物理光學二零零 八 至二零零九期末考試題A.pdf

系別班次學號姓名 密 封 線 以 內 答 題 無 效 第 1 頁 共 6頁 電子科技大學二零零電子科技大學二零零 八八 至二零零九至二零零九學年第學年第1 1 1 1 學期學期 物理光學 B 課程考試題 120 分鐘 考試形式 一頁開卷考試日期年月日 一二三四五六七八九十總分評卷教師 一 選擇題一 選擇題 每題 3 分 1 光能可能轉變?yōu)槠渌问侥芰康奈锢憩F象是A A 光的吸收B 光的干涉C 光的衍射D 光的散射 2 一束自然光通過介質時發(fā)生散射 如果觀察到的散射光為線偏振光 則觀察方向與入射光束的傳播 方向肯定D A 相同B 相反C 相交成 4 D 垂直 3 單色平行光垂直照射在薄膜上 經上下兩表面反射的兩束光發(fā)生干涉 如圖所示 若薄膜的厚度為 h 且 n1 n2 n3 1 為入射光在 n1 中的波長 則兩束反射光的光程差為C A 2 n2h B 2 n2h 11 2n C 2 n2h 11 2 1 n D 2 n2h 12 2 1 n 4 使一光強為 I0 的平面偏振光先后通過兩個偏振片 P1 和 P2 如果 P1 和 P2 的偏振化方向與原入射光 光矢量振動方向的夾角分別是 和 90 則通過這兩個偏振片后的光的強度 I 是C A 2 0cos 2 1 I B 0 C 2 sin 4 1 2 0 I D 2 0sin 4 1 I 5 光波在真空中傳播 波矢方向如圖所示 已知其 磁場的方向垂直于紙面向外 相應電場的方向 一定C 入 射 光 入 射 光 反射光反射光2 2 2 2 反射光反射光1 1 1 1 1 1 1 1 n n n n 2 2 2 2 n n n n 3 3 3 3 n n n n e e e e 入 射 光 入 射 光 反射光反射光2 2 2 2 反射光反射光1 1 1 1 1 1 1 1 n n n n 2 2 2 2 n n n n 3 3 3 3 n n n n e e e e K u u r s H 系別班次學號姓名 密 封 線 以 內 答 題 無 效 第 2 頁 共 6頁 A 垂直于紙面向外B 垂直于紙面向內 C 平行于紙面向上D 平行于紙面向下 6 x E 和 y E 在真空中構成橢圓偏振光 其長短軸之比為 3 1 x E 的相位變化 30 時 y E 的 相位變化為B A 10 B 30 C 60 D 90 7 晶體的介電張量一般有A個獨立的張量元 A 6B 4C 8D 9 8 如圖所示 一光學平板玻璃 A 與待測工件 B 之間形成空 氣劈尖 如果將劈尖的空氣換成水 且平行入射光有足夠 的相干長度 波長和入射角度等條件不變 則總的等厚干 涉條紋數量將A A 增加B 減少 C 不變D 不確定 9 在白光入射 F P 腔形成的的干涉圖樣中 同一級彩色圓環(huán)中相應于顏色從蘭色變化到紅色的空間 位置是A A 由外到里B 由里到外C 不變D 隨機變化 10 下圖為多縫衍射的強度分布 為衍射角 d 為縫距 為入射光波長 由下圖可以斷定 總的 縫數為C A 5 B 6 C 7 D 8 系別班次學號姓名 密 封 線 以 內 答 題 無 效 第 3 頁 共 6頁 11 波長為 0 5 m 的光波正入射到每毫米 600 線的平面光柵 所能觀察到的衍射條紋的最高級次為 B A 2 B 3 C 4 D 5 12 如下圖所示 由入縫 A 進入的白光經光柵衍射分光后由出縫 B 射出 現保持入縫 出縫的位置不變 使光柵繞 C 軸按順時針方向旋轉時 同級衍射光由出縫 B 射出的光C A 呈紫色 B 呈紅色 C 由紫轉紅 D 由紅轉紫 13 用雙軸晶體做成的波片改變入射光的偏振態(tài) 其光軸方向D方向 A 為快軸B 為快軸或慢軸C 為慢軸 D 既不可能為快軸方向 也不可能為慢軸 14 如圖所示 當偏振片 P 旋轉一周時 若 I 變 但是無消光現象 則入射光是D A 部分偏振光B 橢圓偏振光 C 圓偏振光D 部分偏振光或橢圓偏振光 二 簡答 計算 作圖 1 應用已知透振方向的偏振片 怎樣用實驗方法區(qū)別標出快軸方向的 1 2 波片和 1 4 波片 答 將一個偏振片 P1 置于待測波片 K 之前 使其透振方向與波片的快軸成 45 角 自然光經 P1 后成 為光矢量與波片快軸成 45 角的線偏振光 入射在待測波片 K 上 若出射光為圓偏振光 則 K 為 1 4 系別班次學號姓名 密 封 