《光学教程》考试练习题及答案
《光学教程答案》word版
第三章几何光学1.证明反射定律符合费马原理证明：设界面两边分布着两种均匀介质，折射率为山和勺（如图所示）。
光线通过笫一介质中指泄的A点后到达同一介质中指左的B点。
（1）反正法：如果反射点为位于处轴与A和3点所著称的平面之外，那么在ox轴线上找到它的垂足点C"点，.由于AC > AC ,BC >BC\故光线AC B所对应的光程总是大于光线AC B所对应的光程而非极小值，这就违背了费马原理。
故入射面和反射面在同一平面内。
（2）在图中建立坐xoy标系,则指定点A,B的坐标分别为（和yj和（w），反射点C的坐标为（圮0）所以AC3光线所对应的光程为：△=厲［JCv—xj' + y； + >］（x-x2）2 + y；］根据费马原理，它应取极小值，所以有空=" 也-①利（sin_sinE = O心yjix-x^ + y- y］（x-x2y+y；即：L = i22.根据费马原理可以导出在近轴光线条件下，从物点发出并会聚到像点的所有光线的光程都相等。
EF证：如图所示，有位于主光轴上的一个物点S 发出的光束经薄透镜折射后成一个 明亮的实象点S'。
设光线SC 为电光源S 发出的任意一条光线，其中球面AC 是由点光 源S 所发出光波的一个波面，而球面DB 是会聚于象点S'的球面波的一个波面，所以有关系式SC = SA, SD = SB •因为光程\CEFl)s =SC + CE + nEF + FD + DS △$ MS = SA + I1AB + BS根据费马原理，它们都应该取极值或恒定值，这些连续分布的实际光线，在近轴 条件下其光程都取极大值或极小值是不可能的，唯一的可能性是取恒定值，即它们的光程相等。
3. 睛E 和物体PQ 之间有一 块折射率为1.5的玻璃平板，平 板的厚度d 为30cmo 求物体PQ 的像P0与物体P0之间的距离妁为多少？解：根据例题3.1的结果 PP n1 PP = 30x(1 ———)=10cm1.5n =1.5题3图4.玻璃棱镜的折射棱角A为60。
光学测试题及答案
光学测试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的三原色是：A. 红、黄、蓝B. 红、绿、蓝C. 红、白、黑D. 黄、绿、紫答案：B2. 以下哪种现象不属于光的折射？A. 彩虹B. 透镜成像C. 镜面反射D. 光的色散答案：C3. 光的干涉现象说明光具有：A. 粒子性B. 波动性C. 热效应D. 磁效应答案：B4. 以下哪种光学仪器可以放大物体的像？A. 望远镜B. 显微镜C. 潜望镜D. 反射镜答案：B5. 光的衍射现象表明光具有：A. 直线传播的特性B. 波动性C. 粒子性D. 热效应答案：B6. 以下哪种现象不是光的反射？A. 镜子中的倒影B. 阳光下水面的闪光C. 激光笔的光束D. 太阳光照射到月亮上答案：C7. 光的偏振现象说明光是：A. 直线传播的B. 具有波动性的C. 具有粒子性的D. 具有热效应的答案：B8. 以下哪个不是光的传播速度最快的介质？A. 真空B. 水C. 空气D. 玻璃答案：D9. 光的全反射现象发生在：A. 光从空气射入水中B. 光从水中射入空气中C. 光从玻璃射入空气中D. 光从空气射入玻璃中答案：B10. 以下哪个是光的非线性光学效应？A. 折射B. 反射C. 干涉D. 拉曼散射答案：D二、填空题（每空2分，共20分）1. 光的折射定律是由_________定律和_________定律组成的。
答案：斯涅尔定律；能量守恒2. 光的双缝干涉实验中，干涉条纹的间距与_________成反比。
答案：双缝间距3. 光的偏振现象可以通过_________来实现。
答案：偏振器4. 光的色散现象是由于不同波长的光在介质中传播速度_________造成的。
答案：不同5. 光的全反射现象发生在光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于_________。
答案：临界角三、简答题（每题10分，共20分）1. 请简述光的干涉现象及其应用。
答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于光波的叠加而产生明暗相间的干涉条纹。
光学试题及答案
光学试题及答案一、选择题1. 光的折射现象是指光从一种介质进入另一种介质时，光线的传播方向发生改变。
这种现象是由于光在不同介质中的传播速度不同造成的。
以下哪种情况不属于光的折射现象？A. 光从空气进入水中B. 光从水中进入空气C. 光从玻璃进入空气中D. 光从空气中进入玻璃中答案：D2. 以下哪项不是光的干涉现象的特点？A. 需要两束相干光B. 干涉条纹是光强的分布C. 干涉条纹是光的频率分布D. 干涉条纹的间距与波长有关答案：C二、填空题1. 光的三原色是______、______、______。
答案：红、绿、蓝2. 根据斯涅尔定律，当光从空气斜射入水中时，折射角______入射角。
答案：小于三、简答题1. 请简述光的偏振现象及其应用。
答案：光的偏振是指光波振动方向的有序排列。
自然光的振动方向是随机的，而偏振光则具有特定的振动方向。
偏振现象的应用包括偏振眼镜减少眩光，偏振滤光片在摄影中减少反射，以及在液晶显示技术中控制光的通过。
2. 什么是全反射现象？请举例说明。
答案：全反射是指当光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，光线不会折射进入光疏介质，而是全部反射回光密介质的现象。
例如，当光线从水中射向空气，且入射角足够大时，就可能发生全反射，形成水面上的明亮光环。
四、计算题1. 已知光在真空中的速度为\[ c = 3 \times 10^8 \] m/s，求光在折射率为1.5的介质中的传播速度。
答案：光在介质中的传播速度 \( v \) 可以通过公式 \( v =\frac{c}{n} \) 计算，其中 \( n \) 是折射率。
代入数值得到 \( v = \frac{3 \times 10^8}{1.5} = 2 \times 10^8 \) m/s。
2. 如果一束光从空气射入水中，已知入射角为30°，求折射角。
答案：根据斯涅尔定律 \( n_1 \sin(\theta_1) = n_2\sin(\theta_2) \)，其中 \( n_1 \) 和 \( n_2 \) 分别是空气和水的折射率，\( \theta_1 \) 和 \( \theta_2 \) 分别是入射角和折射角。
光学教程习题解答
