，位相差恒定；

振动方向几乎一致，振幅相差不大，位相相差不大（错一空扣1分，扣完4分为止）

4、

，光栅光谱（每空2分）

5、反射光，折射光；布儒斯特（全偏振）角，

，布儒斯特定律

（前两空每空0.5分，其余每空1分）

6、光电效应，

（每空2分）

二、单项选择题（每小题4分，共24分）

7、A；8、B；9、A、B；10、D；11、D；12、C

三、作图题（每小题6分，共12分）

13、14、

四、计算题（每小题10分，共40分）

15、解：

由放大本领公式

、镜筒长度公式

得，（2分）

（1）开普勒望远镜，

，

；

（4分）

（1）开普勒望远镜，

，

；

（4分）

16、解：

根据相邻条纹膜厚度差间隔公式

（3分）

得条纹间隔

（3分）

故单位长度内看到的干涉条纹数目是

（4分）

或：

根据相邻条纹膜厚度差间隔公式

（3分）

得干涉条纹数目

（3分）

故单位长度内看到的干涉条纹数目是

（4分）

17、解：

根据光栅方程

得（1分）

（1）

，

因为

>

所以一级和二级不重叠.（2分）

（2）

，

因为

<

所以二级和三级光谱部分重叠.（2分）

（3）设第3级紫光和第2级波长

的光重合

则

（2分）

设第2级红光和第3级波长

的光重合

则

（2分）

综上,一级光谱与二级光谱不重叠;

二级光谱的600~700nm与三级光谱的400~506.7nm重叠.（1分）

18、解：

1若在双缝后放一理想偏振片不会影响S1与S2之间的原有光程差，所以原有干涉条纹的位置和宽度都不变。

（

，

、

、

不变）（3分）

由于自然光经过偏振片后光强减半，所以A点光强有变化，C点是暗纹，光强仍为O不变

（1分）

2若在一条缝的偏振片后放一片光轴与偏振片透光方向成450半波片，则透过半波片的线偏振光的振动方向偏转了与未经半波片的线偏振光的振动方向垂直，使

两束光的迭加不满足振动方向接近一致的相干条件。

故屏上无干涉条纹。

（2分）

A、C两点对应的两束光的位相差为0、

，合成的光是线偏振光（2分）

B点对应的两束光的位相差为

，合成的光是圆偏振光（2分）

红河学院2009—2010学年秋季学期

《光学》课程期末考试试卷卷别：

B卷

一、填空题（每小题4分，共24分）

1．根据公式_____________________测出顶角和最小偏向角可以测量棱镜的折射率。

2．一人的远点是1m,需配____________度的眼镜才能看清远处;另一人的近点是2m,看书时需戴___________度的眼镜。

3．光在______媒质中传播,遇到______媒质发生反射时,在_____或_____两种情况下,入射光与反射光的振动方向相反的现象称为__________。

4.单色光照射光栅时,谱线的半角宽度为Δθ＝_____________;而复色光照射时波长不同的同级谱线的集合称为_______________。

5．光照射到各向异性介质的表面上产生两束折射光,其中一束光遵守折射定律,称为_______，简称o光；另一束光不遵守折射定律称为________，简称e光.

o光的振动面__________，e光的振动面__________________。

这种现象称为____________________。

6．激光是_____________________________的光；产生激光的条件______________________、____________________。

二、单项选择题（每小题4分，共24分）

7、光在真空中的传播速度为3×108m/s,频率为5×1014Hz的单色光,在折射率为n=1.5的玻璃中的波长为:

（）

（A）4000Å,（B）5000Å,（C）6000Å,（D）7000Å.

8、一人的远点是1m,需配眼镜才能看清远处；另一人的近点是1m,看书时也需戴眼镜，他们需配眼镜的度数分别为：

（）

（A）-100,+100；（B）-100，+300；（C）+100，-300；（D）+100，-100.

9、空气中的波长为λ的平行光,垂直入射在透明薄膜上（折射率为n）,设薄膜处于折射率为n。

的介质中,且n>n。

，若使反射光抵消,其薄膜的厚度为:

（）

（A）λ/4,（B）λ/4n,（C）λ/2,（D）λ/2n.

