光學(xué)期末考試

1、光學(xué)期末考試一、填空題：1. 平面鏡在用發(fā)散光束入射的情況下，可以成虛像，這時的物是實物。2. 全反射的條件是光密物質(zhì)入射光疏物質(zhì)且入射角大于臨界角。3. 牛頓環(huán)是等厚干涉，不用人工光源時看到的牛頓環(huán)是彩色的同心圓環(huán)。4. 在邁氏干涉儀的一臂的光路中，放入一折射率為n，厚度為d的介質(zhì)，則兩光路的光程差的改變量為2（n1）d。5. 在菲涅耳圓孔衍射中，當孔徑很小時，只露出一個半波帶，p點的光強為去掉障礙物時p點的光強的4倍。6. 白光入射光柵，在同級條紋中看到的偏離中央條紋最遠的顏色是紅。7. 按偏振態(tài)分，光可分為5種。8. 二分之一波片的作用是使o光e光產(chǎn)生的位相差。9. 與光的電磁波理論有很

2、大矛盾的三個有名的實驗是黑體熱輻射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。10. 平面偏振光通過某種液體時振動而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱旋光現(xiàn)象，它在制糖工業(yè)中常用到。11. 光具組有6個基點、4個基面。12. 望遠鏡的孔徑全愈大愈好，顯微鏡所用光的波長愈短愈好。13. 起偏角是平面反射時反射光為線偏振光時的入射角又稱為布儒斯特角，等于i10=arctg（n2/n1）。14. 劈尖狀空氣薄膜是等厚干涉，觀察到的干涉條紋是明暗相間的平行條紋。15. 四分之一波片的作用是使o光e光產(chǎn)生/2的位相差。16. 光由光密入射到光疏可能發(fā)生全反射。17. 劈尖干涉是等厚干涉，干涉條紋是明暗相間的平行條紋。18. 討論菲涅耳圓孔衍

3、射的方法是半波帶法。19. 光柵方程是dsin=j，平面偏振光即是線偏振光，這種說法是正確。20. 尼科爾的作用是出射光成為平面偏振光。21. 對光量子理論有很大貢獻的三個有名的科學(xué)家是普朗克、愛因斯坦和康普頓。22. 自然光入射兩種物質(zhì)的分界面會發(fā)生偏振現(xiàn)象，反射光為垂直入射面占優(yōu)的部分偏振光，折射光為平行入射面占優(yōu)的部分偏振光。23. 衍射可分為兩種，一種是夫瑯和費，另一種是菲涅耳。24. 用于討論進入光學(xué)儀器的光束大小的兩個物理量是光闌和光瞳。25. 平面反射是簡單的光學(xué)系統(tǒng)保持光束的單心性；平面折射也是簡單的光學(xué)系統(tǒng)破壞光束的單心性。26. 會聚的入射光束的中心是虛物，會聚的出射光束的

4、中心是實像。27. 一個光具組的橫向放大率大于0，說明該光具組的物和像同側(cè)。28. 正常眼的明視距離為25cm，而近視眼的明視距離小于25cm，遠視眼的明視距離大于25cm。29. 一個近視眼鏡的度數(shù)為400度，則其屈光度4。30. 測定一種金屬的“紅限”是紅則這種金屬的脫出功是h紅。31. 薄膜干涉可分為等厚干涉和等傾干涉兩大類。32. 用來使o光和e光產(chǎn)生位相差的光學(xué)元件通過為1/4波片和1/2波片。33. 夫瑯和費圓孔衍射的中央亮斑稱愛里斑，其半角寬度為0.61/R。34. 單球面的曲率半徑為L的物、象空間的折射率為n1和n2，則該單球面的物方焦距分別是n1L/（ n2n1），n2L/（

5、 n2n1）。35. 光強為I1和I2的入射光疊加后的最大光強和最小光強分別是I1+I2+2，I1+I22。36. 光由空氣入射折射率為的玻璃片，入射角為tg，反射光為完全偏振光，對應(yīng)的折射角為90°tg。37. 一燈泡掛在面積為半徑為R的圓桌的中央，為使桌沿處的照度最大，燈泡離桌面的高度是（）。38. 某晶體的no=1.658，ne=1.486，入射光的波長為589.3nm，用該晶體做成的半波片的最小厚度是。39. 用上題的晶體做成的四分之一波片的最小厚度是850.5nm。40. 雙折射晶體可分為負晶體和正晶體。41. 說一半波片可用于不同波長的入射光是錯誤的。42. 用150加速

