大学物理光学试题复习课程

大学物理光学试题

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) 1.5

λ． (B) 1.5n

λ

(C) 1.5 n λ． (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0f '和e f '，欲增大显微镜的放大本领，须使：

（A ）0f '很短，e f '很长； （B ）0f '很长，e f '很短；

（C ）0f '、e f '均很长； （D ）0f '、e f '很短。 ［ ］

6．单轴晶体对e 光的主折射率e e

c n V =，V e 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____________。

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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 =

1.56 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θ；

(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λ1 = 589.0 nm和λ2 = 589.6 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）

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2006-2007_2光学B 卷答案

一、选择题（每题3分，共21分）

1．A 2.B 3.B 4.C 5.D 6.D 7.D 二、填空题（每题3分，共24分）

1. 5×10-3mm

2. 4I 0

3. 20

4. I 0/8

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θ

λ

δsin 61.0n ≥ ，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)

i p

n 1

n 1 n 2

●

● ●

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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 γ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e 2＝2

1

λ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 e 4=λ2

3

∴ ()l l e 2/3/4λθ==＝4.8×10-5 rad

(5分)

(2) 由上问可知A 处膜厚为 e 4＝3×500 / 2 nm ＝750 nm

对于λ＇＝600 nm 的光，连同附加光程差，在A 处两反射光的光程差为

λ'+2124e ，它与波长λ'之比为0.32

1

/24=+'λe ．所以A 处是明纹 (5分)

2.解：

(1) 应用光栅公式 11sin )(λθ=+b a

=??=+=

-1

10500589sin 61

1b a λθ0.2945 (1分) θ1 = 17°7.7′ (1分)

=??=+=

-1

105006.589sin 62

2b a λθ0.2948 (1分) θ2 = 17°8.7′ (1分) ?θ = 17°8.7′- 17°7.7′= 1′ (1分) (2) 该光栅的总缝数 =+=b

a L N 100×500 = 5×104

(2分)

则该光栅的第一级光谱中波长λ = 600 nm 处正好能分辨的谱线波长差?λ为

4

10

5600

-?==?N λλnm = 0.012 nm (3分)

3.解：

由题意2-=β，)6(11+'-=f s (2分)

2)6(-=+'-'

f s (2分)

f f s '

=+'--'1)6(11 (2分)

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解得 f ’=12cm, s ’=36cm (4分)

4.

答：设晶片光轴与P 1的偏振化方向间夹角为θ ，如图所示．单色光通过P 1后，成为沿11N N '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A 1o 和A 1e 的振动方向互相垂直的偏振光：

θsin 1A A o =

θcos 1A A e =

晶片厚度为l 时，其相位差为

|)(|2e o n n l -πλ

(2分) 这两束偏振光的光振动只有在偏振化方向2

2N N '的分量得以通过P 2，所以出射光振幅各为： θθθcos sin cos 12A A A o o ==

θθθsin cos sin 12A A A e e ==

其方向正好相反，所以又引入相位差π． (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 π+-π

=?|)(|2e o n n l λ

φ (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?φ = 2k π， k = 1、2、3、… 时，得亮条纹

当?φ = (2k +1) π， k = 1、2、3、… 时，得暗条纹 (3分)

P 1P 2光轴

晶片N 11

N '

N 2

2

N 'c θ