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光学考试题

光学习题第一部分：

填空题

1.光波的相干条件是:

频率相同；；。

2．位相差和光程差的关系为，实现相长干涉的位相差条件

为。

3．用波长

的单色光入射迈克耳孙干涉仪，当可动镜Ｍ1移动了0.03164mm时，发现视场中心变化了100个条纹，则入射光波长

＝。

4.在空气中用波长为λ单色光进行双缝干涉实验时，观察到干涉条纹相邻条纹的间距为1.33mm，当把实验装置放在水中时（水的折射率n=1.33），则相邻条纹的间距变为_____________

1

5．用波长为λ单色光垂直照射如图所示的折射率为n2的劈尖薄膜（n1>n2,n3>n2），观察反射光干涉，从劈尖顶开始，第2条明纹对应的膜厚度d=_____.

5

3

6．在单缝夫琅和费衍射示意图中，所画出的各条

正入射光线间距相等，那么光线1与3在幕上P点相遇时

的位相差为________，P点应为_________点。

7．波长λ＝500nm的单色平行光，垂直入射半径ρ＝1mm的圆孔，圆孔后轴线上P点到圆孔的距离r＝1m，对于P点而言，圆孔露出的半波带数k=，P点为点。

8.N条狭缝的夫琅和费衍射，衍射的总能流是缝宽相同的单缝夫琅和费衍射光能量

的倍，衍射光强中央主极大将增大为倍。

9.人眼瞳孔直径为3mm，对波长为550nm的光而言，人眼的最小分辨角为弧度。

10．爱里光斑的半角宽度

＝。

11．设天空中两颗星对于一望远镜的张角为2.42×10-6rad,它们都发出波长为550nm的光，为了分辨出这两颗星，望远镜物镜的口径至少要等于cm。

12．汽车两盏前灯相距L，与观察者相距S＝10km。

夜间人眼瞳孔直径d＝5.0mm，人眼敏感波长为550nm。

若只考虑人眼的圆孔衍射，则人眼可分辨出汽车两前灯的最小间距L是。

13．若星光的波长是550nm，孔径为127cm的大型望远镜所能分辨的两颗星的最小角距离（从地上一点看两星的视线间夹角）是。

14．一会聚薄透镜的口径（直径）为3cm，焦距为20cm，照射光波长为550nm，为了能分辨远处的两个物点，则这两个物点对透镜中心的张角必须不小于　　　_______rad（弧度），在透镜的焦平面上，两个衍射图样的中心间的距离不小于cm。

15．同孔径的微波望远镜比光学望远镜分辨率低，这是由于。

16.费马原理可用下面的说法来表述：

光线由空间的一点进行到另一点时，实际传播路径的总光程同附近的路径比起来，不是______，便是_____，或者______。

17．近轴光学系统成像的高斯公式是,牛顿公式是。

18．实物位于凹球面镜的球心和焦点之间，所成的像一定是（放大、缩小）、

（正立、倒立）的（实像、虚像）像。

19．人眼作为一个观察系统，当物在的位置时人眼最放松；人眼是系统（无焦还是变焦），望远镜是系统（无焦还是变焦）。

20.描述助视仪器特征的三个本领分别是放大本领；；。

21．当一束自然光在两种介质分界面处发生反射和折射时,若反光为完全偏振光,则折射光为_______偏振光,且折射光线与反射光线之间的夹角为_________。

22.一束钠自然黄光（λ=589.3nm）自空气（设n=1）垂直入射方解石晶片的表面，晶体厚度为0.05mm，对钠黄光方解石的主折射率no=1.6584、ne=1.4864，则o、e两光透过晶片后的光程差为______，两光透过晶片后的位相差为______rad（弧度）。