《光学教程》（姚启钧）习题解答第一章光的干涉1、波长为500/2/77的绿光投射在间距d为0.022伽的双缝上，在距离180伽处的光屏上形成干涉条纹，求两个亮条纹之间的距离。
若改用波长为700/UH的红光投射到此双缝上,两个亮纹之间的距离为多少？算出这两种光第2级亮纹位置的距离。
解:人= 500〃w?改用=700Z?/H两种光第二级亮纹位置的距离为：2、在杨氏实验装置中，光源波长为640‘曲,两狭缝间距为0.4mm ,光屏离狭缝的距离为50纽？，试求:⑴光屏上第1亮条纹和中央亮纹之间的距离；⑵若P点离中央亮纹为0.1〃切问两束光在P点的相位差是多少？⑶求P点的光强度和中央点的强度之比。
厂50解：（1）Ay = -^2 =——X640X10"7=0.08C/Wd0.04（2）由光程差公式（3）中央点强度:Z o = 4A2Z \P 点光强为：I = 2A2 1 + cos-< 4丿3、把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中，光屏上原来第5级亮条纹所在的位置变为中央亮条纹，试求插入的玻璃片的厚度。
已知光波长为6X10-7,/?解：“ = 1.5,设玻璃片的厚度为d由玻璃片引起的附加光程差为：F = （〃一l）d4、波长为500〃也的单色平行光射在间距为0.2〃和的双缝上。
通过其中一个缝的能量为另一个的2倍，在离狭缝50肋的光屏上形成干涉图样，求干涉条纹间距和条纹的可见度。
>•50解：Ay = -^-/ = x500xl0_7 = 0.125c/??d0.02由干涉条纹可见度定义：由题意，设厝=2念，即% = 代入上式得5、波长为700///H的光源与菲涅耳双镜的相交棱之间距离为20纽？，棱到光屏间的距离乙为180s?，若所得干涉条纹中相邻亮条纹的间隔为1〃初，求双镜平面之间的夹角8。
解：2 = 700/?w? r = 20cg厶=1 SOcm, Ay = lmm由菲涅耳双镜干涉条纹间距公式6、在题1.6图所示的劳埃德镜实验中，光源S到观察屏的距离为1.5加，到劳埃德镜面的垂直距离为2〃肋。
光学教程第二版习题答案(一至七章)
∴ d1
=
h1 − h2 tan u1′
= 1.5 −1 0.015
= 33.33mm
tan u2 ′ = tan u2
+
h2 f 2′
= 0.015 +
1 = 0.011
− 250
∴d2
=
h2 − h3 tan u2 ′
1 − 0.9 =
0.011
= 9.091mm
2－13 一球形透镜，直径为 40mm，折射率为 1.5，求其焦距和主点位置。
= −200mm
lH
= dϕ2 ϕ
= 50 × 5 = −100mm − 2.5
2－11
有三个透镜，
f1′
= 100mm，
f2′
= 50mm，
f
′
3
=
−50mm，其间隔 d1
= 10mm，
d 2 = 10mm ，设该系统处于空气中，求组合系统的像方焦距。
解：设 h1 = 100mm， u1 = 0 ，则：
tan u3′
= tan u3 +
h3 f3′
= 2.8 +
62 − 50
= 1.56
∴组合系统的像方焦距为：
f
′=
h1 tan u3′
100 =
1.56
= 64.1mm
2－12
一个三 片型望远镜 系统，已知
f
′
1
= 100mm，
f
′
2
=
−250mm ，
f
′
3
= 800mm，入
射平行光在三个透镜上的高度分别为： h1 = 1.5mm， h2 = 1mm ， h3 = 0.9mm ，试求合成
光学教程答案(第五章)
1. 试确定下面两列光波E 1=A 0[e x cos （wt-kz ）+e y cos （wt-kz-π/2）] E 2=A 0[e x sin （wt-kz ）+e y sin （wt-kz-π/2）] 的偏振态。
解 ：E 1 =A 0[e x cos(wt-kz)+e y cos(wt-kz-π/2)]=A 0[e x cos(wt-kz)+e y sin(wt-kz)] 为左旋圆偏振光E 2 =A 0[e x sin(wt-kz)+e y sin(wt-kz-π/2)]=A 0[e x sin(wt-kz)+e y cos(wt-kz)] 为右旋圆偏振光2. 为了比较两个被自然光照射的表面的亮度，对其中一个表面直接进行观察，另一个表面通过两块偏振片来观察。
两偏振片透振方向的夹角为60°。
若观察到两表面的亮度相同，则两表面的亮度比是多少？已知光通过每一块偏振片后损失入射光能量的10%。
解∶∵亮度比 = 光强比设直接观察的光的光强为I 0,入射到偏振片上的光强为I ，则通过偏振片系统的光强为I'：I'=(1/2)I (1-10%)cos 2600∙(1-10%) 因此：∴ I 0/ I = 0.5×(1-10%)cos 2600∙(1-10%) = 10.125%.3. 两个尼科耳N 1和N 2的夹角为60°，在他们之间放置另一个尼科耳N 3，让平行的自然光通过这个系统。
假设各尼科耳对非常光均无吸收，试问N 3和N 1 的偏振方向的夹角为何值时，通过系统的光强最大？设入射光强为I 0，求此时所能通过的最大光强。
解：201I I()()()()有最大值时，亦可得令注：此时透过的最大光强为，须使欲使I I d d d dI I I II I I II I II I 20cos cos 2329434323060cos 30cos 2302602cos cos 2cos cos 2cos 2222max22232213θααθαααθααθααθαα==⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==⋅⋅=-=====∴-=-===4. 在两个理想的偏振片之间有一个偏振片以匀角速度ω绕光的传播方向旋转（见题5.4图），若入射的自然光强为I 0，试证明透射光强为I =16πI 0（1-cos4ωt ）.解: I = 12I 0 cos 2ωt cos 2（2π-ωt ） = 12 I 0cos 2ωtsin 2 ωt = 18 I 0 1-cos4t2ω= I 0（1-cos4ωt ） `题5. 线偏振光入射到折射率为1.732的玻璃片上，入射角是60°，入射光的电失量与入射面成30°角。
光学教程第3章_参考答案
3.1 证明反射定律符合费马原理。
证明：设两个均匀介质的分界面是平面，它们的折射率为n 1和n 2。
光线通过第一介质中指定的A 点后到达同一介质中指定的B 点。
