光學(xué)期末卷及答案

1、邯鄲學(xué)院2009-2010學(xué)年第一學(xué)期 2008級(jí)物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)本科期末考試試卷(A)課程名稱： 光學(xué) 任課教師：史淑惠 考試時(shí)間： 120 分鐘考試性質(zhì)（學(xué)生填寫“”）：正常考試（）緩考補(bǔ)考（）重修（）提前修讀（）題 號(hào)一二三四總分滿 分閱卷人復(fù)核人滿分18得分一、選擇題（每小題3分，共18分）1、一光束通過衍射光柵構(gòu)成夫瑯和費(fèi)衍射，當(dāng)光柵在光柵所在平面上沿刻線的垂直方向上作微小移動(dòng)，則衍射圖樣： （ ）A、作與光柵移動(dòng)方向相同方向的移動(dòng) B、作與光柵移動(dòng)方向相反方向的移動(dòng)C、中心不變，衍射圖樣變化 D、沒有變化2、邁克耳遜干涉儀的一條光路中，放入一折射率

2、n，厚度為h的透明介質(zhì)片，放入后，兩光束的光程差改變量為： （ ）A、2（n-1）h B、2nh C、nh D、（n-1）h3、波長(zhǎng)為的單色光從空氣垂直入射到折射率為n的透明薄膜上，要使反射光線得到增加，薄膜的厚度應(yīng)為： （ ）A、 B、 C、 D、4、屏上得到單縫夫瑯和費(fèi)衍射圖樣，當(dāng)入射光波長(zhǎng)變大時(shí)，中央最大值的寬度： （ ）A、變小 B、變大 C、不變5、晴朗的天空所以呈淺蘭色，清晨日出或傍晚日落的晨曦和晚霞呈現(xiàn)紅色，其原因?yàn)椋?（ ）A、太陽光被大氣所吸收 B、太陽光被大氣所色散C、太陽光被大氣所偏振 D、太陽光被大氣所散射6、左旋圓偏振光垂直通過 波片后，其出射光的偏振態(tài)為： （ ）A

3、、右旋橢圓偏振光 B、右旋圓偏振光C、左旋橢圓偏振光 D、左旋圓偏振光滿分30得分二、填空題（每題3分，共18分）1、在空氣中頻率為5×1014Hz的單色光進(jìn)入某種透明介質(zhì)后波長(zhǎng)變?yōu)?4000，則此介質(zhì)的折射率為 ，光在介質(zhì)內(nèi)的頻率為 。2、用邁克耳遜干涉儀測(cè)微小的位移，若入射光的波長(zhǎng)=5.893×10-7m，當(dāng)動(dòng)臂反射鏡移動(dòng)時(shí)，干涉條紋移動(dòng)了2048條，反射鏡移動(dòng)的距離d = m 。3、設(shè)某遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)為1.25m，他應(yīng)戴的凸透鏡的度數(shù)是 。4、在單軸晶體中光矢量振動(dòng)方向垂直于主截面的光稱 ，平行于主截面的光稱 。5、顯微鏡物鏡的橫向放大率為45倍，目鏡的視角放大率（即放

4、大本領(lǐng)）為10倍，則顯微鏡的放大本領(lǐng)為 倍。6、有兩個(gè)偏振片平行共軸放置，偏振化方向的夾角為30°，光強(qiáng)度為I的自然光垂直入射，則經(jīng)過第二個(gè)偏振片光強(qiáng)變?yōu)?。滿分14得分三、作圖題（每小題7分，共14分）1、已知空氣中薄透鏡的焦點(diǎn)，作出物點(diǎn)P的象。2、作出方解石晶體內(nèi)o光和e光的波面和傳播方向。 滿分50 得分四、計(jì)算題（1、2每小題15分，3、4每小題10分，共50分）1、有一玻璃球，折射率1.5，半徑為R，置于空氣之中。問(1)物在無限遠(yuǎn)時(shí)經(jīng)過球成像于何處?(2)物體在球前1.5R處，求像的位置及橫向放大率。2、在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，(1)波長(zhǎng)為632.8nm的激光射在縫的間距為

