南京大学-张学进-光学《光学》考试试卷.doc

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光学基础知识试题及答案

光学基础知识试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 光在真空中的传播速度是多少？A. 299,792,458米/秒B. 299,792,458千米/秒C. 299,792,458厘米/秒D. 299,792,458毫米/秒答案：A2. 光的波粒二象性是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 普朗克D. 麦克斯韦答案：B3. 光的折射定律是由哪位科学家发现的？A. 牛顿B. 斯涅尔C. 胡克D. 惠更斯答案：B4. 光的衍射现象说明了光具有什么性质？A. 波动性B. 粒子性C. 波动性和粒子性D. 以上都不是答案：A5. 光的偏振现象说明了光的什么特性？A. 波动性B. 粒子性C. 波动性和粒子性D. 以上都不是答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 光的反射定律表明，入射角等于______。

答案：反射角2. 光的折射定律表明，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的______。

答案：折射率3. 光的干涉现象是由两个或多个相干光源的光波相互叠加形成的______。

答案：明暗条纹4. 光的多普勒效应描述的是，当光源和观察者相对运动时，观察者接收到的光波频率会发生变化，这种现象称为______。

答案：多普勒效应5. 光的全反射现象发生在光从折射率较大的介质进入折射率较小的介质时，且入射角大于临界角时，光将______。

答案：完全反射三、简答题（每题5分，共20分）1. 描述光的干涉现象。

答案：光的干涉现象是指当两个或多个相干光波相遇时，它们的振幅相互叠加，形成明暗相间的干涉条纹。

这种现象表明光具有波动性。

2. 什么是光的衍射现象？答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，会发生弯曲和扩散，形成衍射图样。

这种现象表明光具有波动性。

3. 光的偏振现象说明了什么？答案：光的偏振现象说明光波的振动方向具有特定的方向性。

当光波通过偏振片时，只有与偏振片传输轴平行的振动分量能够通过，而垂直分量被阻挡，从而产生偏振光。

南京大学光学题

南京大学光学2002-2001南京大学2002攻读硕士学位研究生入学考试试题（三小时）考试科目名称及代码现代光学 6－356 得分：适用专业：光学注意：1.所有答案必须写在“南京大学研究生入学考试答题纸”上，写在试卷和其他地方无效。

2.本科目不允许使用无字典存储和编程的计算器。

（本试题共100分，6题中任选择5题）一、（20分）有周期为a的正弦光栅和缝宽为b(b>>a)的单缝，1．分别写出它们的数学表达式和计算它们的傅立叶变换函数；2．如两者平行相叠，写出数学函数表达式和傅立叶变换函数，并作图。

二、（20分）基尔霍夫衍射公式为，证明：1．在菲涅耳近似下可得(*为卷积)2．在夫琅和费近似下可得，三、（20分）1．说明多层膜用到的光学的基本原理是什么？2．举出三种常见的介质膜，定性讨论它们的对膜系结构和重要的技术指标。

四、（20分）用调制技术将如下图形加彩色，描述其步骤和实现光路并给出必要的解释。

五、（20分）如信号波为，1．写出其共轭波；2．获得位相共轭波的方法；3．用图表示出位相共轭反射镜和一般反射镜的差别；4．作出位相共轭反射镜对畸变补偿的示意图。

南京大学现代光学2001年试题人气：发表时间：2005-07-19-------------------------------------------------------------------------------- 南京大学2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题（三小时）考试科目现代光学得分：专业：光学请将所有答案写在答题纸上，写在试卷纸上一律无效在下面六题中任选五题。