6、的電子的德布羅意波長是0.1nm對應(yīng)的周期是1.375×10s。43. 光由光疏物質(zhì)入射光密物質(zhì)，光的光速和波長變小，頻率不變。44. 牛頓環(huán)的第三級，第四級亮紋之間的距離比第九級、第十級亮紋之間的距離大；如將透鏡換為曲率半徑較大的，則牛頓環(huán)變疏。45. o光的波面是球面，e光的波面是旋轉(zhuǎn)橢球面。46. 水中有一鍍銀的單球面（光的入射方向與球心同側(cè)）的曲率半徑為r，則該單球面的物方焦距和象方焦距分別是r/2，r/2。47. 光強為Io的兩束入射光疊加后的最大光強和最小光強分別是4Io，0。48. 光由水入射折射率為的玻璃片，入射角等于tg時，反射光為完全偏振光，對應(yīng)的折射角等于90&

7、#176;arctg。49. 上題的入射角稱為布儒斯特角。50. 說半波片的最小厚度為波長的二分之一是錯誤的51. 說將兩塊四分之一波片疊起可作半波片使用是正確的。52. 光強為Io自然光通過一偏振片后的光強為Io/2，如再通過一與原偏振片成角的偏振片后的光強為Iocos2/2。53. 說一半波片只可用于一種波長的入射光是正確的。54. 用較大的電壓加速的電子的德布羅意波長較短、對應(yīng)的周期較小。55. 光由光疏物質(zhì)入射光密物質(zhì)，光的頻率不變，光速變小。56. 牛頓環(huán)的第五級、第四級亮紋之間的距離比第十一級、第十級亮紋之間的距離大；如將平板玻璃換為平面向下的平凸透鏡，則牛頓環(huán)變疏。57. 光順光

8、軸方向入射將不發(fā)生雙折射，半波片上的光軸應(yīng)是平行表面。58. 光強為Io的兩束入射光疊加后的最大光強和不干涉疊加的光強分別是4Io、2Io。59. 光由空氣入射水，入射角等于tg時，反射光為完全偏振光，對應(yīng)的折射角等于90°tg。60. 上題的入射角稱為布儒斯特角。61. 說半波片的光軸和表面垂直是錯誤的。62. 說四分之一波片的最小厚度為波長的四分之一是錯誤的。63. 一圓偏振光通過一偏振片后的光強為Io/2，如再通過一與第一偏振片成角的偏振片后的光強為Iocos2/2。64. 用較小電壓加速的電子的德布羅意波長較長、對應(yīng)的周期較大。65. 光由光密物質(zhì)入射光疏物質(zhì)，光的頻率不變，

9、光速變大。66. 牛頓環(huán)是將平凸透鏡疊在平板玻璃構(gòu)成的。67. 愛因斯坦將光子概念用于解釋光電效應(yīng)，其方程為愛因斯坦光電效應(yīng)方程。68. 光強為I1和I2的入射光疊加后的最小光強和不干涉疊加的光強分別是I1+I22，I1+I2。69. 利用折射取得完全偏振光的裝置稱為玻璃片堆，它與反射取得完全偏振光比較，一個優(yōu)點是不需嚴格限制入射角為布儒斯特角。70. 上題的另一個優(yōu)點是得到的偏振光的光強較大。71. 一圓偏振光通過一偏振片后的光強為Io/2，如再通過一與第一偏振片正交的偏振片后的光強為0。72. 說一四分之一波片可用于各種波長的入射光是錯誤的。73. 光子的能量等于h，動量等于h/。74.

10、將平凸透鏡置于平板玻璃上，觀察到的干涉稱為牛頓環(huán)，該實驗也可將平凸透鏡置于其他透鏡之上。75. 光電效應(yīng)是物理學(xué)家愛因斯坦解釋的，所用的方程表達式為h=W+mv2/2。76. 將一曲率半徑為r的鍍銀的單球面置于折射率為n的媒質(zhì)中，則該單球面的物方焦距和象方焦距分別是r/2，r/2。（光的入射方向與球心同側(cè)）77. 對人眼和光學(xué)儀器起作用的是物理量光強和電場強度E的振幅成正比。78. 利用光在媒質(zhì)分界面的反射和折射可取得完全偏振光，其中由反射取得完全偏振光的方法是以布儒斯特角入射，由折射取得完全偏振光的方法是玻璃片堆。79. 用雙折射晶體制得的檢偏和起偏元件稱為尼科爾。80. 說四分之一波片的最