10、以波长4000-8000Å的光垂直照射在光栅上,在它的衍射光谱中,第二级和第三级发生重迭.试问第三级光谱被重迭部分的光谱范围为多少Å?

（）

（A）5333-8000,（B）4000-5333,（C）6000-8000,（D）4000-6000.

11、若用适当波长的单色线偏振光,分别垂直照射在四分之一波片和二分之一波片上,一般说来,透过四分之一波片和透过二分之一波片的o光和e光分别迭加后：

（）

（A）两者都是椭圆偏振光；

（B）前者是椭圆偏振光,后者是线偏振光；

（C）前者是线偏振光,后者是椭圆偏振光；

（D）两者都是线偏振光。

12、下列现象中，不属于光与物质相互作用的现象是（）

（A）光的色散,（B）光的散射,（C）光的偏振,（D）光的吸收.

三、作图题（每小题6分，共12分）

13、求作下图给定物体P的像P’。

14、求作下图负晶体中的双折射光路。

四、计算题（每小题10分，共40分）

15、一凸透镜在空气中的焦距为40cm,在水中时焦距为136.8cm,问此透镜的折射率为多少（水的折射率为1.33）?

若将此透镜置于CS2中（CS2的折射率为1.62）,其焦距又为多少?

16、用单色光观察牛顿环，测得某一亮环的直径为3mm，在它外边第5个亮环的直径为4.6mm，所用平凸透镜的凸面曲率半径为1.03m，求此单色光的波长。

17、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,并使光聚焦屏上,问衍射图样的中央到

（1）第一最小值;

（2）第一最大值;（3）第三最小值的距离分别为多少?

18、

（1）鲜有三束光分别是线偏振光、圆偏振光和自然光，试将它们鉴别开来（写出检定步骤）。

（2）怎样鉴别自然光和圆偏振光？

（1）在光束后面加上一个线偏振片，缓慢转动偏振片，在另一边观察出射光强有没有变化。

如果没有变化那就说明是自然光，因为自然光在各个方向的振幅都是相同的。

如果光强有变化，但是没有消光，则是部分偏振光。

如果有消光，即转动到某一角度的时候，几乎看不见有光射出来，那么就是线偏振光，此时玻片的偏振方向和光束的偏振方向正交。

（2）两个偏振片P1和P2，中间放一个四分之一玻片，改变偏振片P2的透振方向，若有消光（光强为零）为圆偏振光，无消光则为自然光。

（3）如何用光的偏振区分自然光,部分偏振光,线偏振光,椭圆偏振光和圆偏振光?

单纯的使用偏振无法完全区分这四种偏振光，应该再加上一个1/4玻片，具体如下

用偏振片进行观察，

1.若光强随偏振片的转动没有变化，这束光是自然光或圆偏振光。

这时在偏振片之前放1/4玻片，再转动偏振片。

如果强度仍然没有变化是自然光；如果出现两次消光，则是圆偏振光，因为1/4玻片能把圆偏振光变为线偏振光

2.如果用偏振片进行观察时，光强随偏振片的转动有变化但没有消光，则这束光是部分偏振光或椭圆偏振光。

这时可将偏振片停留在透射光强度最大的位置，在偏振片前插入1/4玻片，使玻片的光轴与偏振片的投射方向平行，再次转动偏振片会若出现两次消光，即为椭圆偏振光，即椭圆偏振片变为线偏振光；若还是不出现消光，则为部分偏振光

3.如果随偏振片的转动出现两次消光，则这束光是线偏振光

红河学院2010-2011学年秋季学期

《光学》课程期中考试试卷B卷

一、填空题（每小题4分，共24分）

1．一薄透镜由折射率为1.5的玻璃制成，将此薄透镜放在折射率为4/3的水中，则此透镜的焦距数值就变成原来在空气中焦距数值的倍。

2．光学仪器所成的象对人眼的张角U'与______________对人眼的张角U之比

M＝U'/U称为光学仪器的__________.显微镜的M＝____________,望眼镜的M＝___________.

3．光照射到非均匀薄膜上,薄膜上下表面反射的光产生干涉,干涉条纹是__