一、（20分）（1）若为傅立叶变换证明：a);b).(2)一中心频率为的光波，波列长度为，证明该光波的主要频率分布在的范围内。

二、（20分）有六条狭缝，缝宽为b，相距d=3b放置。

a)写出其函数表达式；b)画出他的方和费衍射分布图，并在图上表明各量。

c)如缝宽不变，d变为6b,方和费衍射分布图有什么变化。

光学试题及答案

光学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 伽利略C. 笛卡尔D. 斯涅尔答案：D2. 以下哪个不是光的波动性质？A. 干涉B. 衍射C. 偏振D. 反射答案：D3. 光的波长与频率的关系是？A. 成正比B. 成反比C. 不相关D. 相等答案：B4. 光的色散现象说明了什么？A. 光是粒子B. 光是波C. 光是电磁波D. 光是量子答案：B5. 光在真空中的传播速度是多少？A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 3.00 x 10^8 m/sD. 2.99 x 10^8 m/s答案：C6. 以下哪种介质的折射率大于1？A. 空气B. 水C. 玻璃D. 真空答案：C7. 光的全反射现象发生在光从哪种介质进入另一种介质时？A. 从光密介质进入光疏介质B. 从光疏介质进入光密介质C. 从光密介质进入光密介质D. 从光疏介质进入光疏介质答案：A8. 光的偏振现象说明了什么？A. 光是横波B. 光是纵波C. 光是无方向的D. 光是电磁波答案：A9. 光的干涉现象说明了什么？A. 光是粒子B. 光是波C. 光是电磁波D. 光是量子答案：B10. 光的衍射现象说明了什么？A. 光是粒子B. 光是波C. 光是电磁波D. 光是量子答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 光的三原色是红、绿、________。

答案：蓝2. 光的折射定律公式为n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中θ1和θ2分别是入射角和________。

答案：折射角3. 光的波长和频率的乘积等于________。

答案：光速4. 光的色散现象可以通过________来观察。

答案：棱镜5. 光的偏振现象可以通过________来观察。

答案：偏振片6. 光的全反射现象可以通过________来观察。

答案：光纤7. 光的干涉现象可以通过________来观察。

《光学》期末考试题答案A

西南师范大学期终考试试卷参考答案“ 光学 ”课程考试试卷A一、选择题1 A2 B3 C4 D5 A二、是非题1√ 2 √ 3√ 4√ 5√ 6√ 7√ 8√ 9√ 10√ 三、填空题1 12 23 34 45 5 四、作图题1题中给出凹面镜，0<r ，又知物高４倍于像高，即4/1=β，所以应有两种情况2图(a)图(b)作图题2解图物平像平五、计算题1解：人眼看到的是字透过透镜成的像．第一种情况，字在球面的顶点，此次成像物、像重合．字再经过平面折射成像，物距为-20毫米，像距为-13.3毫米，由成像公式，得,0203.130.1=---n（１） (4分)第二种情况，字仅通过折射成像，物距为－20毫米，像距为－14.6毫米，成像公式为.0.1206.140.1rn n -=--- （２） (4分)解（１）（２）两方程，得5.1=n ， 84.76-=r 毫米． (2分)2解：入射到肥皂水薄膜表面光线的入射角为450，可求出光在膜内的折射角2i ．由折射定律，20sin 33.145sin 0.1i ⨯=⨯，解出 0212.32=i ，8470.0cos 2=i ． (2分)由于光在空气中的肥皂水膜上表面反射时有π的相位变化，在其下表面反射时无π的相位变化，因此光程差中要计入半波损失，对于相干加强的500纳米的绿光，应满足λλk i d n =-2/cos 222． (3分)题意求最小薄厚度，应取0=k ，以各值代入上式，得8470.033.121210500cos 212622⨯⨯⋅⨯=⋅=-i n d λ41011.1-⨯=（毫米）． (2分)同一厚度的肥皂水膜，若垂直注视，则1cos 2=i ，此时看到的相干加强的波长λ'应满足λλ''='-k d n 2/22， (2分)将 2,1,0='k 代入上式发现，仅当0='k 时λ'才落在可见光范围内，以0='k 代入，求得3.590='λ纳米，为深黄色的光． (1分)可见，从不同方向观看，可以呈现不同颜色，这一现象也表现在一些鸟的羽毛薄膜上．有时从不同方向观看羽毛，颜色不同，这是一种薄膜干涉现象．3解：根据题意可有2.01=dk λ，3.02=dk λ，112=-k k ，nm 600=λ．（1）由上面诸方程可解得d =6微米，k 1＝2，k 2＝3． (3分) （2）第四级缺级，故d ＝4a ，得缝宽a ＝1.5微米． (3分) （3）光栅光谱的最大级次为d /λ=10，由于缺级级次为±4和±8，第十级的衍射角为900，事实上也不能出现，故屏幕上出现的干涉主极大级次为0、±1、±2、±3、±5、±6、±7、±9，共15个干涉主极大． (4分)4、解：201I I =（2分）01o212834330cos I I I I === （2分）02o2233294330cos I I I I === （2分） 03o234128274330cos I I I I === （2分）1282704=∴I I （2分）。

