大学物理光学试题.docx
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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) ?λ．
(B) 1.5
n
(C) n ?λ． (D) 3
?λ．
［
］
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 ）π
［ ］
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
f 0 和 f e ，欲增大显微镜的放大本领，须使：
（ A ） f 0 很短， f e 很长； （ B ） f 0 很长， f e 很短；
（ C ） f 0 、 f e 均很长； （ D ） f 0 、 f e 很短。
［
］
6．单轴晶体对
e 光的主折射率 n e
c
， V e 是 e 光的什么速度？
V e
（ 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 2
4 分）
1． 用波长为的单色光照射杨氏双缝，如用折射率为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 命题教师或命 院系负责 月
日
教师
题负责人签字
年
人签字
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I 0 ，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 30 cm ，目镜焦距为 cm ，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 I 0 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。
P F /
O
F
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。
n 三、简答题（共 15 分） 2 1 1 i 他的理论根据是什么？ (4 分) ．光的干涉现象和衍p 射现象有何不同？如何解释光的衍射现象？ 2 ．简述瑞利判据。 ( 3 分 ) n 1 n 2 * * 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500 nm (1 nm=10 -9 m)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 = cm 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 600 nm 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 =nm 和2 = nm (1 nm = 10 -9 m) 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 = 10 cm ，求在第一级光谱中波长为600 nm 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、 P 2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． A 3 分，共2 4 分） 二、填空题（每题 1. 5×10-3mm 2. 4I0 3. 20 4. I 0/8 P F’F 5. 6. n1 ●i p ● n1 ● n2 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0.61 大于不等式右边所，该判据表明，当且仅当物体上两点之间的距离 n sin 、物方折射率 n 以及显微物镜的半孔径角 规定的量时，才被看作是分开的两点。这个量与入射光波长 有关。通常 n<2， sin()<1 ，所以可分辨的距离一般不小于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=h 确定， h 为普朗克常数，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 1 处是第二条暗纹中心，依此可知第四条暗e2＝ 32 纹中心处，即 A 处膜厚度e4 = 2 e4 / l3/ 2l ＝× 10-5 rad ∴(5 分) (2)由上问可知 A 处膜厚为e4＝ 3× 500 / 2 nm ＝ 750 nm 对于＇＝ 600 nm 的光，连同附加光程差，在 A 处两反射光的光程差为 1 2e4 /1 (5 分) 2e4，它与波长之比为 3.0 ．所以A处是明纹22 2. 解： (1) 应用光栅公式(a b) sin 11 sin158950010 6 1 1(1 分) a b 1 = 17°′(1 分) sin2589.650010 6 2 1(1 分) a b L (2) 光的数N a b 2 = 17°′(1 分) = 17°′ - 17°′ = 1′(1 分) 100× 500 = 5 × 104(2 分) 光的第一光中波= 600 nm 正好能分辨的波差 600 3. 解：N510 4 nm = nm(3 分) 由意 2 ， s1( f1 6)(2 分) s 2(2 分) ( f6) 111 (2 分) s( f6)f 解得f’=12cm,s’=36cm(4 分) 4. 答：晶片光与P 1的偏振化方向角，如所示．色光通P1后，成沿N1N1方向振的偏振光，假定其振幅A．通晶片后，分解振幅分A1o和 A 1e的振方向互相垂直的偏振 光： 晶片厚度l ，其相位差 2 n e ) | l | (n o(2 分) 两束偏振光的光振只有在偏振化方向N 2 N 2的分量得以通P2，所以出射光振幅各： A2o A1o cos A sin cos 其方向正好相反，所以又引入相位差．(3 分)，出射的两束光振幅相等，率相同，振方向同在一直上，有定的相位差 2 n e ) | l | (n o(2 分)表出干涉象． 厚度楔形的晶片来，通等厚上各的两束光有相同的相位差． 当= 2k，k = 1、 2、 3、?，得亮条 当= (2 k+1)，k = 1、 2、 3、?，得暗条(3 分)