为了确定实际光线的路径，通过A,B 两点作平面垂直于界面，'OO 是它们的交线，则实际光线在界面上的反射点C 就可由费马原理来确定，如下图所示。
(1)反证法：如果有一点'C 位于线外，则对应于'C ，必可在'OO 线上找到它的垂足''C .由于''AC 'AC >,''BC 'BC >,故光线B AC'总是大于光程B ''AC 而非极小值，这就违背了费马原理，故入射面和反射面在同一平面内得证。
(2)在图中建立坐XOY 坐标系，则指定点A,B 的坐标分别为（x1，y1）和（x2，y2），未知点C 的坐标为（x ，0）。
C 点是在'A 、'B 之间的，光程必小于C 点在''B A 以外的相应光程，即21v x x <<，于是光程ACB 为y x x n y x x n CB n AC n ACB n 2211221221111)()(+-++-=+=根据费马原理，它应取极小值，即0)(1=n dxd0)sin (sin )()()()()()(21112222211212111=-='-'=+---+--=i i n B C C A n y x x x x n y x x x x n ACB n dx d 所以当11'i i =，取的是极值，符合费马原理。
3.2 根据费马原理可以导出在近轴条件下，从物点发出并会聚倒像点的所有光线的光程都相等。
由此导出薄透镜的物象公式。
解：略3.3 眼睛E 和物体PQ 之间有一块折射率为1.5的玻璃平板(见题3.3图),平板的厚度d 为30cm 。
《光学教程》考试练习题及答案
Ｂ出射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭。
Ｃ入射光瞳和出射光瞳对整个光具组共轭。
4．通过一块二表面平行的玻璃板去看一个点光源，则这个点光源显得离观察者
A远了B近了C原来位置。
5．使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过
（C）干涉条纹的亮度将发生变化。（D）不产生干涉条纹。
29．在透光缝数为N的光栅衍射实验里，缝干涉的中央明纹中强度的最大值为一个缝单独存在时单缝衍射中央明纹强度最大值的
(A) 1倍(B) N倍（C）2N倍(D) N2倍
30.下列物体哪个是绝对黑体：
（A）不发光的物体(B)不发出任何辐射的物体
(C)黑色的物体(D)不能反射和透射任何辐射的物体
A 5903ÅB 6080ÅC7600ÅD三个数据都不对
14.一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，则:C
A、反射光束偏振面垂直于入射面，而透射光束偏振面平行于入射面并为完全线偏振光
B、反射光束偏振面平行偏振于入射面，而透射光束是部分偏振光
C、反射光束偏振面是垂直于入射面，而透射光束是部分偏振光
D、反射光束和透射光束都是部分偏振光
C、tgip=n1/n2D、tgip=n2/n1
8．用迈克耳逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜M1移动0.1mm时，瞄准点的干涉条纹移过了400条，那么所用波长为
A 5000ÅB 4987ÅC 2500ÅD三个数据都不对
9．一波长为5000Å的单色平行光，垂直射到0.02cm宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射花样中心两旁第二条暗纹之间的距离为3mm，则所用透镜的焦距为
A、7.5cmB、10cmC、20cmD、40cm
光学教程习题解
光学教程习题解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：[《光学教程》（姚启钧）]习题解答第一章 光的干涉1、波长为500nm 的绿光投射在间距d 为0.022cm 的双缝上，在距离180cm 处的光屏上形成干涉条纹，求两个亮条纹之间的距离。
若改用波长为700nm 的红光投射到此双缝上，两个亮纹之间的距离为多少？算出这两种光第2级亮纹位置的距离。
解：1500nm λ= 7011180500100.4090.022r y cm d λ-∆==⨯⨯= 改用2700nm λ= 7022180700100.5730.022r y cm d λ-∆==⨯⨯= 两种光第二级亮纹位置的距离为： 21220.328y y y cm ∆=∆-∆=2、在杨氏实验装置中，光源波长为640nm ，两狭缝间距为0.4mm ，光屏离狭缝的距离为50cm ，试求：⑴光屏上第1亮条纹和中央亮纹之间的距离；⑵若P 点离中央亮纹为0.1mm 问两束光在P 点的相位差是多少？⑶求P 点的光强度和中央点的强度之比。
解：⑴ 7050640100.080.04r y cm d λ-∆==⨯⨯= ⑵由光程差公式210sin yr r d dr δθ=-== 0224y dr πππϕδλλ∆==⋅=⑶中央点强度：204I A =P 点光强为：221cos4I A π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭0122(1)0.8542I I =+=3、把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中，光屏上原来第5级亮条纹所在的位置变为中央亮条纹，试求插入的玻璃片的厚度。
已知光波长为7610m -⨯解： 1.5n =，设玻璃片的厚度为d由玻璃片引起的附加光程差为：()1n d δ'=- ()15n d λ-= ()7645561061061010.5d m cm n λ---==⨯⨯=⨯=⨯-4、波长为500nm 的单色平行光射在间距为0.2mm 的双缝上。
光学练习题及其参考答案
1、（10分）在折射率n 1=1.52的镜头上涂有一层折射率n 2=1.38的MgF 2增反膜，如果此膜适合波长λ解：光程差满足：2n 2d= k λ，2n 2d λk =，当k=1 时，d 取最小值：m A μλ22.0217438.126000n 2d 2min ≈=⨯==2、（10分）一衍射双缝，缝距d=0.12mm,缝宽a=0.02mm ,用波长为4000A 的平行单色光垂直入射双缝，双缝后置一焦距为50cm 的透镜。