南京大学2003年春季学期光学期终考试试题

南京大学2003年春季学期光学期终考试试题
姓名学号系别成绩
一、求解下列问题（10分/题）：
1、计算物镜直径为5cm的望远镜的最小分辨角，其放大倍数应
设计成多大时才能和人眼的分辨角（＝1’）相匹配?
2、薄玻璃片的厚度为1x10-6m，折射率为1.5，让波长介于400nm
—700nm的可见光正入射到玻璃片上，在玻璃片的反射光中，什么波长的光最强？
3、一单色右旋椭圆偏振光垂直入射到1/4波片上，当波片的快
轴与椭圆长轴的夹角分别为0o，45o和90o时，求出射光的偏振状态（需说明理由）。

4、两平板玻璃间构成劈形空气膜，波长为500nm的单色光正入
射时，观测到膜上的干涉条纹间距为1mm，求劈角。

二、（15）计算一个空气中的半径为50mm的玻璃球（折射率为
1.5）的主点和焦点的位置并用图示标出其位置。

三、(20)如下图示，一束单色光正入射到Wollaston棱镜上，证明出射的两束光的分束角为：
四、(25)在图示装置中S为单色点光源，通过第一个透镜后成为平行光垂直照射一个周期为d的光栅，在第二个透镜的后焦面上对称地放置双缝，只让一级衍射光通过，试:
(a)计算观察屏上干涉条纹间距.
(b)如果S是白光光源，双缝能让所有一级衍射光通过，观察屏
上的条纹是黑白的还是彩色的，为什么？。

《光学》期末考试卷(A).doc

青海师范大学物理系一学年度第_学期物理教育专业_年级_班《光学》考试试卷A姓名：_______________ 学号： ____________________一、填空（每空2分，共计40分）启用时间：200年月日Array 1 一介质的折射率为n, —束单色光在该介质中传播的距离为r,则其光程为____________ 。

2波长为500zim的绿光投射到间距d = 0.022cm的双缝上，则在距双缝180cm处的光屏上，两亮条纹顶点间的距离为 __________________ 。

3在杨氏双缝干涉实验中，用一块折射率为1.5的玻璃片盖住其中的一条缝，发现第五级明纹恰好位于屮央零级明纹处，若入射波的波长为6xl0_7m ,则玻璃片的厚度为。

4迈克耳逊干涉仪的反射镜移动0.25mm时，看到条纹移过的数0为909个，设光是垂直入射的，则所用光源的波氐为__________________ 。

5波长为700nm的红光以入射角沒= 30°入射到厚度为426mn的肥皂膜上，反射干涉条纹为二级明纹，则肥皂的折射率为 ______________________ 。

6用单色光观察牛顿环，测得某一亮环的直径为3mm,在其外边第五个亮环的直径为4.6mm,如果所用平凸透镜的曲率半径为1.03m ,则此单色光的波长为_______________________ 。

7波长为45（km的平面单色光照射到一个小圆孔上，若极点到观察点的距离为lm，则第一半波带的半径为_______________ 。

8用每毫米闪有400刻痕的平而投射光栅观察波长为589zim的納光谱，当光垂直入射时，最多能观察到_________ 级光谱。

9水面下h深处有一点光源，如果水的折射率为/?，则水面光斑的半径为_______________ 。

10 —个高的物体放在球面镜前10cm处，所成的像为lcm高的虚像，则该球面镜曲率半径为______________ c11平行放貫的两个偏振片，偏振化方叫的夹角为60°，如果偏振片都相对于平行于偏振化方向的振动吸收为10%，则透射光与入射光（自然光）的强度之比为 _________________ 。

南京大学-张学进-光学《光学》考试试卷.doc

南京大学2012-2013学年第一学期《光学》考试试卷闭卷院系年级学号姓名题号- •四五六-七总分得分一、（16分）一束平行细光束入射到一半径r=30mm.折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。

如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的二、（15 分）（1）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为中央亮条纹，（1）试求插入的玻璃片的厚度.已知光波长为6X10~7m.（2）若将玻璃片拿掉，将杨氏实验装置整体放入液体中，观察到空气中的第三级明纹正好是液体中的第四级明纹，求液体的折射率。