線 以 內 答 題 無 效 第 4 頁 共 6頁 波片 若出射光仍為線偏振光 則 K 為 1 2 波片 為了鑒別出射光是圓偏振光還是線偏振光 可在待 測波片 K 后面再放置一個檢偏器 P2 將 P2 對著出射光旋轉一周即可鑒別 在 P2 旋轉過程中 前者 的出射光強不變 后者有兩次消光 2 簡述光波的相干條件 答 頻率相等 有相互平行的振動分量 初相位差穩(wěn)定 有相近的強度 3 應用已知透振方向的偏振片和已標明快軸方向的波片各一片 如何分辨出橢圓偏振光與部分偏振 光 答 先將未知光通過偏振片 旋轉偏振片一周 找出出射光強最大的透振方向 讓 1 4 波片的快軸方向 與偏振片的此透振方向平行 再將偏振片移動到 1 4 波片后 并旋轉偏振片一周 出射光有消光位 置的入射光為橢圓偏振光 出射光無消光位置的入射光為部分偏振光 4 如圖所示的楊氏雙縫干涉實驗裝置中 S 為光源 雙縫 S1 和 S2 的間距 d 2 mm 光源到雙縫所在 屏的距離 D 20 cm 若光源 S 是沿 y 方向擴展的波長 600 nm 的單色線光源 求觀察屏上干涉條 紋消失所需的光源寬度 解 這是光的空間相干性問題 對于沿 y 方向擴展的單色線光源 其中各點源產生的各套干涉條 紋的間距相等 但這些非相干點源產生的干涉條紋分布彼此有錯位 非相干疊加的結果使得干涉 條紋的可見度下降 當光源的寬度 b 大到一定程度時 可見度下降為零 此時有 6 200 600 10 0 06 2 M D b d mm 5 在500 nm 附近有波長差為10 4 nm的兩條光譜線 若要用腔鏡的反射率為0 98的法布里 珀羅 F P 干涉儀分辨這兩條譜線 求 F P 腔的最小腔長 系別班次學號姓名 密 封 線 以 內 答 題 無 效 第 5 頁 共 6頁 解 F P 干涉儀的分辨本領為 R1 R m97 0 A 1 式中的 為干涉儀能夠分辨的最小波長差 干涉環(huán)的級次 m 與 F P 腔的腔長 h 滿足 mcosnh2 m 2 式中的 m 為第 m 級干涉環(huán)對應的傾角 由 1 和 2 式可得 2 mm R R1 cosn94 1 1 cosn2 m h 由上式可知 最小腔長對應 1cos m 即 3 8 nm10 nm500 98 0 98 0 1 94 1 1 R R1 n94 1 1 h 4 222 mm 6 用單色光做楊氏干涉實驗時 如果把兩個等寬狹縫中的一個加寬兩倍 干涉圖樣會發(fā)生 什么變化 給出此時的相干度 6 分 解 121 2 2cosIIII I 使一個狹縫加寬兩倍 振幅變?yōu)樵瓉淼?3 倍 光強變?yōu)樵?來的 9 倍 因此 111 111 92 9cos106cosIIII III Mm Mm 12 0 6 20 II P II 干涉 圖樣可見度變低 7 現有頻率 振幅 初相位都相同的左 右旋圓偏振光和自然光組成的混合光束 請設 計一種方法測定左 右旋圓偏振光和自然光的功率 解 頻率 振幅 初相位都相同的左 右旋圓偏振光可合成為一束經線偏振光 左 右旋 圓偏振光和的功率則為相應線偏振光功率的一半 因此 可將光束經線偏振器后再投射 到光功率計 在兩個互相垂直的空間方向上用光功率計分別測定最大值 M P 和最小值 m P 且設左 右旋圓偏振光的功率 LRC PPP 自然光的強度為 N P 則依據題意 2 Nm PP 2 2 CNM PPP 解得自然光的功率 2 Nm PP 和左 右旋圓偏振光的功率 2 LRCMm PPPPP 系別班次學號姓名 密 封 線 以 內 答 題 無 效 第 6 頁 共 6頁 8 在界面 光由空氣入射到單軸晶體 已知單軸晶體的主折射率 oe nn 且1 eo nn 晶體 光軸方向以及入射波矢方向如圖所示 請用作圖法給出晶體中 o 光和 e 光的波矢方向 光線方 向以及光線的實際傳播路徑 解 晶體中 o 光的波矢方向OB uuu r 光線方向OB uuu r 以及光線的實際傳播路徑 OB 和 e 光的波矢方向CO uuu r 光線方向 e S uu r 以及光線的實際傳播路徑 OD 如下圖所示 作圖方法如下 1 以 上入射點 O 為原點 根據已知的單軸晶體主折射率 oe nn 及1 eo nn 作入射側的波 矢面單位圓和晶體中的雙殼波矢面 橢圓短軸等于圓半徑 與圓在光軸方向相切 2 延長入射光線方向 與入射光的單位圓波矢面相交于 A OA 即為入射光波矢 3