5、0.022cm的雙縫上。求距縫180cm處的光屏上所形成的相鄰兩個(gè)干涉條紋的間距；(2)若縫的間距為0.45cm，距縫120cm的光屏上所形成的相鄰兩個(gè)干涉條紋的間距為0.015cm，求光源的波長(zhǎng)并說明是什么顏色的光。3、波長(zhǎng)為0.6m的一束平行光垂直照射在寬度為20m的單縫上，透鏡焦距為20cm，求(1)零級(jí)夫瑯和費(fèi)衍射斑的半角寬度和線寬；(2)若縫寬縮小到8m，問第三級(jí)極小到中央的距離。4、使自然光通過兩個(gè)透光方向成60°角的偏振片，透射光強(qiáng)為原光強(qiáng)的多少?邯鄲學(xué)院2009-2010學(xué)年第一學(xué)期 2008級(jí)物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)本科期末考試試卷（B）課程名稱： 光學(xué) 任課教師：史

6、淑惠 考試時(shí)間： 120 分鐘考試性質(zhì)（學(xué)生填寫“”）：正?？荚嚕ǎ┚徔佳a(bǔ)考（）重修（）提前修讀（）題 號(hào)一二三四總分滿 分閱卷人復(fù)核人滿分18得分一、選擇題（每小題3分，共18分）1、楊式雙縫實(shí)驗(yàn)裝置中，光源的波長(zhǎng)為6000。兩狹縫的間距為2mm。在離縫300cm的一光屏上，觀察到干涉圖樣的明條紋的間距為： （ ）A 4.5mm B 4.1mm C 3.1mm D 0.9mm2、將折射率為n1=1.5的有機(jī)玻璃浸沒在油中，而油的折射率為n2=1.10，則臨界角i c為： （ ）A、sin-1（1.10/1.50） B、1.10/1.50C、1.50/1.10 D、

7、cos-1（1.10/1.50）3、一菲涅耳波帶片包含16個(gè)半波帶，外半徑16=32mm，中央的第一個(gè)半波帶的半徑1等于： （ ）A、16mm B、8mm C、4mm D、2mm4、含有蘭、綠、黃、紅顏色的一束光照射到一衍射光柵上，偏離中心象最遠(yuǎn)的光是： （ ）A、蘭 B、綠 C、黃 D、紅5、自然光通過尼科耳棱鏡后，出射光為： （ ）A、圓偏振光 B、部分偏振片C、振動(dòng)面垂直于棱鏡主平面的線偏振光D、振動(dòng)面平行于棱鏡主平面的完全偏振光6、光電效應(yīng)中的紅限依賴于： （ ）A、入射光的強(qiáng)度 B、入射光的頻率C、金屬的逸出功 D、入射光的顏色滿分18得分二、填空題（每小題3分，共18分）1、一平凸

8、透鏡放在一平晶上，以波長(zhǎng)=5.893×10-7m的單色光垂直照射其上，測(cè)量該裝置的牛頓環(huán)，測(cè)得從中央數(shù)起第亮環(huán)的弦長(zhǎng)為=m，第+5亮光環(huán)弦長(zhǎng)=m，則平凸透鏡的球面半徑R = m。2、深度為h的水(n=4/3)杯底有一點(diǎn)物，人站在上面垂直向下看到點(diǎn)物的深度是 。3、真空中光速為c，介質(zhì)中光速為v，介質(zhì)的折射率為 ，在介質(zhì)中通過距離的光程是 。4、按光源和光源到障礙物的距離的不同將衍射分為兩類，如果光源和光屏距障礙物都很遠(yuǎn)，這種平行光的衍射稱為 衍射，如果光源和光屏距障礙物為有限，稱為 衍射。5、將兩個(gè)偏振片布置為起偏器和檢偏器，它們的透振方向之間的夾角為 30°，今以強(qiáng)度為I