三、（16分）（1）求圆孔中露出1.5个半波带时衍射场中心强度与自由传播时的强度比值。

（2）如果一个菲涅耳波带片将前9个奇数半波带遮住,其余地方开放，求衍射场中心强度与自由传播时的强度比值。

四、（16分）一束光从空气入射到某种透明玻璃材料（n=VJ）,以某个临界角度入射可以得到全偏振的反射光。

求（1）这个临界角度。

（2）如果入射光的电矢量与入射面成45°,求分界面上反射的光强占入射光强的比例。

（3）求透射光的偏振度。

五、（15分）现有一束红光偏振光，波长780nm.（1）用一块1/4波片和一块偏振片可以发现这束光是一束椭圆偏振光。

达到消光位置时，1/4波片的光轴与偏振片透振方向相差30度，求椭圆长短轴之比。

（2）如果（1）中这个1/4波片是一块表面平行于光轴石英材料切成的，求波片厚度。

石英ne=1.55, no=l. 54O（3）用（1）的偏振片得到线偏振光后，再垂直入射到一块表面平行于光轴的双折射波片，光的振动面和波片光轴成25度角，问波片中的寻常光透射出来的相对强度如何。

六、（16分）波长为6000A的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在sin&=0. 2处，第4级为第一个缺级。

求（1）光栅上相邻两缝的距离七、（6分）一个环形谐振器的原理图如下，其中黑色的是一个耦合器，有1, 2, 3, 4四个端口，一束光如果从端口1进入，一部分光从端口2 （假设能量百分比是R）输出，无相位突变；其它的光（假设百分比是T=l-R）从端曰4 输出，同时耦合器会附加一个n/2的相位突变。

《光学》试卷库参考答案及评分标准

《光学》试题（一）标准答案及评分标准一、选择题（每小题2.5分，共25分）1、D2、A3、C4、B5、B6、D7、A8、C9、B 10、C二、填空题（每小题2分，共20分）① 6.00×10-4② 2(n-1)h ③ 0.458 ④ 120 ⑤ 250 ⑥ 3:1 ⑦ 8.3% ⑧ 2I 0/3 ⑨ 1.22λ/D ⑩ 56.1%三、试用作图法找像的位置和大小(5分)四、论述题(10分)（1）同频率（2）两光波相遇是有固定的位相差（3）两光波相遇点相同的振动分量（4）两光波相遇光程差不能太大，要小于光源的相干长度。

（5）两光波相遇点所产生的振动后的振幅不能太悬殊。

评分标准：每小题各占据2分。

如没有论述，则酌情扣分。

五．1．（a ）→x=-20mm 180mm =′=′xf f x S'=60-180=120mm （实像）（5分）（b ）x=20mm x'=-180mm （5分）S'=60-180=240mm （虚像）2．由于右边321n n n ，故没有额外程差，而左边3221,n n n n 发生额外程差对于右边 λj Rr n h n j 222=2λ)5+(=25+2j Rr n j 两式相减，可求得波长 ΟA Rr n j 6480=5)r -(=2j 25+2λ对于左j 级亮纹满足m mr n R r j n R r j R r n j j j j 24.4=18=62.1×210×10×6480×10+4×4=2+=)21+(==21-37-222222左左左λλλλ3．设光栅常数为d ，可见光谱两面三刀端波长所对应的光栅方程为760•=θsin 400•=sin 2211K d K d θ如果发生重叠是400nm 的二级与760nm 的一级：1221/760=sin /800=/400•2=sin θθθθ d d d所以不发生重叠。

南京大学-张学进-光学 chapt5-10_polarization manipulation

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图示：干涉色及互补色
上图：未放检偏器
下图：两个检偏器偏振方向相互垂直
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图示：干涉色及互补色演示
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5-11 旋光性(Optical activity)
1、旋光现象
在双折射晶体中，沿光轴传播时，不发生双折射，但
对某些晶体（如石英）和一些溶液（如糖溶液）会发
生另一种现象线偏振光的振动方向旋转-----旋光
4
Y(慢)
偏振片P1 A1 偏振片P2
A慢=A1sina P2 透射方向上的两个投影分量迭加后的合振幅：
a
E
O
E A快e i cos b A慢 sin b
强度：
b
X(快)
A快=A1cosa
I= E
2
= A快
2
cos b + A慢
2
2
sin b
2
+ 2 sin b cos b A快 A慢 cos
ab
2
cos
ab
2
和 sin a sin b 2 cos
ab
2
sin
ab
2
n nR E E0 cos t k L d 2
ˆ nR nL ˆ nR nL i cos k d j sin k d 2 2
溶液浓度不同---旋转角度不同
浓度测量
a d

d
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波长不同---旋转角度不同
夹在两偏振片中间时，白光入射，透射光偏色 --- 旋光色散
18
右旋物质：迎光观察，振动方向右旋（顺时针），如葡萄糖溶液、 DNA、 RNA 手性分子