试求：（1）透镜焦平面上单缝衍射中央明纹的半角宽度和线宽度；（2）透镜焦平面上单缝衍射中央明纹包迹内有多少条干涉主极大？解：（1）单缝第1级暗条纹出现在 λθ=1asin 02.01002.0104000/sin 3101=⨯⨯==--a λθ半角宽度为02.0sin 11=≈θθ线宽度为：cm 15002.0f 1=⨯=θ（2）满足干涉主极大的条件为 λθk dsin = 因为610400002.01012.0dsin 10-3-1=⨯⨯⨯=λθ 所以当k=6时与单缝的第1级暗条纹重合，出现了缺级， 在），（1sin 0θ范围内有5个干涉主极大， 因此单缝衍射中央明纹包迹内有10条干涉主极大3、（10分）一束光强为I 0偏振光，相继通过两个偏振片 P 1、P 2后出射的光强为I 0 /4，而且其偏振方向与入射光的偏振方向垂直。
如果入射光偏 振方向与P 1的夹角为α1，P 1 P 2之间的夹角 为α2，求α1和α2。
解：依题意可令α1和 α2为锐角因为101cos A A α= 210212c o s c o s c o s A A αααA == 所以 4/cos cos I 0221202I I ==αα， 可得21cos cos 21=αα 另外，依题意可知221παα=+21sin cos 11=αα，412sin 1=α 01-1741sin 21≈=α， 0283=α4、（12分）如图所示，两个振幅频率都相同的相干波源S 1S 2的坐标分别为λ85±，S 2比S 1超前π/2，它们以同样的波速相向而行时，在S 1S 2之间形成相干图象。
大学光学教程考试题及答案
大学光学教程考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光学中的“三基色”指的是哪三种颜色？A. 红、黄、蓝B. 红、绿、蓝C. 红、橙、绿D. 黄、绿、紫答案：B2. 光的干涉现象产生的条件是什么？A. 光源必须是单色光B. 两束光的频率相同C. 两束光的相位差恒定D. 所有以上条件答案：D3. 以下哪种现象不属于光的折射？A. 海市蜃楼B. 小孔成像C. 透镜成像D. 影子的形成答案：D4. 光的偏振是指什么？A. 光波的振动方向与传播方向垂直B. 光波的振动方向与传播方向平行C. 光波的振动方向只在一个平面内D. 光波的振动方向在空间中任意变化答案：C5. 以下哪种材料可以作为增透膜使用？A. 玻璃B. 聚乙烯C. 氟化镁D. 石墨答案：C6. 光的全反射现象发生的条件是什么？A. 光从光密介质进入光疏介质B. 入射角大于临界角C. 光从光疏介质进入光密介质D. 入射角小于临界角答案：A、B7. 以下哪种情况会导致光的多普勒效应？A. 光源和观察者相对静止B. 光源向观察者运动，观察者静止C. 观察者向光源运动，光源静止D. 光源和观察者同时相互运动答案：B、C、D8. 光的衍射现象说明了什么？A. 光具有波动性B. 光具有粒子性C. 光只能直线传播D. 光的传播不需要介质答案：A9. 光纤通信利用了哪种光学现象？A. 光的反射B. 光的折射C. 光的干涉D. 光的全反射答案：D10. 以下哪种情况不会导致光的色散现象？A. 光通过三棱镜B. 光通过云层C. 光通过光纤D. 光通过光栅答案：C二、填空题（每题2分，共20分）11. 光的电磁说是由________提出，他证明了光是________的电磁波。
答案：麦克斯韦；电磁场12. 光的波长、频率和波速之间的关系可以用公式________来表示。
答案：c = λν13. 在光的干涉实验中，两束相干光的频率完全相同，这种现象称为________干涉。
光学教程第二版课后练习题含答案
光学教程第二版课后练习题含答案前言本文为《光学教程第二版》的课后练习题及其答案，旨在帮助读者巩固所学的光学知识。
本文的题目和答案均由本人整理和编写，欢迎大家批评指正。
第一章练习题1.问：什么是光的反射？用光线图解释一下。
答：光的反射是指光从一种介质射到另一种介质时，一部分光被反射回原介质的现象。
光线图如下所示：反射图其中，i为入射角，r为反射角，n1和n2分别为第一种介质和第二种介质的折射率。
2.问：在反光镜中看到的自己为什么是倒立的？答：反光镜是一种平面镜，当我们站在反光镜前凝视自己的形象时，光线从我们的身体向反光镜射入，然后被反射到我们的眼睛中形成影像。
由于反光镜是一种凸面镜，所以经过反射的光线会发生折射，从而使影像呈现出倒立的形象。
答案1.略。
2.因为反光镜是一种平面镜，当光线从物体射入镜面后，会发生反射，并且将物体的上下左右的方位关系改变，因此在反光镜中看到的自己会呈现出倒立的形象。
第二章练习题1.问：什么是光的折射？用光线图解释一下。
答：光的折射是指光从一种介质进入另一种介质时，改变方向的现象。
光线图如下所示：折射图其中，i为入射角，r为折射角，n1和n2分别为第一种介质和第二种介质的折射率。
2.问：什么是光的全反射？用光线图解释一下。
答：光的全反射是指光从一种介质进入另一种介质时，入射角大于一定角度时，光线不能进入另一种介质，而是全部反射到原介质中的现象。
光线图如下所示：全反射图其中，i为入射角，c为临界角，n1和n2分别为第一种介质和第二种介质的折射率。
答案1.略。
2.当光从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于其对应的临界角，就会发生全反射的现象。
在实际应用中，全反射现象可以用来制作光纤等器件。
光学考试题及答案
光学考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 光的波动理论最早是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 爱因斯坦D. 麦克斯韦答案：B2. 光的波长、频率和速度之间的关系是？A. λv = fB. λf = cC. c = λfD. c = λv答案：C3. 光的干涉现象中，两个相干光源的光波相遇时，会发生？A. 相消B. 相长C. 相消或相长D. 无变化答案：C4. 光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时发生的？A. 直线传播B. 反射C. 折射D. 弯曲答案：D5. 光的偏振现象说明光是？A. 横波B. 纵波D. 无法确定答案：A6. 光的全反射现象发生在？A. 光从光密介质进入光疏介质B. 光从光疏介质进入光密介质C. 光从光密介质进入光密介质D. 光从光疏介质进入光疏介质答案：A7. 光的色散现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同而引起的，这种现象最早是由哪位科学家发现的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 爱因斯坦D. 麦克斯韦8. 光的双缝干涉实验中，干涉条纹的间距与哪些因素有关？A. 光源的波长B. 双缝之间的距离C. 屏幕与双缝之间的距离D. 以上都是答案：D9. 光的多普勒效应是指当光源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的光波频率会发生变化，这种现象是由哪位科学家首次提出的？A. 多普勒B. 牛顿C. 爱因斯坦D. 麦克斯韦答案：A10. 光的量子理论最早是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 普朗克C. 爱因斯坦D. 麦克斯韦答案：C二、填空题（每题2分，共20分）11. 光的折射定律表明，入射角和折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比，即 _______ = _______。
