物理光学二零零_八_至二零零九期末考试题A

11．波长为 0.5 μm 的光波正入射到每毫米 600 线的平面光栅，所能观察到的衍射条纹的最高级次为
B
。
(A) 2
(B) 3
(C) 4
(D) 5
12. 如下图所示，由入缝 A 进入的白光经光栅衍射分光后由出缝 B 射出。现保持入缝、出缝的位置不变，
使光栅绕 C 轴按顺时针方向旋转时，同级衍射光由出缝 B 射出的光
mm
（2）
6. 用单色光做杨氏干涉实验时，如果把两个等宽狭缝中的一个加宽两倍，干涉图样会发生 什么变化？给出此时的相干度。（6 分） 解： I = I1 + I2 + 2 I1I2 cosϕ 。使一个狭缝加宽两倍，振幅变为原来的 3 倍，光强变为原
来的 9 倍，因此 I = I1 + 9I1 + 2
位置是 A 。
A．由外到里
B．由里到外
C．不变
D．随机变化
10. 下图为多缝衍射的强度分布，θ为衍射角， d 为缝距，λ为入射光波长，由下图可以断定，总的
缝数为 C
。
(A) 5
(B) 6
(C) 7
(D) 8
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.
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
。
A．光的吸收
B．光的干涉
C．光的衍射
D．光的散射
2. 一束自然光通过介质时发生散射，如果观察到的散射光为线偏振光，则观察方向与入射光束的传播
方向肯定 D 。
A．相同
B．相反
C．相交成 π / 4
D．垂直
3. 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为
h，且 n1＜n2＞n3，λ1 为入射光在 n1 中的波长，则两束反射光的光程差为 C
A.
1 2
I
0
cos
2
α
B. 0
Hn C.
1 4
I
0
sin
2
(2α
)
D.
1 4
I
0
sin
2
α
5. 光波在真空中传播，波矢方向如图所示，已知其
s• •
2• •
•
uur K
磁场的方向垂直于纸面向外，相应电场的方向
一定 C
。
n3
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λ
πR
A = = 0.97m
解：F-P 干涉仪的分辨本领为： δλ
1− R
（1）
式中的 δλ 为干涉仪能够分辨的最小波长差。
干涉环的级次 m 与 F-P 腔的腔长 h 满足： 2nh cosθm = mλ
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电子科技大学二零零 八 至二零零九 学年第 1 学期
物理光学 （B） 课程考试题（120 分钟） 考试形式：一页开卷 一二三四五六七八九
考试日期 年 月 日 十 总分 评卷教师
一．选择题（每题 3 分）
1. 光能可能转变为其它形式能量的物理现象是 A
C
。
(A) 呈紫色
(B) 呈红色
(C) 由紫转红
(D) 由红转紫
13. 用双轴晶体做成的波片改变入射光的偏振态，其光轴方向 D 方向。
A．为快轴
B．为快轴或慢轴
C．为慢轴
D．既不可能为快轴方向，也不可能为慢轴
14. 如图所示，当偏振片 P 旋转一周时，若 I 变，
但是无消光现象，则入射光是 D 。
A．部分偏振光
矢面单位圆和晶体中的双壳波矢面(椭圆短轴等于圆半径，与圆在光轴方向相切)；
（2） 延长入射光线方向，与入射光的单位圆波矢面相交于 A , OA 即为入射光波矢
uuur uuur (3) 过 A 作 S 的垂线 AE， 交晶体波矢面于 B 和 C，并将它们与 A 点相连， OB、OC 即分别
为晶体中 o 光和 e 光的波矢 ；
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波片；若出射光仍为线偏振光，则 K 为 1/2 波片。为了鉴别出射光是圆偏振光还是线偏振光，可在待
测波片 K 后面再放置一个检偏器 P2，将 P2 对着出射光旋转一周即可鉴别。在 P2 旋转过程中，前者
A. 垂直于纸面向外
B. 垂直于纸面向内
C. 平行于纸面向上
D. 平行于纸面向下
6． Ex 和 Ey 在真空中构成椭圆偏振光， 其长短轴之比为 3:1， Ex 的相位变化 30°° 时， Ey 的
