大学物理光学试题复习课程.docx

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大学物理光学试题复习课程

大学物理光学试题

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中国海洋大学命题专用纸（首页）

2006-2007学年第2学期试题名称：

光学（B）共4页第1页

专业年级学号姓名授课教师分数

一、选择题（每题3分，共21分）

1．在真空中波长为的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3，则此路径AB的光程为

（A）1.5λ．（B）

（C）1.5nλ．（D）3λ．［］

2．等倾干涉花样和牛顿环干涉花样干涉级次的分布是：

（A）等倾干涉，干涉级向外递增，牛顿环干涉级向外递减；

（B）等倾干涉，干涉级向外递减，牛顿环干涉级向外递增；

（C）等倾干涉和牛顿环干涉级向外都是递增；

（D）等倾干涉和牛顿环干涉级向外都是递减。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　［］

3．夫琅和费单缝衍射中，在第三级暗纹处，狭缝中心与边缘光线的位相差为：

（A）2π（B）3π（C）4π（D）1.5π

［］

4．某人戴上光焦度为+2D的眼镜后，近点矫正到眼前25cm处，原来的近点在眼前多少厘米处？

（A）17cm（B）100cm（C）50cm（D）75cm

［］

5．显微镜的物镜和目镜的象方焦距分别为

和

，欲增大显微镜的放大本领，须使：

（A）

很短，

很长；（B）

很长，

很短；

（C）

、

均很长；（D）

、

很短。

［］

6．单轴晶体对e光的主折射率

，Ve是e光的什么速度？

（A）在晶体内任意方向的传播速度

（B）在与晶体光轴成45度角方向的传播速度

（C）沿着晶体光轴方向的传播速度

（D）在垂直于晶体光轴方向的传播速度

［］

7．在康普顿散射中，波长的改变量：

（A）与入射x射线的波长有关（B）与被散射的物质结构有关

（C）与被散射的物质结构有关（D）与散射方向有关

［］

二、填空题：

（每题3分，共24分）

1．用波长为的单色光照射杨氏双缝，如用折射率为1.5的透明薄片覆盖下缝，

发现原来第五条亮纹移至中央零级处，则该透明片的厚度为____________。

授课

教师

命题教师或命题负责人签字

院系负责人签字

年月日

中国海洋大学命题专用纸

2006-2007学年第2学期试题名称：

光学（B）共4页第2页

2.在菲涅耳园孔衍射中，入射光的强度为I0，在轴上一点P点恰好作出一个半波带，

该点的光强为______________。

3．将开普勒型天文望远镜倒过来可作激光扩束装置．设有一个这种类型望远镜，其物镜焦距为

30cm，目镜焦距为1.5cm，则它能使激光束（看作平行光束）的直径扩大__________倍．

4．在两正交偏振片之间插入第三个偏振片，光强为I0的自然光通过该系统的最大光强度

为_______________。

5．画出五缝的夫琅和费衍射花样。

设缝宽6．已知空气中薄透镜的焦点，作出物点

为b，相邻缝间距为d，d=4b。

P的像。

PF/OF

7．偏振光以布儒斯特角入射到透明介质表8．作出方解石晶体内o光和e光的

明介质表面上，画出反射光和折射光的波面和传播方向。

方向及偏振态。

三、简答题（共15分）

1．光的干涉现象和衍射现象有何不同？

如何解释光的衍射现象？

他的理论根据是什么？

（4分）

2．简述瑞利判据。

（3分）

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中国海洋大学命题专用纸

22006-2007学年第2学期试题名称：

光学（B）共4页第3页

3．举例说明光的波粒二象性。

（（4分）

4．有人说：

“光的强度越大，光子的能量就越大．”对吗？

为什么？

（4分）

四、计算题（每题10分，共40分）

1．用波长为500nm（1nm=10-9m）的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上．在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心．

