大學物理光學試題

1、 .* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙（首頁）2006-2007學年第2學期 試題名稱 ： 光學（b） 共4 頁第 1 頁 專

2、業(yè)年級 學號 姓名 授課教師 分數(shù) 一、選擇題 （每題3分，共21分）1在真空中波長為l的單色光，在折射率為n的透明介質中從a沿某路徑傳播到b，若a、b兩點相位差為3p，則此路徑ab的光程為 (a) 1.5 (b) (c) 1.5 n (d) 3 2等傾干涉花樣和牛頓環(huán)干涉花樣干涉級次的分布是：(a) 等傾干涉，干涉級向外遞增，牛頓環(huán)干涉級向外遞減；(b) 等傾干涉，干涉級向外遞減，牛頓環(huán)干涉級向外遞增；(c) 等傾干涉和牛頓環(huán)干涉級向外都是遞增；(d) 等傾干涉和牛頓環(huán)干涉級向外都是遞減。 3夫瑯和費單縫衍射中，在第三級暗紋處，狹縫中心與邊緣光線的位相差為：（a）2 （b）3 （c）4 （d

3、）1.5 4某人戴上光焦度為+2d的眼鏡后，近點矯正到眼前25cm處，原來的近點在眼前多少厘米處？（a）17cm (b)100cm (c)50cm (d)75cm 5顯微鏡的物鏡和目鏡的象方焦距分別為和，欲增大顯微鏡的放大本領，須使：（a）很短，很長； （b）很長，很短；（c）、均很長； （d）、很短。 6單軸晶體對e光的主折射率，ve是e光的什么速度？（a）在晶體內任意方向的傳播速度（b）在與晶體光軸成45度角方向的傳播速度（c）沿著晶體光軸方向的傳播速度（d）在垂直于晶體光軸方向的傳播速度 7在康普頓散射中，波長的改變量：（a）與入射x射線的波長有關 （b）與被散射的物質結構有關（c）與被

4、散射的物質結構有關 （d）與散射方向有關 二、填空題：（每題3分，共24分）1 用波長為的單色光照射楊氏雙縫，如用折射率為1.5的透明薄片覆蓋下縫，發(fā)現(xiàn)原來第五條亮紋移至中央零級處，則該透明片的厚度為_。授課教師命題教師或命題負責人簽字院系負責人簽字年 月 日中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙 2006-2007學年第2學期 試題名稱 ： 光學（b） 共4 頁第 2 頁 2. 在菲涅耳園孔衍射中，入射光的強度為i0，在軸上一點p點恰好作出一個半波帶，該點的光強為_。3將開普勒型天文望遠鏡倒過來可作激光擴束裝置設有一個這種類型望遠鏡，其物鏡焦距為30 cm，目鏡焦距為1.5 cm，則它能

5、使激光束（看作平行光束）的直徑擴大_倍 4在兩正交偏振片之間插入第三個偏振片，光強為i0的自然光通過該系統(tǒng)的最大光強度為_。5畫出五縫的夫瑯和費衍射花樣。設縫寬 6已知空氣中薄透鏡的焦點，作出物點為b，相鄰縫間距為d，d=4b。 p的像。p f/ o f 7偏振光以布儒斯特角入射到透明介質表 8作出方解石晶體內o光和e光的明介質表面上，畫出反射光和折射光的 波面和傳播方向。ipn1<n2n1n2方向及偏振態(tài)。三、簡答題（共15分）1光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象有何不同？如何解釋光的衍射現(xiàn)象？ 他的理論根據是什么？(4分)2簡述瑞利判據。(3分)* * * * * * * * * * * * *

6、 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 裝 訂 線 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙 22006-2007學年第2學期 試題名稱 ： 光學（b） 共4 頁第 3 頁 3舉例說明光的波粒二象性。(4分)4有人說：“光的強度越大，

7、光子的能量就越大”對嗎？為什么？ (4分)四、計算題（每題10分，共40分）1用波長為500 nm (1 nm=10-9 m)的單色光垂直照射到由兩塊光學平玻璃構成的空氣劈形膜上在觀察反射光的干涉現(xiàn)象中，距劈形膜棱邊l = 1.56 cm的a處是從棱邊算起的第四條暗條紋中心 (1) 求此空氣劈形膜的劈尖角q； (2) 改用600 nm的單色光垂直照射到此劈尖上仍觀察反射光的干涉條紋，a處是明條紋還是暗條紋？ 2鈉黃光是由波長l1 = 589.0 nm和l2 = 589.6 nm (1 nm = 10-9 m)的兩條譜線組成，現(xiàn)在用每毫米 500條縫的光柵作光譜實驗（入射光垂直于光柵） (1)