光学期末考试试卷(A)

一、选择题1、光波之所以产生光效应是光波中的起作用。

A、电矢量B、磁矢量C、电矢量和磁矢量共同作用D、基本单元光子组成的粒子流2、用白光入射牛顿环装置，在折射光方向观察到的干涉花样。

A、外紫内红的同心圆环，中心处为亮点B、外紫内红的同心圆环，中心处为暗点C、外红内紫的同心圆环，中心处为暗点D、外红内紫的同心圆环，中心处为亮点3、用白光入射牛顿环装置，在反射光方向观察到的干涉花样。

A、外紫内红的同心圆环，中心处为亮点B、外紫内红的同心圆环，中心处为暗点C、外红内紫的同心圆环，中心处为暗点D、外红内紫的同心圆环，中心处为亮点4、当光从介质1入射到与介质2的分界面，发生“半波损失”。

A、n1>n2，i=0°、90°折射光线；1B、n1<n2，i=0°、90°折射光线1C、n1>n2，i=0°、90°反射光线；1D、n1<n2，i=0°、90°反射光线15、牛顿环实验是干涉。

A、分振幅多光束B、分振幅双光束C、分波面多光束D、分波面双光束6、白光照射杨氏双缝得到的干涉图样为。

A、中央为明条纹，两旁为内紫外红的彩色条纹B、中央为明条纹，两旁为内红外紫的彩色条纹C、中央为暗条纹，两旁为内紫外红的彩色条纹D、中央为暗条纹，两旁为内红外紫的彩色条纹7、在迈克耳逊干涉仪中，两平面镜镜面相互垂直时，所得条纹为 a ，且干涉图样为 b ，答案为。

A、a、等倾干涉； b、同心圆环且外圆为低级B、a、等映干涉； b、同心圆环且外圆为高级C、a、等厚干涉； b、同心圆环且外圆为低级D、a、等厚干涉； b、同心圆环且外圆为高级8、杨氏干涉是干涉。

