物理光学试题含标准答案

e光波面法线方向与界面法线夹角 ，e光波面法线方向与光轴夹角 ，
则，由
可得
（3分）
（3分）
由 （3分）
得
所以 （3分）
2、（10分）一个望远物镜直径为40mm，焦距为300mm。试问（设λ=550nm）：
（1）使用此望远镜可分辨的两个遥远点状物之间的角距离最小应有多大？
（2）在望远镜焦平面上两衍射图样的中心距离是多少？
解：
(1)角距离： （5分）
（2）两衍射图样的中心距离是： （5分）
3、(15分)图示点光源S发射的球面波与平面波满足相干条件，若：在 平面上两波具有相同的位相，在 平面上两波具有相同的振幅，在距S1米远、与平面波传播方向垂直的 平面满足 ，那么
物理光学试题A标准答案
一、填空题（30分，每空2分）
1、若一束光波的电场为 ,则，光波的偏振状态是左旋圆偏振光；光波的传播方向是z轴方向；振幅是 ；频率是1015Hz；空间周期是 ；光强是2W/m2。
2、衍射与干涉的本质都是多光束的相干迭加；双缝干涉是缝宽相比缝距小得多时的双缝衍射。
3、光源前设置小孔导致其后轴上点光强增大的条件是小孔对该点的有效波带数恰好为1;光强减小的条件是小孔对该点的有效波带个数恰好为偶数。
二、计算题（70分）
1、（15分）一台迈克尔逊干涉仪，使用波长λ=550nm的扩展光源，调节两臂使产生同心圆环干涉条纹。
⑴此圆环干涉条纹为何种干涉条纹？
⑵要使干涉圆环向中心一一消失20个圆环条纹，则可动臂必需移动多远？
⑶空气平板是变厚还是变薄了？
解：
⑴等倾干涉（5分）
⑵由板变薄了。（5分）
⑴ 平面上干涉条纹是什么形状？
⑵干涉条纹的间距和空间频率各是多少？
解：
⑴到达 平面的平面波波前函数为 （2分）
到达 平面的球面波波前函数为 （2分）
而在 条件下，
所以 （2分）
两波干涉迭加后 ，
其亮条纹的轨迹满足方程 （2分）
即 ，
显然，条纹是圆心位于 平面坐标原点的同心圆环。（2分）
⑵条纹间距 （3分）
4、一束波长450nm线偏振光垂直入射到石英（ ）制成的半波片，
透射光束中o光波相对e光波的位相超前π,石英晶片的厚度最薄应为25μm。
5、当光束以入射角 照射光栅时（光栅常数为d），光栅方程 中
是观察方向与光栅法线的夹角， 表示在 方向观察到波长λ光波的衍射级次， 号分别对应 与 在光栅法线的同侧和异侧。
⑴后透镜焦点处的干涉级,
⑵在此焦面上能够看到几个亮条纹?
⑶其中半径最大条纹的干涉级和半径是多少?
解：
⑴ 由于 ，
对应焦点条纹： ， （5分）
⑵ 焦面上能看到的条纹数决定于照明光源可以形成的光线入射角度的范围
（3分）
对应最大条纹的干涉级满足
焦面上能看到的亮条纹数 （2分）
⑶ 焦面上能看到的半径最大条纹的干涉级为 （3分）
条纹空间频率 （2分）
4、(15分)请确定图示三个缝受到一束单色平面波垂直照明时的Fraunhofer衍射光强分布。
解：
设单缝形成的振幅为 ，
取第二个缝中央为三缝相互位相差的零基准，
则 ， （3分）
（3分）
（3分）
（3分）
（3分）
5、（15分）如图示，F-P标准具两镜面之间的距离为1cm,在其两侧各放一个焦距为20cm的准直透镜.直径为1cm的光源(中心在光轴上)位于前透镜的前焦点,通过透镜照明标准具,其发射波长为500nm的单色光.计算：
其条纹半径是 （2分）
6、（附加题20分）当一束纳黄光以30°入射到光轴平行于界面的石英晶体表面（ ），
(1)请采用惠更斯作图法做出折射光传播方向及电场矢量的振动方向，
（2）准确计算出折射光传播方向相对界面法线的夹角。
解：
(1)
（5分）
（2）o光传播方向与界面法线夹角 ：
由 ，得 （3分）
设：e光传播方向与界面法线夹角 ，e光传播方向与光轴夹角 ，