11、小厚度為波長的四分之一是錯誤的。81. 一圓偏振光通過一偏振片后的光強為Io/2，如再通過一個與第一偏振片成角的偏振片后的光強為Iocos2/2。82. 說偏振片可用于各種波長的入射光是正確的。83. 光子的能量和頻率成正比，動量和波長成反比。84. 光由光疏物質(zhì)入射光密物質(zhì)，不可能發(fā)生全反射。正確85. 觀察牛頓環(huán)時，如將平凸透鏡和平板玻璃間注入油，則觀察到的干涉條紋變密，如將平凸透鏡換成曲率半徑較大的，則觀察到的干涉條紋變疏。86. X射線入射晶體發(fā)生波長變長的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，該效應(yīng)不能用電磁波理論進行解釋。87. 折射率為n的雙凸透鏡，前后兩球面的曲率半徑均為r，其物方焦距是r/2（

12、n1），屈光強度是2（n1）/r。88. 楊氏雙縫、洛埃鏡和菲涅耳雙面鏡干涉都是屬于波前分離法。89. 有效光闌是指一光具組中有多個光闌，其中真正起限制入射光束大小的光闌。90. 用來解決菲涅耳圓孔衍射的方法是半波帶法。91. 歷史上第一個成功測定光速的實驗是旋轉(zhuǎn)齒輪法。92. 康普頓效應(yīng)是指X射線入射晶體后波長變大的現(xiàn)象。93. 說二分之一波片的作用是取得圓偏振光是錯誤的。94. 歷史上“紫外災(zāi)難”是指黑體熱輻射的實驗規(guī)律和電磁波理論的解釋在短波范圍互相矛盾的問題，大約出現(xiàn)十九世紀。95. 理想光具組需滿足近軸物點和近軸光線兩個條件。二、簡述題:1. 保持和破壞光束單心性是什么意思？什么系統(tǒng)

13、能嚴格保持光束單心性？答：單心光束入射系統(tǒng)后仍為單心光束稱系統(tǒng)保持光束單心性；單心光束入射系統(tǒng)后不是單心光束稱系統(tǒng)破壞光束單心性，如：平面鏡反射。2. “缺級”是什么？答：按光柵方程某衍射角對應(yīng)光強最大角，即應(yīng)出現(xiàn)一條譜線，但因該衍射角又滿足單縫衍射的最小值，所以該條譜線沒出現(xiàn)，這種現(xiàn)象稱為缺級。3. 要將一線偏振光的振動面轉(zhuǎn)動90度，需如何操作？答：將線偏振光垂直入射二分之一波片，線偏振光的振動面與二分之一波片的主截面成45度角。4. “紅限”是什么？答：有關(guān)光電效應(yīng)的一個物理量，當入射光的頻率小于紅限時，將不發(fā)生光電效應(yīng)。5. 夫瑯和費衍射和菲涅爾衍射的區(qū)別是什么？答：當光源和障礙物的距離

14、與障礙物和屏的距離兩者都為無窮大時，稱為夫瑯和費衍射；而只要有一個距離是有限大，則稱菲涅爾衍射。6. 幾何光學(xué)的五個基本實驗規(guī)律是什么？答：直線傳播定律；獨立傳播定律；反射定律；折射定律；光路可逆原理。7. 光電效應(yīng)有哪些規(guī)律？答：（1）飽和電流與入射光強成正比；（2）遏止電壓與頻率成正比；（3）當入射光的頻率小于紅限時，將不發(fā)生光電效應(yīng)；（4）效應(yīng)的即時性。8. 費馬原理的表述是什么？答：用費馬原理說明光的直線傳播定律。光線由一點傳播到一點，其路徑的光程為極值。均勻媒質(zhì)中一點傳播到一點，直線的距離最小。9. 歷史上的“紫外災(zāi)難”是指什么？答：黑體熱輻射在短波長段的實驗結(jié)果與電磁波理論推出的結(jié)