答案：n1sinθ1 = n2sinθ212. 光的衍射极限是指当光波通过一个孔径时，衍射现象变得显著的最小孔径，其公式为 _______ = _______。
答案：D = 1.22λ/θ13. 光的偏振片可以将非偏振光转化为偏振光，其偏振方向与偏振片的 _______ 方向一致。
《光学教程》考试练习题及问题详解
《光学教程》考试练习题一、单项选择和填空题１．C 2． B ３． C 4． B 5． C 6. C 7. D 8． A 9． D 10. B11. B 12. A 13． B 14. C 15． B 16． B 17. B 18. D 19. D 20． A21．A 22．D 23．A 24． D 25． C 26． C 27． C 28．D 29．D 30. D31. C 32． D 33．A 34． C 35． A 36． B 38． D 39． B 40． B 41．B 42． B １．将扬氏双缝干涉实验装置放入折射率为n 的介质中，其条纹间隔是空气中的C A n 1倍 B n 倍 C n 1倍 D n 倍 2．在菲涅耳圆屏衍射的几何阴影中心处BＡ永远是个亮点，其强度只与入射光强有关Ｂ永远是个亮点，其强度随着圆屏的大小而变Ｃ有时是亮点，有时是暗点。
３．光具组的入射光瞳、有效光阑，出射光瞳之间的关系一般为CＡ入射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭。
Ｂ出射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭。
Ｃ入射光瞳和出射光瞳对整个光具组共轭。
4．通过一块二表面平行的玻璃板去看一个点光源，则这个点光源显得离观察者BA 远了B 近了C 原来位置。
5．使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过CA 光心B 物方焦点C 物方节点D 象方焦点6. 一薄透镜由折射率为1.5的玻璃制成，将此薄透镜放在折射率为4/3的水中。
则此透镜的焦距数值就变成原来在空气中焦距数值的: CA 2 倍B 3 倍C 4 倍D 1.5/1.333倍7. 光线由折射率为n 1的媒质入射到折射率为n 2的媒质，布儒斯特角i p 满足：DA ．sin i p = n 1 / n 2B 、sin i p = n 2 / n 1C 、tg i p = n 1 / n 2D 、tg i p = n 2 / n 18．用迈克耳逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜M 1移动0.1mm 时，瞄准点的干涉条纹移过了400条，那么所用波长为AA 5000ÅB 4987ÅC 2500ÅD 三个数据都不对9．一波长为5000Å的单色平行光，垂直射到0.02cm 宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射花样中心两旁第二条暗纹之间的距离为3mm ，则所用透镜的焦距为DA 60mmB 60cmC 30mmD 30cm.10. 光电效应中的红限依赖于：BA 、入射光的强度B 、入射光的频率C 、金属的逸出功D 、入射光的颜色11. 用劈尖干涉检测二件的表面，当波长为λ的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图，图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与右边相邻的直线部分的连续相切，由图可见二件表面：BA 、有一凹陷的槽，深为4λB 、有一凹陷的槽，深为2λC 、有一凸起的埂，高为4λD 、有一凸起的埂，高为2λ12. 随着辐射黑体温度的升高，对应于最大单色光发射本领的波长将：AA 、向短波方向移动B 、向长波方向移动C 、先向短波方向，后向长短方向移动D 、先向长波方向，后向短波方向移动13．用单色光观察牛顿环，测得某一亮环直径为3mm ，在它外边第5个亮环直径为4.6mm ，用平凸透镜的凸面曲率半径为1.0m ，则此单色光的波长为A 5903 ÅB 6080 ÅC 7600 ÅD 三个数据都不对14. 一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，则: CA 、反射光束偏振面垂直于入射面，而透射光束偏振面平行于入射面并为完全线偏振光B 、反射光束偏振面平行偏振于入射面，而透射光束是部分偏振光C 、反射光束偏振面是垂直于入射面，而透射光束是部分偏振光D 、反射光束和透射光束都是部分偏振光15． 仅用检偏器观察一束光时，强度有一最大但无消光位置，在检偏器前置一 4λ片，使其光轴与上述强度为最大的位置平行，通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是： BA 、部分偏振光B 、椭园偏振光C 、线偏振光D 、园偏振光16．要使金属发生光电效应，则应：BA 、尽可能增大入射光的强度B 、选用波长较红限波长更短的光波为入射光C 、选用波长较红限波长更长的光波为入射光波D 、增加光照的时间；17.下列说法正确的是BA 、利用不同折射率的凸凹透镜相配，可以完全消除去球差和色差；B 、 近视眼需用凹透镜校正；C 、 扩大照相景深的方法是调大光圈；D 、 天文望远镜的作用是使遥远的星体成像在近处，使得人们能看清楚；18.将折射率n 1=1.50的有机玻璃浸没在油中。
光学教程-答案-郭永康
1.4 在充满水的容器底部放一平面反射镜，人在水面上正视镜子看自己的像。
