现代光学基础考卷2008A

东南大学考试卷（A卷）
课程名称现代光学基础考试学期08-09-2 得分Array适用专业考试形式闭卷考试时间长度120分钟
一．选择和填空题(共18题,共36分, 每题二分)
1. 下列四种说法正确的是：（）
A 游泳池的实际水深比站在池边的人所感觉到的水深要深
B 二氧化碳（n=1.63）中的凸透镜(n=1.50)将具有会聚性质
C 空气中的凸薄透镜对一切实物构成一倒立实象
D 空气中的凹薄透镜对实物均得一正立的虚象
2. 光束由介质Ⅱ射向介质Ⅰ，在界面上发生全反射，则光在介质Ⅰ、Ⅱ中的传播速度v1和v2的大小为：（）
A、v1＞v2
B、v2＞v1
C、v1=v2
D、无法判别v1、v2的大小
3．一物点的各光线经透镜会聚成一个像点，各光线的光程应（）。

（可从极大值、极小值、相等、不相等中选择）。

4.. 两个薄凸透镜，焦距分别为f1和f2，将它们叠在一起组成一个系统，则其总的焦距应是：（）
A. f = f1+f 2
B. f= - f1f2/(f1+f2)
C. f = f1f2/（f1+f2）
D. f = （f1+f2）/f1f2
5. 做杨氏双缝干涉实验时，若用单色自然光照射狭缝光源S，在屏幕上能看到干涉条纹．若在双缝S A和S B的前面分别加一同质同厚的偏振片P A、P B，则当P A与P B的偏振化方向相互( )时，在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹。

6. 强度为I0的单色光依次通过尼科尔棱镜N1 、 /2波片C 、和尼科尔棱镜N2，N1与N2 的主截面相互垂直，波片的光轴与N1 的主截面成30O角，从N2 透射出的光的强度为( )
7. 光以60°的入射角射到一玻璃板上，一部分光反射一部分光折射，观察到反射光和折射光互成90°角，则此玻璃的折射率为（），反射光的偏振
态为（）。

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共 7 页 第 2 页 8. 如图所示观察液体尖劈薄膜等厚干涉装置，要加大条纹间距，可选择：（ ）
A. 增加液体尖劈的劈角
B. 加强光强
C. 换用折射率较小的液体
D. 劈角大小不变而加长劈边
9. 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，衍射中央主极大光强将增大（ ）倍。

10. 同孔径的微波望远镜比光学望远镜分辨率低，这是由于：（ ）
A. 星体发出微波能量比可见光能量弱
B. 微波更能被空气中灰尘散射
C. 微波的波长比光波波长长；
D. 空气对微波的折射率较小．
11. 如图所示，一束自然光垂直投射于一块诸如方解石的双折射晶体上， 晶 体的光轴在纸面上。

光束分裂成两束光，寻常光o 和非常光e ，图a 中绘出的o 光和e 光的波面，试问下列哪种叙述是
正确的：（ ）
A 、该方解石晶体是1/4波片
B 、n o ＜n e
C 、非常光线偏向左侧
D 、非常光线偏向右侧
12. 光的相干性分时间相干性和空间相干性，迈克耳逊干涉仪可用于研究光的
( )相干性，杨氏干涉装置可用于研究光的( )相干性。

13. 一菲涅耳波带片包含16个半波带，外半径ρ16=32mm ，中央的第一个半 波带的半径ρ1等于：（ ）
A 、16mm
B 、8mm
C 、4mm
D 、2mm
14. 光栅常数为2um ，缝宽为1um ，总宽为6厘米的光栅，当光垂直入射于栅面时，要分辨500纳米和500.01纳米两条谱线，应选用第（ ）级光谱。

15. 色光混合的实现方法主要分为两类：一类是视觉器官外的混合，另一类是视觉器官内的混合，其中视觉器官内的混合又分为（
）二种，液晶显示器利用（ ）以实现色光混合。