23.自然光通过两片理想偏振片，若两个透振方向夹角由30度变成45度，则前者出射光强是后者出射光强的倍。

24.一束线偏振光通过二分之一波片，则出射光为光；线偏振光通过四分之一波片，并且光的振动面与四分之一波片的光轴方向加30度的角，则出射光为光。

25.布儒斯特定律提供了一种测定不透明电解质折射率的方法，今测得某一电解质的起偏角为60度，则这种电解质的折射率为。

26．两块理想偏振片Ｐ1、Ｐ2的透振方向间夹30

角，强度为Ｉ0的自然光入射该系统，最后透射的光强为。

27．（每空2分,共6分）光通过物质时，光束愈深入物质，强度将愈减弱，这是由于光

的现象和现象造成的;光在物质中传播的速度小于真空中的速度，且随频率而变化，这是光的现象。

28．光的吸收分为___________________________两种；当光的散射符合瑞利散射时，散射光的强度与波长的关系是____________。

29．光的吸收分为和选择吸收，而光的反常色散现象必然伴随着。

30．若在白光中波长为400nm的紫光与720nm的红光具有相同的强度，在散射光中两者的比例，这是由决定的。

31．波长为0.5微米的绿光频率为Hz。

32．某种介质的吸收系数

为0.32cm－1，当透射光强为入射光强的0.2倍时该介质的厚度是。

33．产生连续光谱的光源所发出的光，通过有选择吸收的介质后，用分光计可看出某些波段的或某些波长的光被吸收，这就形成了。

34．设强度为I0的平行光束进入一均匀物质中一段距离d后，强度衰减为I，设物质的吸收系数为

，则朗伯定律的数学表达式为　　　　　　　　　　　　　　　　。

35.光的色散指。

36．光的散射分为和。

37．晴朗的天空所以呈浅蓝色，主要是由于大气的散射;云由大气中水滴组成，它们引起的散射属于。

38.孔脱发现了一个重要的定律，即光的反常色散与有密切关系。

39．选择吸收的特点是。

40．信号旗和信号灯常采用红色是因为红光通过薄雾时穿透能力强，这是因为。

41．人们发现，任何物质在红外或紫外光谱中只要有存在，在这些区域就表现出反常色散（普遍的孔脱定律）。

42．介质折射率的现象叫光的色散。

在正常色散介质中,光的群速度（大、小）于光的相速度。

43.光的速度分为和速度。

44.已知从铯表面发射出的光电子最大动能为2eV，铯的脱出功为1.8eV，

则入射光光子能量为eV，其波长为nm。

45．逸出功为Ａ的某金属，发生光电效应的光的截止频率ν0＝。

46．已知某金属的逸出功为A，该金属发生光电效应的遏止电压绝对值Vg与入射光的频率ν的关系是Vg＝，阈频率ν0＝。

47.光的干涉、衍射现象说明光具有，光的偏振现象说明光是，光电效应、康普顿效应说明光具有，因此，光具有。

48.发射火箭时的喷气温度为1000K，其辐射出最大能量的对应波长。

49.在玻尔氢原子模型中，电子角动量量子化条件公式是。

50．人的体温约为300K，向外辐射最大能量的对应波长为。

51．当玻尔描述的氢原子从n＝2的轨道跃迁到n＝1的轨道后，问能量改变量

为eV。

52．光的干涉、衍射、偏振等现象只能用波动说来解释；而，等现象显示微粒流图象。

53．维恩位移定律的数学表达式是，它是光测高温法的基础。

54.从laser意义上说，激光全称的意思是。

产生激光的必要条件之一是使激光工作物质实现。

55.在激光器中，设计一种装置，使在某一方向上的受激辐射不断得到放大和加强，在这一方向上实现受激辐射占主导地位，这种装置叫。

56．受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的发射方向、相同的、相同的、相同的。

57.激光与普通光源相比，具有的优势有，和，，（任三个即可）。

58.光与物质的相互作用有三种主要过程，分别是。

59.要实现物质的粒子数反转，必须具备必要的能量输入系统，以便不断地从外界供给能量，使该物质中有尽可能多的粒子吸收能量后，从低能级不断跃迁到高能级上去。

这一能量供应过程叫。

60．全息图记录了物光波的和全部信息。

