重庆大学2011~2012物理光学A卷试题

1，根据能量守恒，12=0.22+t2*1.5 2，Arctan1.5=56.3 度
t=0.8
或者根据公式 ts = tp =2/n+1=2/2.5=0.8 或者根据大公式皆可 设全 P 波入射，全透无返。根据能量守恒 A12 = A22 *n*tanθ=(1.5 A2)2 tp=1/1.5=0.667 或者根据大公式计算，
设全 s 波入射，无 P 波 rs=-sin（θ1 -θ2）/sin（θ1 +θ2）= sin（θ1 -θ2）=-0.384 ts = 2sinθ2 cosθ1/sin（θ1 +θ2）= 2sinθ2 cosθ1 =2sin2θ2 =0.616 或：根据能量守恒，0.382+ t2*1.5*tanθ=1; t2*1.52=0.8556; t=0.616
A 1 1 自然光通过起偏器，成为线偏振光，其琼斯矢量为 1 2 1 B1
1 0 1 0 1 0 G ＝ , G ＝ , G ＝ i 0 1 4 2 8 0 i 0 e 4
一、简答题（27 分）
1．请将下列光学事件按发生时间排序 (3 分)
激光, 光纤, 杨氏干涉, 夫琅和费衍射, 折射定律, 麦氏方程
e
2n e
； 或 H
e
2 e
(1)
答案：折射定律，杨氏干涉，夫琅和费衍射，麦氏方程，激光，光纤
2．请写出麦氏方程组中安培定律的积分形式，并阐述其物理意义（4 分）
四、绘图及讨论题（45 分）
1．试绘出小孔衍射的光强随 Z 轴（即小孔与屏间距）变化分布图，并标出 各区的位置及判断标准。试说明会否出现泊松斑，如有，是亮斑还是暗斑， 出现在哪个区。 （15 分）
三、计算题（15 分）
1．已知汞绿线的超精细光谱为 546.0753nm，546.0745nm，546.0734 nm，
四个波片相加，等效于全波片，不改变入射光的偏振态。 四个波片的琼斯矩阵相乘运算也可
二、设计题（13 分）
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（1）试绘出光信息处理系统中最典型的双透镜系统（即 4 f 系统）的原理示 意图，并标明各个元件的名称，简述进行图像处理的原理。 （2）航空摄影得到的组合照片往往留有接缝（a） ，如何处理才可去除接缝， 获得清晰的图案（c）？
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重庆大学
物理光学 juan 学年 2011~2012
课程试卷
第一学期
考试日期： 2011.1.8 考试时间： 120 分钟
4．请画出长方形小孔的夫琅和费衍射图案，并给出中心条纹尺寸的表达式 （5 分）
开课学院：光电学院
课程号： 12000720
考试方式：
题 号 得 分 一 二 三 四 五 六 七
八
九
十
总 分 L 为屏与孔间距，或用 f 代替，画成平面图亦可，图 3 分，赋值 2 分 5．如下图所示的等厚干涉实验中，我们看到条纹弯向了空气楔层相对薄的 一侧， 表明被测物体 Q 表面的缺陷是什么样的？大小是多少？请画出从右侧 观察样品时的截面图。 （5 分）
H
注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按 A4 纸缩小打印
k
[x x1 y y1 ]2
2 2
8 z1
2 1
3
或
[x x1 y y1 ]2
2 2
z1
2
3
4
第一根虚线
x k
y1 2z
2

max
或
x
2
1
y1

max

第二根虚线位置
2. 下图是名为光隔离器的光学器件结构图， 其作用是： 左侧入射的光可以从 右侧射出，右侧入射的光不能从左侧出射。图中的法拉第旋转器 FR 的作用 是利用磁光效应使线偏振光偏振方向旋转 45 度（与入射方向无关，无论左 边入射还是右边入射，线偏光皆向同一侧偏转） 。P2 的光轴相对于 P1 的光轴 旋转了 45 度放置。左侧入射时，光被 P1 分束为相互正交的 o 光 e 光，经 FR 后，皆右旋了 45 度，因此相对于 P2 仍为 o 光 e 光，被折射合束后出射。下 1 画出反向光中 o 光 e 光的偏振态变 图中标出了正向光在路径中的偏振态。○ 2 化及出射方向 ○反向光等效于穿过了哪一种起偏分束器，请画出其结构， 并简述其原理（15 分）
光源
y1
y2
y3 x3
f f f f
4分
原理：因此，4f 系统成像的实质就是两次傅里叶变换，实现了函数的还原， 输出的图像与输入图像完全相同，只是变成了倒像。相干光学信息处理是在 频域里进行的， 通过在频谱面上加入各种空间滤波器改变频谱而达到处理图 像信息的目的。 （空间滤波器可用来处理图像。 ） 4分
546.0728 nm，它们分别属于汞的同位素 Hg198 ，Hg200 ，Hg202 ，Hg204 。问 用法布里珀罗标准具（两板间距固定的法布里珀罗干涉仪 )分析这一光谱时 如何选取标准具的间距?（设标准具内表面的反射率 R = 0.9） 。
中央画成锥形亦可 5 分
L1
物面
x1
L2
频域面
x2
L3 物像面
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画图 5 分 o 光与 e 光以不同的速度垂直于光轴进入到第一块棱镜。进入第二块棱镜时，由于光轴 转过了 90°，因此，o 光 e 光发生转化。第一棱镜中平行于图面振动的 e 光变成了 o 光，第一块棱镜中垂直于图面振动的 o 光变成了 e 光，由于 no > ne，因此这两支光在通 过界面时分别为从光疏进入到光密和从光密入光疏，分别靠近和远离界面法线方向继 续传播；出射棱镜时，再偏折一次，这样可以得到两束分开的相互垂直的偏振光。 渥拉斯顿棱镜起偏分束器如下图右所示： （no>ne）, （画图 5 分，原理 5 分）
3、下图是光波由光疏介质进入光密介质时，反射光和透射光的振幅关系图 1 请标出图中 0 度角入射时透射 （已知空气和玻璃折射率分别为 1 和 1.5） 。 ○ 2 算出途中布儒斯特角θB 的值，以及其他三条曲线(rs，ts，tp)在该 光振幅，○ 坐标下的值， （15 分）
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H dl I
l
D ds 2 分 t
图 2 分，值 3 分 5．自然光通过 Y 轴夹角为 45 度的线偏振器后，又通过了 1/4、1/2 和两个 1/8 波片，快轴皆沿波片 Y 轴，试用琼斯矩阵计算透射光的偏振态。 （5 分）
传导电流和位移电流都对磁场的产生有贡献
3．试从干涉本质，条纹形状，间距，级次，可视度，及视场中心的明暗来 描述平行平板干涉与牛顿环干涉的异同点 (5 分) 同：条纹为同心圆，间距不等，内疏外密 2 分 异：等倾、等厚；中心级次最高、最低；可视度：干涉级次越小越清晰；视 场中心明暗不确定、一定为暗。3 分