光电工程学院物理光学基础试题

光电工程学院物理光学基础试题

一. 填空题

1. 单色自然光从折射率为n 1的透明介质1入射到折射率为n 2的透明介质2中，在两介质的分界面上，发生 现象；(),()()r t θθθi 反射角透射角和入射角的关系为 ；设12,υυ分别为光波在介质1、介质2中的时间频率，则12υυ和的关系为 ；设12,λλ分别为光波在介质1、介质2中的波长，则12λλ和的关系为 。

2. 光栅是一种分光元件，在复色光照射下，光栅产生的衍射光波按 在空间展开成光谱。评价一维振幅光栅分光性能的主要指标是： 、 、 。当光栅缝数N 和干涉级 m 越大，分辨本领越 。按照光栅方程，正入射照明条件的最大干涉级为 。

3． 两束光E 1和E 2干涉，只有满足 、 、 条件，才能获得稳定的干涉

条纹；当位相差等于 时，干涉强度取极大值；当位相差等于 时，干涉强度取极小值。

4． 使用线偏振器可以检验入射光波的偏振态，使线偏振器绕光束传播方向旋转一周，如果观测到两个强度极大值位置和两次消光的位置，则可判定入射光波是 ；若观测到的出射光强不变，则可判定入射光波可能是 或 ；若观测到的出射光强有两个强度极大值位置和两个强度极小位置，但无消光的位置，则可判定入射光波可能是 或 。

二. 简答题

1. 图1所示为两个球面波干涉的等强度面分布示意图，其中1s 和2s 是两个相距距离为

l 的相干点光源，123,,∏∏∏是放置在干涉场中不同位置的观察屏，各观察屏到光源的距离远大于两光源之间的间隔l 。

（1） 画出三个观察屏上干涉条纹的分布示意图。

（2） 若其它条件不变，仅使两个点光源之间的距离l 减小，屏上的干涉条纹将出现什

么变化？若其它条件不变，y 0增大时，1∏屏上的干涉条纹将出现什么变化；x 0增大时，3∏屏上的干涉条纹将出现什么变化？

2. 图2是观察单缝夫琅和费衍射的装置，用波长为λ的单色平面波照明，缝宽为a ，透镜的焦距为f 。

（1）当光波正入射时，画图并说明单缝夫琅和费衍射图形的分布特点（包括图形的空间形状和特征尺寸）。

（2）分别描述单缝宽度变化、单缝平移和单缝旋转时，夫琅和费衍射图形有何变化？

（3）分别描述点光源0S 沿0x 方向（垂至于狭缝）和0y 方向（平行于狭缝）移动时，夫琅和费衍射图形有何变化？

图1

图2

3. 写出任意椭圆偏振光的Jones 矩阵。说明将一束自然光转变为椭圆偏振光必须经历哪两个步骤？每一个步骤的作用是什么？采用什么方法来实现？

三. 计算题 (30分)

1. 一台天文望远镜物镜的入射光瞳是边长为a 的正方形，透过光波长0.5m λμ=。

（1）应用瑞利判据，导出这种具有正方形光瞳的望远镜的衍射受限分辨本领表达式。

（2）如果希望用这台望远镜分辨一对角距离30.2510β-=⨯毫弧度的等亮度的双子星，求望远镜入射光瞳的边长a 不能小于多少？

2．一束振动方向沿x 轴的单位强度线偏振光D1，顺序通过两个线偏振器P1和P2，画图并分析如何放置P1和P2的主方向，才能使出射的线偏振光D2相对于入射线偏振光D1的振动面旋转90°,并且使D2的强度最大？此最大值与入射光强度的比值是多少？