大学物理光学试题

中 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) 1.5λ． (B) 1.5nλ(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____________。

授课 教师命题教师或命题负责人签字院系负责人签字年 月 日中 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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装 订 线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *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1.5 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 F7．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。

三、简答题（共15分）1．光的干涉现象和衍射现象有何不同？如何解释光的衍射现象？ 他的理论根据是什么？(4分) 2．简述瑞利判据。

(3分) 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i pn 1<n 2 n 1n 2* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *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=10-9m)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）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、P2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．A2.B 3.B 4.C 5.D 6.D 7.D二、填空题（每题3分，共24分）1. 5×10-3mm2. 4I03. 204. I0/85. 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θλδsin 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)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＝21λ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=λ23 ∴()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0.321/24=+'λe ．所以A 处是明纹 (5分)2.解：(1) 应用光栅公式 11sin )(λθ=+b a=⨯⨯=+=-110500589sin 611b a λθ0.2945 (1分) θ1 = 17°7.7′ (1分)=⨯⨯=+=-1105006.589sin 622b a λθ0.2948 (1分) i pn 1<n 2n 1 n 2● ● ●P F ’Fθ2 = 17°8.7′ (1分)∆θ = 17°8.7′- 17°7.7′= 1′ (1分)(2) 该光栅的总缝数=+=ba LN 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4105600-⨯==∆Nλλnm = 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) 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：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22N N '的分量得以通过P 2，所以出射光振幅各为： θθθc o s s i n c o s 12A A A o o ==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 λφ (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)。