若眼睛高出水面h 1=5.00cm ，水深h 2=8.00cm ，求眼睛的像和眼睛相距多远？像的大小如何？设水的折射率n =1.33。
解：如图，人见水中镜离自己的距离为nh h h h 2121'+=+ 所以眼睛的像和眼睛的距离为)(03.22)33.100.800.5(2)(221cm n h h =+=+1.8 一个顶角为60º之冕玻璃棱镜，对钠黄光的折射率为1.62。
已知光线在棱镜第一面上的入射角i 1=70º，求：（1）在第一面上的偏向角；（2）在第二面上的偏向角；（3）总的偏向角。
解：由图可知'2835)70sin 62.11(sin )sin 1(sin 001112===--i n i00012'603528'2432'i i α=-=-=110021'sin (sin ')sin (1.62sin 2432')4227'i n i --===A习题图1.8习题图1.4因此，在第一、第二面上的偏向角分别为011202213432'''1755'i i i i δδ=-==-=总偏向角为0125217'δδδ=+=1.11 一根长玻璃棒的折射率为 1.6350，将它的左端研磨并抛光成半径为2.50cm 的凸球面。
在空气中有一小物体位于光轴上距球面顶点9.0cm 处。
求： （1）球面的物方焦距和像方焦距；（2）光焦度；（3）像距；（4）横向放大率；（5）用作图法求像。
解：已知1,' 1.6350, 2.50,9.0n n r cm s cm ====- （1） 2.50 3.94' 1.63501n f r n n =-=-=---（㎝） ' 1.6350 2.50' 6.44' 1.63501n f r n n ⨯===--（㎝）（2）2' 1.635025.4(D)' 6.4410n f -Φ===⨯ （3）由'''n n n n s s r --=得 ' 1.653011''/() 1.6530/()11.402.509.0n n n s n r s --=+=+=-（㎝）（4）由'11.400.777' 1.6350(9.0)ns n s β===-⨯-,是一倒立的缩小的实像。
光学教程第1章参考答案
1.1 波长为500nm 的绿光投射在间距d 为0.022cm 的双缝上，在距离0r 为180cm 处的光屏上形成干与条纹，求两个亮条纹之间的距离.假设改用波长为700nm 的红光投射到此双缝上，两个亮条纹之间的距离又为多少？算出这两种光第2级亮纹位置的距离。
解：相邻两个亮条纹之间的距离为m dr y y y i i 29220110409.01050010022.010180----+⨯≈⨯⨯⨯⨯==+=∆λ假设改用700nm 的红光照射时，相邻两个亮条纹之间的距离为 m dr y y y i i 29220110573.01070010022.010180----+⨯≈⨯⨯⨯⨯==+=∆λ 这两种光第2级亮条纹位置的距离为 m dr jy y y nm nm 3922120500270021027.3]10)500700[(10022.0101802)(----==⨯≈⨯-⨯⨯⨯⨯=-=-=∆λλλλ1.2 在杨氏实验装置中，光源波长为640nm ，两狭缝间距d 为0.4mm ，光屏离狭缝的距离0r 为50cm.试求：(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；(2)若P 点离中央亮条纹0.1mm ，问两束光在P 点的相位差是多少？(3)求P 点的光强度和中央点的强度之比。
解：(1)因为λdr jy 0=(j=0，1)。
因此第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离为m d r y y y 4932001100.810640104.01050)01(----⨯=⨯⨯⨯⨯=-=+=∆λ (2)因为021r ydr r -≈-，假设P 点离中央亮纹为0.1mm ，那么这两束光在P 点的相位差为41050104.0101.01064022)(22339021ππλπλπϕ=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-≈-=∆----r yd r r(3)由双缝干与中光强)](cos 1)[(A 2I(p)21p p ϕ∆+=，得P 点的光强为]22)[(A ]221)[(A 2)](cos 1)[(A 2I(p)212121+=+=∆+=p p p p ϕ，中央亮纹的光强为)(A 4I 210p =。
光学教程答案(第二章)
1. 单色平面光照射到一小圆孔上，将其波面分成半波带。
求第к个带的半径。
若极点到观察点的距离r 0为1m ，单色光波长为450nm ，求此时第一半波带的半径。
解：2022rr k k +=ρ 而20λkr r k +=20λk r r k =-20202λρk r r k =-+将上式两边平方，得422020202λλρk kr r r k++=+ 略去22λk 项，则 λρ0kr k=将cm104500cm,100,1-80⨯===λr k 带入上式，得cm 067.0=ρ2. 平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样改变大小。
问：（1）小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心4m 的P 点的光强分别得到极大值和极小值；（2）P 点最亮时，小孔直径应为多大？设此时的波长为500nm 。
解：（1）根据上题结论ρρ0kr k =将cm105cm,400-50⨯==λr 代入，得cm 1414.01054005k k k =⨯⨯=-ρ 当k 为奇数时，P 点为极大值； k 为偶数时，P 点为极小值。
（2）P 点最亮时，小孔的直径为 cm2828.02201==λρr3．波长为500nm 的单色点光源离光阑1m ，光阑上有一个内外半径分别为0.5mm 和1mm 的透光圆环，接收点P 离光阑1m ，求P 点的光强I 与没有光阑时的光强度I 0之比。