15、果互相矛盾。10. 光電效應(yīng)是什么？試說明光電效應(yīng)的實驗規(guī)律與光的電磁波理論互相矛盾的 其中任何一個。答：光入射金屬后，有電子脫出的現(xiàn)象。效應(yīng)的即時性。11. 雙縫干涉和多縫干涉的干涉條紋的區(qū)別是什么？答：多縫干涉的條紋較為銳利。12. 圖示分別過F、K的光線通過光具組后的方向，過F的光線，通過光具組后，則平行光軸，過K的光線，通過光具組后，則過K且平行原入射光線。13. 要將一線偏振光的振動面轉(zhuǎn)動70度，需如何操作？答：將線偏振光垂直入射二分之一波片，線偏振光的振動面與二分之一波片的主截面成35度角。14. 提出一個與黑體最接近的實驗?zāi)Ｐ停看穑阂粋€開小孔的封閉曲面，其小孔的表面。15. 簡單

16、扼要說明夫瑯和費單縫衍射的討論方法？答：用旋轉(zhuǎn)矢量法。16. 全反射入情入理需符合什么條件？簡述全反射的一種應(yīng)用。答：全反射發(fā)生在光由折射率大的媒質(zhì)向折射率小的媒質(zhì)入射，且入射角需大于臨界角。光學(xué)纖維就是全反射的一種應(yīng)用。17. 什么是助視儀器的分辨本領(lǐng)？怎樣提高助視儀器的分辨本領(lǐng)？答：助視儀器的分辨本領(lǐng)為助視儀器對微量的分辨能力。提高助視儀器的分辨本領(lǐng)可用大口徑的鏡頭和較短的波長。18. 討論光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)的準則是什么？怎樣提高顯微鏡的分辨本領(lǐng)？答：瑞利準則：物體成像，不同物點所發(fā)光波是不相干的，因此，不同物點的衍射光斑不相干的重疊在一起，若重疊的厲害，則分辨不出是兩個物點。兩物點的衍射

17、光斑，若其中一個的中央極大，恰與另一個的第一極小相重，則認為這兩物點恰可分辨。提高顯微鏡分辨本領(lǐng)的途徑：(1) 增大數(shù)值孔徑.采用油浸物鏡,可使分辨率提高n倍。(2) 采用短波,用紫外光,但是透紫外光的材料種類有限,無法教正各種像差。19. 簡述干涉和產(chǎn)生干涉的三條件。答：兩波疊加后產(chǎn)生的合振動在某點加強，某點減弱，在疊加區(qū)域振動強度按空間周期性變化的現(xiàn)象，產(chǎn)生干涉的三條件是兩波頻率相等、波動不間斷、振動方向為同一直線。20. 什么是遏止電壓？實驗規(guī)律說明遏止電壓和什么量有關(guān)？答：有關(guān)光電效應(yīng)的一個物理量，當反向電壓等于遏止電壓時，就能阻止所有的光電子逸出，光電流為零。用某種金屬做實驗時，遏止

18、電壓和入射光的頻率有關(guān)。當頻率愈大，遏止電壓愈大。21. 一般的照相記錄了光的振幅，而全息照相記錄了光的什么信息？它有什么特點？答：全息照相記錄了光的振幅和位相。它有以下幾個特點（1）全息照相再現(xiàn)是逼真的立體象；（2）全息相片的一部分都可再現(xiàn)物體的整個圖象；（3）同一底片可多次曝光；（4）全息相片較易復(fù)制。22. 簡述幾何光學(xué)的符號法則。答：幾何光學(xué)的符號法則共三點：（1）對長度量的規(guī)定，光線和主軸交點的位置由頂點算起，在頂點右方者為正，在頂點左方者為負。物點和象點至主軸的距離，在主軸上方為正，在下方為負。（2）對角度量的規(guī)定：光線的傾斜角由主軸（或法線）算起，取絕對值小于/2，由主軸（或法線

19、）轉(zhuǎn)向有關(guān)光線，如順時針為正，逆時針為負。（3）對標示的規(guī)定：所有長度量、角度量的標示都用正值。23. 楊氏雙縫和洛埃鏡的干涉條紋有何差異？答：楊氏雙縫和洛埃鏡的干涉條紋差異主要有兩點：（1）鏡的條紋只有楊氏雙縫的一半， 級數(shù)只取正整數(shù)，而不是整數(shù)。（2）鏡的條紋和楊氏雙縫的條紋的明暗位置剛好相反，這是由半波損失引起的。24. 簡述牛頓環(huán)。答：將一平凸透鏡放在一平板玻璃上，則在透鏡的球面和平板玻璃間形成一空氣薄膜，該空氣薄膜產(chǎn)生的同心圓環(huán)狀的干涉條紋即為牛頓環(huán)。25. 什么是臨界角？什么是起偏角？分別等于什么？答：臨界角是產(chǎn)生全反射的最小入射角，iC=arcsin；起偏角，是反射光為全偏振光時