16.波长为λ=555nm辐通量为1瓦的光源其对应的光通量为（）流明，波长为λ=800nm辐通量为10瓦的光源其对应的光通量为（）流明。

17.在下列选项中选择3个正确答案( )
（A）共焦显微镜和普通的显微镜都能实现样品的三维成像；
（B）共焦显微镜运用的关键技术是空间滤波技术；
（C）宽场显微镜比共焦显微镜具有更高的空间分辨本领；
（D）共焦显微镜与宽场显微镜相比具有更小的点扩散函数；
（E）共焦显微镜是通过空间逐点取样来获得样品的图像的。

18.从以下选项中，那几种显微镜能够突破分辨率极限（）
（A）近场光学显微镜
（B）金相显微镜
（C）扫描隧道显微镜
（D）共焦显微镜
（E）原子力显微镜
二.问答题(共三题, 共24分,.每题8分)
1. (8分)如图所示的一根圆柱形光纤，纤芯折射率为n1，包层折射率n2，且n1> n2，证明入射光的最大孔径角2u（保证光在纤芯和包层界面发生全反射）满足关系式：
sin u≤
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2.(8分)在实验室需要将口径为D1=3mm的平行激光束扩展为口径D2=30mm的平行光束。

现在有下列正透镜A、B、C、D,它们的焦距分别是f A'=10mm,f B'=50mm,f C'=100mm,f D'=150mm，它们各自的口径都足够大，试问应选用哪两个透镜，该组合中两透镜的间距应为多大？如将激光束射向月球，为了在月球上有较小的光斑，你会选用扩展前还是扩展后的激光束？
3. (8分)单色面光源经透镜后入射到一个法布里-泊罗（FP）干涉仪上，FP 后再放一块正透镜，其后焦面出现环状干涉条纹。

A．干涉场中央条纹的干涉级次大还是边缘区域条纹的干涉级次大？B．当FP间距d逐渐变大时，干涉场中央是涌出条纹还是吞没原有条纹？C．若光源为一定光谱宽度的准单色光，FP的间距d为某值时看不到干涉条纹，d应是变大还是变小才有可能观察到干涉条纹？
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共 7 页 第 5 页 三. 计算题(共五题, 共40分,.每题8分)
1. (8分) 如图所示，一束自然光垂直入射到方解石棱镜的表面，晶体光轴垂直于纸面，490.1,668.1==e o n n 。

试计算α角在怎样的范围内，才能在斜面上有一束偏振光全反射，另一束偏振光透射。

透射的什么光(o,e)？其偏振方向如何？
2. (8分) 光栅A 的口径1cm ，光栅常数d1=1um ；光栅B 的口径为2cm ，光栅常数d2=2um 。

待分析的光源的中心波长为λ=0.5um 垂直入射。

试比较两光栅:： A. 1级光谱中心位置(θ1)； B. 1级光谱的角色散本领(d θ1/d λ )
C. 1级光谱的色分辨本领；
D. 能观察到的最高光谱级次。

3. (8分)一宽度为a，发光波长为λ=0.6um的狭缝光源S1，在距其10cm处放置杨氏双缝屏（缝S2和缝S3），缝间距为d,每条缝宽很窄。

双缝S2和S3平行于光源S1，于双缝屏后Z=120cm处放置观察屏。

试解下列问题：
A. 当光源缝宽很小，双缝间距d=0.5mm时，干涉条纹间距x∆为多大？
B. 如紧贴S2缝后放一块透明薄膜，膜厚h=1.2um，膜的折射率n=1.5，
这时干涉条纹间距又为多大？干涉条纹移动了几个条纹间距？
C. 当双缝间距d=0.5mm，使光源缝宽a逐渐变大，当a为何值时观察屏中央附近的条纹会消失？
4.(8分)在一对透振方向平行的两个偏振片中间插入厚度为0.1mm的石英波
片，波片的光轴与偏振片透振方向的夹角为45°，设可见光在石英晶体中o光和e光的主折射率差均为-0.01，求出射光束在可见光范围内，哪些波长的光强度为0。

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5.(8分)折射率为1.5的玻璃半球的球面的曲率半径为5cm。

后表面镀银反射膜，高度为1mm的小物位于球面顶点左侧10cm处，求最后成像的位置和高度，以及成像的缩放、虚实情况？
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