8、求在第一級光譜中，這兩條譜線的偏轉角度和它們的差； (2) 若光柵寬度為l = 10 cm，求在第一級光譜中波長為600 nm正好能分辨的兩條譜線的波長差中 國 海 洋 大 學 命 題 專 用 紙（附頁3）2006-2007學年第2學期 試題名稱 ： 光學（b） 共4 頁第 4 頁 3會聚透鏡在屏上形成清晰的比原物大二倍的實象，已知物體到透鏡的距離比透鏡的焦距大6cm，求透鏡到象屏的距離。4在兩個偏振化方向正交的偏振片p1、p2之間平行于偏振片插入一塊晶片，晶片光軸平行于晶面，如圖所示一單色自然光垂直入射于p1，如果晶片厚度是楔形的，則從p2右側可觀察到明暗相間的干涉條紋試分析說明這一現(xiàn)象。

9、2006-2007_2光學b卷答案一、選擇題（每題3分，共21分）1a 2.b 3.b 4.c 5.d 6.d 7.d二、填空題（每題3分，共24分）1. 5×10-3mm 2. 4i0 3. 20 4. i0/8 5. 6.p f f7.ipn1<n2n1n2 8.三、簡答題（共15分）1. 答：干涉是光束之間的相干疊加，這些光束是有限條，或雖然有無限多條，但是光束之間是離散的、不連續(xù)的、可數(shù)的；衍射是連續(xù)分布的無限多個點光源（次波中心）發(fā)出的光波的相干疊加。產生衍射的條件是：障礙物或（夾縫）小孔的尺寸可以與光的波長相等甚至比光的波長還要小。 （3分）無論是衍射還是干涉，光波

10、在相遇點都是振動的疊加，都遵循惠更斯-菲涅耳原理。（1分）2. 答：瑞利判據 ，該判據表明，當且僅當物體上兩點之間的距離d大于不等式右邊所規(guī)定的量時，才被看作是分開的兩點。這個量與入射光波長l、物方折射率n以及顯微物鏡的半孔徑角q有關。通常n<2，sin(q)<1，所以可分辨的距離d一般不小于l/2。 （3分）3. 答：光電效應，康普頓效應體現(xiàn)了光的粒子性和波動性。 (4分)4. 答：不對，光的強度越大說明包含的光子數(shù)越多，單個光子的能量在波長確定的情況下是不變的，因為光子的能量由公式e=hg確定，h為普朗克常數(shù)，g為光波頻率。 （4分）四、計算題（每題10分，共40分）1.解：(

11、1) 棱邊處是第一條暗紋中心，在膜厚度為e2l處是第二條暗紋中心，依此可知第四條暗紋中心處，即a處膜厚度 e4= 4.8×10-5 rad (5分) (2) 由上問可知a處膜厚為 e43×500 / 2 nm750 nm 對于l600 nm的光，連同附加光程差，在a處兩反射光的光程差為，它與波長之比為所以a處是明紋 (5分)2.解：(1) 應用光柵公式 0.2945 (1分) q1 = 17°7.7 (1分) 0.2948 (1分) q2 = 17°8.7 (1分) dq = 17°8.7- 17°7.7= 1 (1分)(2) 該光柵的總縫數(shù) 100×500 = 5×104 (2分)則該光柵的第一級光譜中波長l = 600 nm處正好能分辨的譜線波長差dl為 nm = 0.012 nm (3分)3.解：由題意， (2分) (2分) (2分)解得 f=12cm, s=36cm (4分)4. 答：設晶片光軸與p1的偏振化方向間夾角為q ，如圖所示單色光通過p1后，成為沿方向振動的線偏振光，假定其振幅為a通過晶片后，分解為振幅分別為a1o和a1e的振動方向互相垂直的偏振光： 晶片厚度為l時，其相位差為 (2分)這兩束偏振光的光振動只有在偏振化方向的分量得以通過p