A、分振幅双光束B、分振幅多光束C、分波面双光束D、分波面多光束二、填空题1、从普通光源中获取相干光的二大方法：和。

杨氏实验中相干关获取采用了。

2、二束光产生相干的三个条件是，和。

光学试卷及答案要点

<光学>期终试卷(一)班级学号姓名成绩一.选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案)1.下列说法正确的是A.薄的凸透镜对入射光线一定是会聚的;B.薄的凹透镜对入射光线一定是发散的C.入射光的发散或会聚程度对厚凸、凹透镜的光焦度有影响D.厚凸、凹透镜对入射光线可能是会聚的,也可能是发散的2.光从一种介质进入另一种介质时,不发生变化的是A.频率;B.波长C.速度;D.传播方向3.在菲涅尔双面镜干涉实验中,减少条纹间距的方法有A.增大入射光的波长;B.增大接收屏与镜的距离C.增大两平面镜的夹角;D.减小光源与双面镜交线的距离4.白光正入射到空气中的一个厚度为3800埃的肥皂水膜上,水膜正面呈现什么颜色(肥皂水的折射率为1.337)A.红色B.紫红色C.绿色D.青色5.光栅光谱谱线的半角宽度Δθ与下列哪项无关?A.谱线的衍射角B.光谱的级次C.光栅常数D.光栅的总缝数6.光是由量子组成的,如光电效应所显示的那样,已发现光电流依赖一于A.入射光的颜色B.入射光的频率C. 仅仅入射光的强度D,入射光的强度与颜色7.球面波自由传播时,整个波面上各次波源在空间某P点的合振动之振幅等于第一个半波带在P点产生的振动之振幅的A.1/2倍B.1倍C.2倍D.4倍8.天文望远镜物镜的直径很大,其目的不是为了A.提高入射光的光强B.提高分辨本领C.能看到更大的像D.能看到更清晰的像9.使用检偏器观察一束光时,强度有一最大但无消光位置,在检偏器前置一1/4波片,使其光轴与上述强度最大的位置平行,通过检偏器观察时有一消光位置,这束光是:A.平面偏振光B.椭圆偏振光C.部分偏振光D.圆偏振光和平面偏振光的混合10.关于单轴晶体,下列哪种描述是正确的?A.负晶体,V0> V e ,n<n eB.正晶体,V0> V e, n.> n eC.负晶体,V0< V e n.> n eD.正晶体,V0< V e, n> n e二.填空(每小题2分,共20分)1. 从一狭缝射出的单色光经过两个平行狭缝而照射到120cm 远的幕上,若此两狭缝相距为0.2mm,幕上所产生的干涉条纹中两相邻亮纹间距离为3.60mm ,则此单色光的波长为 ① mm2. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中,放入折射率为n.厚度为d 的透明介质片,放入后,两束光的光程差改变量为 ②3. 用镜头焦距为50mm 的相机拍摄月球照片,已知月球的直径为3.48×106m,离地球距离为3.8×108m,则底片上月球像的直径为 ③ mm4. 一焦距为-60mm 的双凹透镜,安装在半径为60mm,折射率为 1.5平凸透镜前面120mm 处,则系统的有效焦距为 ④ mm5. 波长为500nm 的单色光垂直照射到宽为0.25mm 的单缝上,单缝右面置一凸透镜以观察衍射条纹,,如果幕上中央条纹两旁第三个暗条纹间的距离为3mm,则其透镜的焦距为 ⑤ mm6. 当圆孔中露出4/3个半波带时,衍射场中心强度与自由传播时强度之比为 ⑥7. 已知某玻璃的折射率为1.54,当入射角为布儒斯特角时,其表面反射率为 ⑦8. 两尼科尔棱镜主截面间的夹角由30︒转到45︒,则透射光光强将由原来的I 0变为⑧9. 人眼观察远处物体时,刚好能被人眼分辨的两物点对瞳孔中心的张角,称为人眼的最小分辨角,若瞳孔的直径为D,光在空气中的波长为λ,n 为人眼玻璃状液的折射率,则人眼的最小分辨角为 ⑨10. 一玻璃管长3.50m,内贮标准大气压下的某种气体,若这种气体在此条件下的吸收系数为0.1650m -1 则透射光强度的百分比为 ⑩三.试用作图法找像的位置和大小(5分)四.论述题(10分)试论述产生干涉的条件.五.计算题(每题10分,共40分)1. 一厚透镜的焦距f '=60毫米, 其两焦点之间的距离为125毫米, 若: (a) 物点置于光轴上物方焦点左方20毫米处; (b) 物点置于光轴上物方焦点右方20毫米处, 问这两种情况下象的位置各在何处.2. 如图所示, 平凸透镜的曲率半径R=10米, n=1.50, 平板玻璃板由两部分组成: 左和右的折射率分别为n 3=1.50和n 4=1.75. 平凸透镜与玻璃板接触点在这两部分平玻璃板相接之处, 中间充以折射率为 1.62的液体. 若用单色光垂直照射, 在反射光中测得右边第j 级亮条纹的半径r j =4毫米, j+5级亮条纹的半径r j+5=6毫米, 求左边第j 级亮条纹的半径.3. 用可见光(760nm ~400nm )照射光栅, 其夫朗和费衍射的一级光谱和二级光谱是否重叠? ↔二级和三级又怎样? 如果不重叠, 求整个光谱的角宽; 如果重叠, 指出重叠的波长范围.4.有一厚度为0.04毫米的方解石晶片, 其光轴平行于晶片表面, 将它插入正交尼科耳棱镜之间, 且使光轴与第一尼科耳棱镜主截面成不等于0︒, 90︒的任意角度.试问可见光中哪些波长的光不能透过这一装置. 已知方解石的折射率n e=1.6584, n o=1.4864.<光学>期终试卷(二)一.选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案)1.两个光焦度φ1 . φ2大于零的薄透镜,在空气中怎样组合时,才能得到一个发散的共轴透镜组?A.两透镜之间的距离d=0B.两透镜之间的距离d>(φ1+φ2)/(φ1φ2)C.两透镜之间的距离 d<(φ1+φ2)/(φ1φ2)D.不可能2.下列说法正确的是A,如物体和像重合,说明该光学系统一定存在一个反射光学元件B.一个物体经一折射成像系统,也可以成像于物体所在位置上C.经一成像光学系统后,物和像重合,说明光路是可逆的D.一实物经光学系统后其像和物体重合,则必定是虚像3.两平行光的干涉条纹为直线,增大干涉条纹间距的方法有A.减小光的波长;B.增大两平行光的夹角C.改变接收屏的位置;D.减小两平行光的夹角4.在杨氏双缝干涉实验中,如果光源缝慢慢张开,则A.条纹间距减小;B.干涉条纹移动C.可见度下降;D.干涉条纹没有变化5.在光栅的夫朗和费衍射中,当光栅在光栅平面内沿刻线的垂直方向上作很小移动时,则衍射花样A.作与光栅移动方向相同的方向移动B.作与光栅移动方向相反的方向移动C.中心不变,衍射花样变化D.没有变化1.随着绝对温度的升高,黑体的最大辐射能量将A.向短波方向移动B.向长波方向移动C.取决于周围环境D.不受影响2.波带片同普通透镜一样,可以对物体成像A.普通透镜的焦距随波长的增大而增大，波带片的焦距随波长的增大而减少B.波带片与普通透镜的成像原理是相同的C.如两者的焦距相同,则对同一物点其像点位置也相同D.同普通透镜一样,波带片也具有从物点发出的各光线到像点是等光程的3.用显微镜对物体作显微摄影时,用波长较短的光照射较好,是因为A.波长越短,分辨率越高B.波长越短,底片越易感光C.波长越短,显微镜放大率越大D.以上都不对4. 右旋圆偏振光垂直通过1/2波片后,其出射光的偏振态为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10.关于晶体的主平面,下列说法正确的是A. e 光主平面一定在入射面内B. e 光主平面与e 光的振动方向垂直C. O 光主平面与O 光振动方向平行D. O 光主平面是O 光与光轴所确定的平面二．填空题（每小题2分，共20分）１．如果法布里珀罗干涉仪两反射面之间的距离为1.00cm,用波长为500nm 的绿光作实验,则干涉图象的中心干涉级为 ①２．在一个折射率为1.50的厚玻璃板上,覆盖有一层折射率为1.25的丙酮薄膜,当波长可变的平面光波垂直入射到薄膜上时,发现波长为600nm 的光产生相消干涉,而波长为700nm 的光产生相长干涉,则此薄膜的厚度为 ② nm３．一微小物体位于凹面镜镜顶左侧4cm 处,凹面镜的曲率半径为12cm,象的放大率为 ③４．双凸透镜的折射率为1.5,其两面之曲率半径为10cm,如其一面镀以水银,使其成为凹面镜,在距透镜20cm 处放一光点,光线自左向右,由未镀银之面射入,则其所成象在 ④ cm 处５．一波长为624nm 的平面波垂直地照射到半径为2.09mm 的圆孔上, 用一与孔相距1m 的屏截断衍射花样,则发现中心点出现 ⑤６．单色平行光垂直地入射到一缝距d 为1.1297mm 的双缝上,在缝后距其为D 处的幕上测得两相邻亮条纹的距离Δx 为0.5362mm,如果原来D>>d ，现将幕移到50.00cm 后，幕上相邻亮纹间的距离增到Δx ’ 为0.8043mm ,则光波波长为⑥ um７．有一厚度为5cm ，极板间距离为1mm 的克尔盒放在正交的起偏器和检偏器之间，其中所盛液体的K 为2.131410-⨯cm 2/V 2。