61.全息照相原理首先由D.Gabor（丹尼斯

伽博）在1948年提出，但直到

1960年问世后，这种不用透镜的三维照相技术才成为现实。

62.全息照相指的摄影。

63.全息照片上记录了许许多多明、暗相间的________条纹，条纹分布极密，犹如一个极其复杂的光栅。

当全息照片被再现光波照射时，就会产生光的_________现象。

光学试题第二部分：

简答题

1.解释什么是正常色散现象？

什么是反常色散现象？

2.根据激光器中的谐振腔来简要解释激光的特点（单色性、相干性和方向性）。

3.解释下列现象

（1）晴朗的天空为什么是蓝色的？

（2）画图说明彩虹形成的原理。

4.画出全息照相的拍摄原理图和再现的原理图，并结合原理图简述拍摄原理和再现原理。

5.说明光的反射定律符合费马原理。

6.试述瑞利判据。

7.举例说明费马原理的内容。

8.某人对2.5m以外的物看不清楚，需要配多少度的眼镜来矫正？

9.以空气中的凹透镜为例说明几何光学中的三条特征光线。

10.某人近点在50cm处，此人是近视眼还是远视眼，应配镜的度数多少？

11.用眼睛通过一单狭缝直接观察远处与缝平行的光源,看到的衍射图样是菲涅耳衍射图样还是夫琅和费衍射图样?

为什么?

12.试简述波粒二象性。

13.为什么在日常生活中容易观察到声波的衍射现象而不容易观察到光波的衍射现象？

14.试举例说明什么是黑体。

15.在单缝衍射图样中，离中心明纹越远的明条纹亮度越小，试用半波带法说明。

16.什么是康普顿效应，它反映了光的什么性质？

17.图为单缝衍射装置示意图，对于会聚到P点的衍射光线，单缝宽度a的波阵面恰好可以分成三个半波带，图中光线1和2，光线3和4在P点引起的光振动都是反相的，一对光线的作用恰好抵消，为什么在P点光强是极大而不是零呢？

18.什么是光电效应？

它反映了光的什么性质？

19.使用望远镜观察远处的物体时看到的像比物体小，为什么却可以提高人眼的分辨能力？

20.试述几何光学的基本实验定律。

21.什么是光学仪器的像分辨本领？

对理想光学系统成像来说，还存在分辨本领这个问题吗？

人眼、望远镜、显微镜的分辨本领各用什么量表示？

光学习题第三部分：

计算题

1．把折射率n=1.38的透明薄膜放入迈克尔孙仪的一条光路中，观察到干涉条纹移动了ΔN=7条。

若所用单色光的波长是λ=589.3nm，求薄膜的厚度。

2．用波长为500nm的单色光观察牛顿环，测得某一亮环直径为3mm，在它外边第5个亮环的直径为4mm，求

（1）所用平凸透镜的凸面的曲率半径；

（2）第19和第20级亮环之间的距离。

3.在杨氏双缝干涉实验中，光源波长为640nm，双缝间距为0.4mm,观察屏到双缝的距离为50cm，

（1）求屏上条纹的间距；

（2）若屏上P点离中央明纹0.1mm，问两束光在P点的相位差是多少？

4.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级亮纹所在的位置变为中央亮纹，已知光波长为600nm，求插入的玻璃片的厚度。

5.用波长λ=500nm的平行光垂直照射折射率n=1.33的劈尖薄膜，观察反射光的等厚干涉条纹，从劈尖的棱算起，第5条暗纹中心和第5条明纹中心对应的膜厚度分别是多少？

6.在折射率为1.58的玻璃表面镀一层MgF2（n=1.38）透明薄膜作为增透膜。

欲使它对波长为λ=632.8nm的单色光在正入射时尽量少反射，则薄膜的厚度最小应是多少？

若玻璃表面镀一层n2=1.65的透明薄膜作为增透膜，则薄膜的厚度最小应是多少？

7.在杨氏实验装置中,两小孔的间距为0.5mm,光屏离小孔的距离

为50cm。

当以折射率为1.60的透明薄片贴住小孔S2时,发现屏

上的条纹移动了1cm，试确定该薄片的厚度，并求此时两个亮

条纹之间的距离。

已知波长为500nm.

8.在如图所示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片（折射率n1=1.4）

覆盖缝S1，用