（1）求此空气劈形膜的劈尖角；

（2）改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明条纹还是暗条纹？

2．钠黄光是由波长1=589.0nm和2=589.6nm（1nm=10-9m）的两条谱线组成，现在用每毫米500条缝的光栅作光谱实验（入射光垂直于光栅）．

（1）求在第一级光谱中，这两条谱线的偏转角度和它们的差；

（2）若光栅宽度为L=10cm，求在第一级光谱中波长为600nm正好能分辨的两条谱线的波长差．

中国海洋大学命题专用纸（附页3）

2006-2007学年第2学期试题名称：

光学（B）共4页第4页

3．会聚透镜在屏上形成清晰的比原物大二倍的实象，已知物体到透镜的距离比透镜的焦距大6cm，求透镜到象屏的距离。

4．在两个偏振化方向正交的偏振片P1、P2之间平行于偏振片插入一块晶片，晶片光轴平行于晶面，如图所示．一单色自然光垂直入射于P1，如果晶片厚度是楔形的，则从P2右侧可观察到明暗相间的干涉条纹．试分析说明这一现象。

2006-2007_2光学B卷答案

一、选择题（每题3分，共21分）

1．A2.B3.B4.C5.D6.D7.D

二、填空题（每题3分，共24分）

1.5×10-3mm2.4I03.204.I0/8

5.

6.

7.

8.

三、简答题（共15分）

1.答：

干涉是光束之间的相干叠加，这些光束是有限条，或虽然有无限多条，但是光束之间是离散的、不连续的、可数的；衍射是连续分布的无限多个点光源（次波中心）发出的光波的相干叠加。

产生衍射的条件是：

障碍物或（夹缝）小孔的尺寸可以与光的波长相等甚至比光的波长还要小。

（3分）

无论是衍射还是干涉，光波在相遇点都是振动的叠加，都遵循惠更斯-菲涅耳原理。

（1分）

2.答：

瑞利判据

，该判据表明，当且仅当物体上两点之间的距离δ大于不等式右边所规定的量时，才被看作是分开的两点。

这个量与入射光波长λ、物方折射率n以及显微物镜的半孔径角θ有关。

通常n<2，sin（θ）<1，所以可分辨的距离δ一般不小于l/2。

（3分）

3.答：

光电效应，康普顿效应体现了光的粒子性和波动性。

（4分）

4.答：

不对，光的强度越大说明包含的光子数越多，单个光子的能量在波长确定的情况下是不变的，因为光子的能量由公式E=hγ确定，h为普朗克常数，γ为光波频率。

（4分）

四、计算题（每题10分，共40分）

1.解：

（1）棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为e2＝

处是第二条暗纹中心，依此可知第四条暗纹中心处，即A处膜厚度e4=

∴

＝4.8×10-5rad（5分）

（2）由上问可知A处膜厚为e4＝3×500/2nm＝750nm

对于＇＝600nm的光，连同附加光程差，在A处两反射光的光程差为

，它与波长

之比为

．所以A处是明纹（5分）

2.解：

（1）应用光栅公式

0.2945（1分）

1=17°7.7′（1分）

0.2948（1分）

2=17°8.7′（1分）

=17°8.7′-17°7.7′=1′（1分）

（2）该光栅的总缝数

100×500=5×104（2分）

则该光栅的第一级光谱中波长=600nm处正好能分辨的谱线波长差为

nm=0.012nm（3分）

3.解：

由题意

，

（2分）

（2分）

（2分）

解得f’=12cm,s’=36cm（4分）

4.

答：

设晶片光轴与P1的偏振化方向间夹角为，如图所示．单色光通过P1后，成为沿

方向振动的线偏振光，假定其振幅为A．通过晶片后，分解为振幅分别为A1o和A1e的振动方向互相垂直的偏振光：

晶片厚度为l时，其相位差为

（2分）

这两束偏振光的光振动只有在偏振化方向

的分量得以通过P2，所以出射光振幅各为：

其方向正好相反，所以又引入相位差．（3分）

这样，出射的两束光振幅相等，频率相同，振动方向同在一直线上，有稳定的相位差

（2分）

表现出干涉现象．

对厚度为楔形的晶片来讲，通过等厚线上各处的两束光有相同的相位差．

当=2k，k=1、2、3、…时，得亮条纹

当=（2k+1），k=1、2、3、…时，得暗条纹（3分）