大学物理光学试题复习课程

大学物理光学试题
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) 1.5
λ． (B) 1.5n
λ
(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____________。

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年月日中国海洋大学命题专用纸
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22006-2007学年第2学期试题名称：光学（B）共4 页第 3 页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=10-9 m)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）
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2006-2007_2光学B 卷答案
一、选择题（每题3分，共21分）
1．A 2.B 3.B 4.C 5.D 6.D 7.D 二、填空题（每题3分，共24分）
1. 5×10-3mm
2. 4I 0
3. 20
4. I 0/8
5. 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θ
λ
δsin 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)
i p
n 1<n 2
n 1 n 2
●
● ●
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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＝2
1
λ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=λ2
3
∴ ()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0.32
1
/24=+'λe ．所以A 处是明纹 (5分)
2.解：
(1) 应用光栅公式 11sin )(λθ=+b a
=⨯⨯=+=
-1
10500589sin 61
1b a λθ0.2945 (1分) θ1 = 17°7.7′ (1分)
=⨯⨯=+=
-1
105006.589sin 62
2b a λθ0.2948 (1分) θ2 = 17°8.7′ (1分) ∆θ = 17°8.7′- 17°7.7′= 1′ (1分) (2) 该光栅的总缝数 =+=b
a L N 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
4
10
5600
-⨯==∆N λλnm = 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)
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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：
θsin 1A A o =
θcos 1A A e =
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2
2N N '的分量得以通过P 2，所以出射光振幅各为： θθθcos sin cos 12A A A o o ==
θθθsin cos sin 12A A A e e ==
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 λ
φ (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)
P 1P 2光轴
晶片N 11
N '
N 2
2
N 'c θ。