南京大学-张学进-光学 chapt4-7_grating diffraction 共31页

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k ~ 105
精细度F ~ 10--10２
Fabry-Perot光谱仪的色分辨本领 ~ 106-107
F-P光谱仪比光栅光谱仪的色分辨本领高 2 – 3 个数量级
F-P干涉
衍射光栅
24
4-7-５光栅方程的进一步讨论* 平行光正入射时相邻狭缝间的光程差：
dsin
干涉主极大的位置：
dsin k
26
2. 反射光栅的光栅方程
相邻狭缝间的光程差入射光线和衍射光线在法线异侧时：
BD BC ds i n dsin
入射光线和衍射光线在法线同侧时
BD BC ds i n dsin
光栅方程
d si d n sii k n
入射光线和衍射光线在同侧取正，异侧取负
但是因为受衍射因子的作用，k 越大，强度越小，所以通常应用中 k=1 或 k=2.
19
2. 色分辨本领
由于干涉条纹有一定宽度，因此当两个波长相差很小时，两条纹会重叠，以至于不可分辨。一个光栅有一定的色分辨率
20
计算条纹的宽度：
k
主极大位置 dsinkk
IPI0sin22ssiin2n2N
+2级 +1级
0级
-1级
-2级
17
光谱分析的精度与光栅的下列参数有关：色散率; 色分辨本领; 自由光谱程.
18
1. 色散率 d d
由光栅方程 dsin k
d 1 k d d cos
显然光栅周期 d 越小，色散率越大；
光栅周期 d 确定时，k 或越大，色散率越大；
条纹的角半宽度： dcosN
Rayleigh判据
可分辨的最小波长差