解：根据题意m 1=R 500nmmm 1R mm 5.0R m 121hk hk 0====λr有光阑时，由公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=R r R R r r R R k h h 11)(02002λλ得11000110001105005.011620211=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-R r R k hk λ4100011000110500111620222=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-R r R k hk λ按圆孔里面套一个小圆屏幕()13221312121212121a a a a a a a a p =+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=没有光阑时210a a =所以 42/211200=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=a a a a I I p4．波长为632.8nm 的平行光射向直径为2.76mm 的圆孔，与孔相距1m 处放一屏。
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《光学教程》考试练习题、单项选择和填空题2 •在菲涅耳圆屏衍射的几何阴影中心处A 永远是个亮点，其强度只与入射光强有关 E 永远是个亮点，其强度随着圆屏的大小而变 C 有时是亮点，有时是暗点。
3 .光具组的入射光瞳、有效光阑，出射光瞳之间的关系一般为A 入射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭。
E 出射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭。
C 入射光瞳和出射光瞳对整个光具组共轭。
4 •通过一块二表面平行的玻璃板去看一个点光源，则这个点光源显得离观察者A 远了B 近了C 原来位置。
5 •使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过A 光心B 物方焦点C 物方节点D 象方焦点6. 一薄透镜由折射率为1.5的玻璃制成，将此薄透镜放在折射率为4/3的水中。
则此透镜的焦距数值就变成原来在空气中焦距数值的：A 2 倍B 3 倍C 4 倍D 1.5/1.333 倍7. 光线由折射率为 m 的媒质入射到折射率为n 2的媒质，布儒斯特角i p 满足： A . Sin i p = n 1 / n 2 B 、Sin i p = n 2 / n 1 C 、tg i p = n 1 / n 2D 、tgi p = n 2 / n 1&用迈克耳逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜M 1移动0∙1mm 时，瞄准点的干涉条纹移过了 400条，那么所用波长为部分的顶点恰与右边相邻的直线部分的连续相切，由图可见二件表面:A 、有一凹陷的槽，深为 4λB 、 有一凹陷的槽，深为 2λC 、 有一凸起的埂，高为 4λD 、 有一凸起的埂，高为 21 •将扬氏双缝干涉实验装置放入折射率为n 的介质中，其条纹间隔是空气中的B ∙. n 倍1 C 丄倍A5000? 9.一波长为之间的距离为 B4987? C2500?5000?的单色平行光，垂直射到3mm ,则所用透镜的焦距为B 60cmC 30mmD 三个数据都不对0.02Cm 宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射花样中心两旁第二条暗纹 A 60mm 10. 光电效应中的红限依赖于：A 、入射光的强度 C 、金属的逸出功11. 用劈尖干涉检测二件的表B 、 D 、 当波长为λ D 30cm. 入射光的频率入射光的颜色的单色光垂直入射时， 观察到干涉条纹如图， 图中每一条纹弯曲12.随着辐射黑体温度的升高，对应于最大单色光发射本领的波长将：A 、 向短波方向移动B 、 向长波方向移动C 、 先向短波方向，后向长短方向移动D 、 先向长波方向，后向短波方向移动13 .用单色光观察牛顿环，测得某一亮环直径为 3mm ,在它外边第5个亮环直径为4.6mm ,用平凸透镜的凸面曲率半径为1.0m ,则此单色光的波长为 A 5903 ? B 6080 ?C 7600 ?D 三个数据都不对14. 一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，则 ：A 、反射光束偏振面垂直于入射面，而透射光束偏振面平行于入射面并为完全线偏振光B 、反射光束偏振面平行偏振于入射面，而透射光束是部分偏振光 C、反射光束偏振面是垂直于入射面，而透射光束是部分偏振光 D 反射光束和透射光束都是部分偏振光15 .仅用检偏器观察一束光时，强度有一最大但无消光位置，在检偏器前置 度为最大的位置平行，通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是： A 、部分偏振光 B 、椭园偏振光C 、线偏振光D 、园偏振光16 .要使金属发生光电效应，则应：A 、 尽可能增大入射光的强度B 、 选用波长较红限波长更短的光波为入射光C 、 选用波长较红限波长更长的光波为入射光波D 、 增加光照的时间；17. 下列说法正确的是A 、 利用不同折射率的凸凹透镜相配，可以完全消除去球差和色差；B 、 近视眼需用凹透镜校正；C 、 扩大照相景深的方法是调大光圈；D 、 天文望远镜的作用是使遥远的星体成像在近处，使得人们能看清楚；18. 将折射率n 1=1.50的有机玻璃浸没在油中。
而油的折射率为 n 2=1.10。
则全反射临界角i c 为：-1A 、 Sin (1.10 / 1.50)B 、 1.10 / 1.50-1C 、 1.50 / 1.10D 、 Sin (1.50 / 1.10) 19. 一透镜用n=1.50的玻璃制成，在空气中时焦距是 10cm ,若此透镜泡在水中(水的折射率为1.33),焦距将是：A 、7.5cmB 、10cmC 、20cmD 、40cm20 •如图所示，波长为 λ的平行单色光垂直入射在折射率 为n 2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉， 若薄膜的厚度为e ,而且，n 1 >n 2 >n 3 ,则两束反射光在相 遇点的相位差为：[ ] (A) 4 ∏ n 2 e /λ (B)2 (C)4 ∏ n 2 e /λ + ∏(D)221 .把双缝干涉实验装置放在折射率为n 水中，两缝的距离为d 缝到屏的距离为 D(D?d)所用单色光在真中的波长为λ则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是(A) λ D/ (nd) (B) n λ D/ d (C) λ d / (nD) (D) λ D∕(2d)22 .在迈克尔孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n ,厚度为d 的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了 (A) 2 (n-1)d(B) 2nd (C) 2 (n -1)d + 0.5λ (D) nd (E) (n-1)d23 •当单色平行光垂直入射时，观察单缝的夫琅和费衍射图样。