相位变化为 B 。
A. 10°
B. 30°
C. 60°
D. 90°
7. 晶体的介电张量一般有 A
个独立的张量元。
圆偏振光和的功率则为相应线偏振光功率的一半。因此，可将光束经线偏振器后再投射 到光功率计，在两个互相垂直的空间方向上用光功率计分别测定最大值 PM 和最小值 Pm ， 且设左、右旋圆偏振光的功率 PL = PR = PC 、自然光的强度为 PN ，则依据题意， PN / 2 = Pm
2PC + (PN / 2) = PM 解得自然光的功率 PN = 2Pm 和左、右旋圆偏振光的功率 PL = PR = PC = (PM − Pm ) / 2
9I1I1 cosϕ = 10I1 + 6I1 cosϕ ，
P = IM − Im = 12 = 0.6 ，干涉 IM + Im 20
图样可见度变低。
7． 现有频率、振幅、初相位都相同的左、右旋圆偏振光和自然光组成的混合光束，请设
计一种方法测定左、右旋圆偏振光和自然光的功率。
解：频率、振幅、初相位都相同的左、右旋圆偏振光可合成为一束经线偏振光，左、右旋
条纹的可见度下降，当光源的宽度 b 大到一定程度时，可见度下降为零，此时有：
bM
= Dλ d
200× 600×10−6 =
2
= 0.06
mm
5. 在 500 nm 附近有波长差为 10-4 nm 的两条光谱线，若要用腔镜的反射率为 0.98 的法布里－珀罗（F-P） 干涉仪分辨这两条谱线，求 F-P 腔的最小腔长。
的出射光强不变，后者有两次消光。
2. 简述光波的相干条件。 答：频率相等，有相互平行的振动分量，初相位差稳定, 有相近的强度。
3. 应用已知透振方向的偏振片和已标明快轴方向的波片各一片， 如何分辨出椭圆偏振光与部分偏振 光？
答：先将未知光通过偏振片，旋转偏振片一周，找出出射光强最大的透振方向，让 1/4 波片的快轴方向 与偏振片的此透振方向平行，再将偏振片移动到 1/4 波片后，并旋转偏振片一周，出射光有消光位 置的入射光为椭圆偏振光，出射光无消光位置的入射光为部分偏振光。
式中的θ m 为第 m 级干涉环对应的倾角。由（1）和（2）式可得：
h = mλ =
1
1− R λ2
2n cosθm 1.94nπ cosθm R δλ
由上式可知，最小腔长对应 cosθm = 1 ， 即
1 1 − R λ2 1 1 − 0.98 5002 nm2
h=
=
×
×
≈ 8.3
1.94nπ R δλ 1.94π 0.98 10−4 nm
。
A. 2 n2h
B. 2 n2h+ λ1 (2n1 )
入 射 光
反射光1
1 C. 2 n2h+ 2 n1λ1
反射光2
D.
2
n2h+
1 2
n2 λ1
n 1 4、使一光强为 I0 的平面偏振光先后通过两个偏振片 P1 和 P2，如果 P1 和 P2 的偏振化方向与原入射光 光矢量振动方向的夹角分别是α 和 90°，则通过这两个偏振片后的光的强度 I 是 C 。
4. 如图所示的杨氏双缝干涉实验装置中，S 为光源，双缝 S1 和 S2 的间距 d =2 mm ，光源到双缝所在 屏的距离 D=20 cm，若光源 S 是沿 y 方向扩展的波长λ＝600 nm 的单色线光源，求观察屏上干涉条 纹消失所需的光源宽度。
解： 这是光的空间相干性问题。对于沿 y 方向扩展的单色线光源，其中各点源产生的各套干涉条 纹的间距相等，但这些非相干点源产生的干涉条纹分布彼此有错位，非相干叠加的结果使得干涉
B．椭圆偏振光
C．圆偏振光
D．部分偏振光或椭圆偏振光
二、简答、计算、作图 1．应用已知透振方向的偏振片，怎样用实验方法区别标出快轴方向的 1/2 波片和 1/4 波片？
答：将一个偏振片 P1 置于待测波片 K 之前,使其透振方向与波片的快轴成 45°角。自然光经 P1 后成 为光矢量与波片快轴成 45°角的线偏振光，入射在待测波片 K 上，若出射光为圆偏振光，则 K 为 1/4
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8.
在界面Σ，光由空气入射到单轴晶体，已知单轴晶体的主折射率 no、ne ，且 ne > no > 1，晶体
光轴方向以及入射波矢方向如图所示。请用作图法给出晶体中 o 光和 e 光的波矢方向、光线方 向以及光线的实际传播路径。