20、的入射角，i10=arctg。26. 什么是康普頓效應(yīng)？為什么說光的電磁波理論不能解釋康普頓效應(yīng)？答：康普頓效應(yīng)是X射線經(jīng)某些物質(zhì)的散射而有部分射線的波長變長的現(xiàn)象。光的電磁波理論認為散射光的頻率應(yīng)與入射光一樣，即波長不改變，故不能解釋康普頓效應(yīng)。27. 人眼的明視距離是多少？正常人眼的近點和遠點在哪里？近視眼、遠視眼的近點和遠點怎樣？近視眼和遠視眼怎樣矯正？答：人眼的明視距離是25cm。正常人眼的近點在1015cm左右；正常人的遠點在無窮遠。近視眼是遠點變近；而遠視眼是近點變遠。近視眼需配置一定光焦度的透鏡。28. 簡述有效光闌、入射光瞳、出射光瞳這三個概念。望遠鏡的有效光闌是什么？ 答：有

21、效光闌是光具組中對光束的大小起限制作用的光闌；入射光瞳是有效光闌對其前面部分的光具組所成的象；出射光瞳是有效光闌對其后面部分的光具組所成的象。望遠鏡的有效光闌和入瞳為其物鏡的邊緣。29. 什么是半波損失，發(fā)生條件是什么？答：光由光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)時，在掠射和正射兩種情況；反射光的振動方向相對于入射光的振動方向都幾乎相反；我們將之稱為半波損失。發(fā)生條件即是光由光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，在掠射和正射兩種情況。30. 衍射可分為哪兩種？用人眼觀察天空的星星可看成什么衍射？答：衍射可分為菲涅耳衍射和夫瑯和費衍射。用人眼觀察天空的星星可看成夫瑯和費衍射。31. 什么是光的波粒二象性？答：光的波粒二象性

22、是指光一方面和實物粒子一樣具有集中的能量、質(zhì)量、動量，即其微粒性，這主要是光和其他物質(zhì)作用時較明顯；另一方面是指光分布在空間、呈現(xiàn)波動性。這主要是在光傳播過程較明顯。32. 干涉可分為哪兩類？試舉出兩例說明。答：干涉可分為波前分離法和振幅分離法。如楊氏雙縫和薄膜干涉。33. 討論光的衍射的原理是什么？答：作一簡單的表述，是惠更斯菲涅耳原理。波面上各點看為次波源，各次波源在該點的振動的疊加即為空間該點的振動。34. 怎樣使光柵衍射的譜線的寬度變小和譜線間的距離變大？（光的波長不變） 答：縫數(shù)N和光柵常數(shù)d變大將使光柵衍射的譜線的寬度變??；光柵常數(shù)d變小將使譜線間的距離變大。35. 簡述正負雙折射

23、晶體中o光和e光波面的情況。答：o光和e光波面分為球面和旋轉(zhuǎn)橢球面，正晶體是球面包著旋轉(zhuǎn)橢球面，負晶體是旋轉(zhuǎn)橢球面包著球面，在光軸方向兩者相切。36. 激光是什么輻射？有什么基本性質(zhì)？答：激光是受激輻射?；拘再|(zhì)：方向性強；能量高度集中；單色性好；相干性好。37. 簡單說明光學(xué)測微。答：光學(xué)測微是指利用薄膜干涉測得微小的角度和長度的方法。通常用已知波長的光入射，測得的長度量一般和波長同一數(shù)量級或接近的數(shù)量級。38. 菲涅耳半波帶和菲涅耳波帶片是否相同？簡單說明。答：菲涅耳半波帶和菲涅耳波帶片不同。菲涅耳半波帶是一種討論菲涅耳圓孔衍射的方法。菲涅耳波帶片是一種光學(xué)元件，在很多情況下可代替透鏡。39. 怎樣用最簡單的方法觀察到夫瑯和費單縫衍射？答：透過一有小縫的紙片看遠方的光源可觀察到夫瑯和費單縫衍射。40. 用來表示光的偏振程度的物理量是什么？自然光和線偏振光對應(yīng)的這個量的 值是多少？答：偏振度P；P=0和P=1。41. 飽和電流？實驗規(guī)律說明飽和電流和什么量有關(guān)？答：發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的頻率一定，增大入射光的強度，而光電流增大到一固定值。該值稱飽和電流。該值和入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率愈大，飽和電流愈大。42.