南京大学-张学进-光学 chapt4-4_fresnell diffraction

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具有上述功能的元件(衍射屏)就成为波带板(zone plate）
42
图示：振幅型波带板
43
振幅型波带板的振幅矢量图： 1 3 5 7 9
EP
10 8 6 4 2
EP
自由空间传播时的
E0
E1 2
I0
I1 4
n = 40的波带板：EP 20 E1 IP 400I1 1600I0
波带板具有类似于凸透镜对光的会聚作用， P点相当于透镜的焦点
(a) m=奇数时
奇数带的En一分为二
EP
E1 2
E1 2
E2
E3 2
E3 2
E4
E5 2
Em2 2
Em1
Em 2
Em 2
偶数带的En一分为二:
EP
E1
E2 2
E2 2
E3
E4 2
E4 2
E5
E6 2
Em3 2
Em2
Em1 2
Em1 2
Em
11
m=奇数时
EP
E1 2
E1 2
倾斜因子 0,
Q处面元大小 dsBiblioteka dUQ P,t U0
Q
eit kr r
K
0 ,
ds
2
所以 U P,t dUQ P,t
AU
0
Q
eit
r
kr
0 ,
ds
EPeit
---Fresnel-Kirchhofer衍射积分
其中
EP
A U 0
Qe ikr
r
0
,
ds
从严格的波动理论可证明：
A
0 ,
E2 2
Em1 2

光学考试试题

1、（如图1）空气中的薄透镜L 1和L 2组成共轴系统， L 1和L 2相距20cm 。

轴上实物点在L 1前方15cm 。

用公式法和作图法求像的位置。

已知解：公式法有得S1’=30cm 由有得1．自然光以布儒斯特角入射到介质界面上，反射光是振动面垂直于_入射面 _的线偏振光。

2、用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是： 1)使两缝间距变小； 2) 使屏与双缝之间的距离变大 3、光在两种不同媒质的分界面处要发生反射和折射，并遵循反射定律和折射定律。

4、由于光的双折射现象，一束光线入射到晶体时会有两束出射光线，遵守折射定律的那一束叫o 光，不遵守折射定律的那一束叫e 光。

o 光和e 光都是线偏振光，且o 光的振动方向垂直其主平面，e 光的振动方向在其主平面内。

1、什么叫单心光束？理想成像的条件是什么？答：凡具有单个顶点的光束都叫单心光束；理想成像的条件：光束的单心性经过光学系统后没有改变或者说是在近轴光线，近轴物点等条件。

2、什么叫光的衍射现象？什么叫菲涅耳衍射，什么叫夫琅禾费衍射？答：光的衍射现象是指光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象，叫做光的衍射。

菲涅耳衍射是指障碍物到光源和参考点的距离都是有限的，或其中之一是有限的。

夫琅和费衍射是指指障碍物到光源和参考点的距离都为无限远。

3, 给定若干尼科耳棱镜，如何鉴别自然光、线偏振光和部分偏振光？答：在光路中放入一个尼科耳棱镜，转动一周，如果有消光现象，说明为线偏振光，如果光强在整个过程中都没有变化则为自然光；如果在转动一周中无消光现象，但光强有变化说明为部分偏振光。

4, 如何将自然光变成圆偏振光？答：要使自然光转化为椭圆偏振光,首先必须通过一个起偏器产生线偏振光,然后使它垂直地入射到一块1/4波片上, 使起偏器的透振方向与1/4波片的光轴成450，则通过1/4波片后的光就是圆偏振光. 5, 如何将自然光变成椭圆偏振光？答：要使自然光转化为椭圆偏振光,首先必须通过一个起偏器产生线偏振光,然后使它垂直地入射到一块1/4波片上,使起偏cm f 101='cmf 102-='1111=+''s f s f 110101=-+'ss 222111f s s '=-'10110112-=-'s ∞='s器的透振方向与1/4波片的光轴不成450，则通过1/4波片后的光就是椭圆偏振光. 6，简述干涉和衍射的区别和联系。