设 I 0表示中央极大(主极大)的光强， θ表示中央亮条纹的半角宽度。
若只是把单缝的宽度增大为原来的3倍，其他条件不变，则4片，使其光轴与上述强∏ n 2 e ∕λ ∏ n 2 e ∕λ - ∏(A) I 0 增大为原来的9 倍, sin θ1减小为原来的1/3(B) I 0 增大为原来的 3 倍, sin θ1减小为原来的1/3(C) I 0 增大为原来的 3 倍, sin θ1减小为原来的3(D) 10不变，Sin θ减小为原来的1/324 .在迈克尔孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n,厚度为d的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ,则薄膜的厚度是(A) λ/2 (B) λ/(2n) (C) λ/n (D) λ/2(n-1)25. 一平面衍射的光栅具有N 条光缝，则中央零级干涉明条纹和一侧第一级干涉明纹之间将出现的暗条纹为2(A) N (B) N (C) N- (D) N - 226. 一束单色右旋圆偏振光垂直穿入二分之一波片后，其出射光为( A )线偏振光( B )右旋圆偏振光(C)左旋圆偏振光(D)左旋椭圆偏振光27. 平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为 e ，并且，n1 < n2 > n 3 , λi为入射光在折射率为nι的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为(A) 2 πn2 e /( n 1λ1) (B) 4 πn1e /( n 2λ1) + π(C) 4 πn2 e /( n iλ i) + π (D) 4 πn2 e /( n iλ i)28. 用白光源进行双缝实验,若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色滤光片遮盖另一条缝,则(A)纹的宽度将发生改变。
(B)产生红色和蓝色的两套彩色干涉条纹。
(C)干涉条纹的亮度将发生变化。
(D)不产生干涉条纹。
29. 在透光缝数为N 的光栅衍射实验里,缝干涉的中央明纹中强度的最大值为一个缝单独存在时单缝衍射中央明纹强度最大值的2(A) 1 倍(B) N 倍(C) 2N 倍(D) N 倍30. 下列物体哪个是绝对黑体：(A)不发光的物体(B)不发出任何辐射的物体(C)黑色的物体(D)不能反射和透射任何辐射的物体31. 一薄透镜由折射率为i.5 的玻璃制成,将此薄透镜放在折射率为4/3 的水中。
则此透镜的焦距数值就变成原来在空气中焦距数值的:(A) 2 倍(B) 3倍(C) 4 倍(D) 1.5/1.333 倍32.一透镜用用n=1.50cm的玻璃制成, 在空气中时焦距是10cm, 若此透镜泡在水中(水的折射率为4/3), 焦距将是：A、7.5cmB、10cmC、20cm D、40cm33 .将折射率为nι=1.5的有机玻璃浸没在油中，而油的折射率为n2 = 1.10 ,则临界角i C为:A、sin-i(i.i0/i.50)B、i.i0/i.50-1C、1.50/1.10D、Cos-1(1.10/1.50)34 •一透镜组由两个共轴的薄透镜组成，一凸一凹，它们的焦距都是20cm ,中心相距10cm,现在凸透镜外离凸透镜30Cm 处,放一物体,这物体以透镜组所成的像是:A、正立实像B、倒立实像C、正立虚像D、倒立虚像35.下列那些说法是正确的？(A) 一束圆偏振光垂直入通过四分之一波片后将成为线偏振光(B) 一束椭圆偏振光垂直入通过二分之一波片后将成为线偏振光(C) 一束圆偏振光垂直入通过二分之一波片将成为线偏振光(D) 一束自然光垂直入通过四分之一波片后将成为线偏振光36 .一菲涅耳波带片包含16个半波带，外半径P i6=32mm ,中央的第一个半波带的半径P i等于：A、16mmB、8mmC、4mmD、2mm.38 •根据惠更斯一菲涅耳原理，若已知光在某时刻的阵面为S,则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的d 、总缝数为N 的衍射光栅上。
则第 k 级谱线的半角宽度？θ(A) 与该谱线的衍射角 θ无关 (B) 与光栅总缝数N 成反比 (C) 与光栅常数d 成正比 (D)与入射光波长 λ成反比40 .如图，S 、S 2是两个相干光源，它门到 P 点的距离分别为r ι和「2,路径SP 垂直穿过一块厚度为 12，折射率为n ι的介质板，路径S 2, P 垂直穿过厚度为 路径的光程差等于(A) (r 2+n 2t 2)— (r 1+n 1t 1) (B) [r 2+(n 2— 1)t 2— [r 1+(n 1— 1)t 1 ] (C)(r 2— n 2t 2) — (r 1— n 1t 1) (D) n 2t 2 — mt 141 .把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置当平凸透镜慢慢的向上平移时，由反射光形成的牛顿环(A) 向中心收缩，条纹间隔变小。
(B) 向中心收缩，环心呈明暗交替变化。
(C) 向外扩张，环心呈明暗交替变化。
(D) 向外扩张，条纹间隔变大。
1542 .在光电效应中，当频率为 3× 10 HZ 的单色光照射在脱出功 ？为4.0eV 的金属表面时，金属中逸出的光电子的最大速度为多少 m/s ?6432A 、1.72 × 10B 、1.72 × 10C 、 1.98 × 10D 、 1.72 × 1043 •一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为 _________ ,该学生裸眼所能看清的最远距离为 ___.44 •光通过光学系统时能量的损失主要有： —。