9、0的自然光正入射起偏器，則透過檢偏器的光強(qiáng)為 。6、在光柵衍射中，若+b =3=8.0×10-6m,當(dāng)用=7.0×10-7m的紅光垂直照射時(shí)，單縫衍射中央亮紋區(qū)出現(xiàn)的衍射明紋數(shù)為 。 滿分14得分三、作圖題（每小題7分，共14分）1、已知空氣中薄透鏡的焦點(diǎn)，作出物點(diǎn)P的象。2、作出方解石晶體內(nèi)o光和e光的波面和傳播方向。滿分50得分四、計(jì)算題（1、4每小題10分，2、3每小題15分，共50分）1、一個(gè)1.2cm高的物體，放在離凹球面鏡前0.05m處，凹球面鏡的曲率半徑為0.20m，試確定像的位置和性質(zhì)。2、在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，透鏡的曲率半徑為50m，而透鏡的直徑為20cm，使用

10、的光波波長(zhǎng)為589nm。問：(1) 在空氣中可以產(chǎn)生多少個(gè)環(huán)形干涉條紋?(2) 把透鏡與玻璃板之間充以水(n=1.33)時(shí)，可以產(chǎn)生多少個(gè)環(huán)形干涉條紋?(設(shè)透鏡凸面與平板玻璃為良好接觸)3、已知平面透射光柵狹縫的寬度，若以波長(zhǎng)的He-Ne激光垂直入射在此光柵上，發(fā)現(xiàn)第四級(jí)缺級(jí)，會(huì)聚透鏡的焦距為1.5m，試求： (1)屏幕上第一級(jí)亮條紋與第二級(jí)亮條紋的距離； (2)屏幕上所呈現(xiàn)的全部亮條紋數(shù)。 4、波長(zhǎng)=5.893nm的一束左旋圓偏振光垂直入射到5.141×10-14cm厚的方解石波晶片上，試問透射光束具有什么樣的偏振態(tài)。已知no =1.65836，ne =1.48641。邯鄲學(xué)院20

11、09-2010學(xué)年第一學(xué)期 2008級(jí)物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)本科期末考試（A）答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：光學(xué) 任課教師：史淑惠 時(shí)間：120分一、 選擇題（每選3分，共18分）1、D 2、A 3、B 4、B 5、D 6、B二、填空題（每小題3分，共18分）1、1.5 5×1014Hz 2、 3、 320 4、o光 e光 5、450 6、 三、作圖題（每小題7分，共計(jì)14分）四、計(jì)算題（15151010分,共50分）1、 解：已知n1=1.0，=1.5，=1.0，r1=R，r2=-R。(1) 物在無限遠(yuǎn)時(shí)，對(duì)第一折射面，s1= 即 同樣，對(duì)第二折射球面s2=s1-2R=R，有 即 （5分

12、）無限遠(yuǎn)處的物體將成像于球外離第二折射表面0.5R處，此即球的第二焦點(diǎn)。(2)物在球前1.5R處，s1=-1.5R，由第一折射球面，有 即 對(duì)于第二折射球面，, （5分） 總的橫向放大率形成倒立的放大的實(shí)像。 （5分）2、 解：(1)根據(jù)題中給的已知條件，=632.8×10-9m，d=0.022×10-2m，r0=180×10-2m，代入公式(4-14) （7分） (2)已知d=0.45cm,r0=120cm,y=0.015cm，根據(jù)公式(4-14)推(黃光) （8分）3、解：(1)=0.6m b=20m f=20cm根據(jù)公式可知零級(jí)夫瑯和費(fèi)衍射斑的半角寬度屏上中

13、央零級(jí)條紋的線寬度根據(jù)公式得 （5分） (2)若縫寬縮小，則條紋向外擴(kuò)展，條紋寬度變大，根據(jù)(5-19)式 其中b=8m =0.6m j=3 （5分）4、解：設(shè)自然光光強(qiáng)為，自然光通過第一個(gè)偏振片后光強(qiáng)為則 （5分） 由題意，第一偏振片出射的光是平面偏振光，振動(dòng)方向與P1相同。并與P2夾角為60°，根據(jù)馬呂斯定律：通過第二個(gè)偏振片的光強(qiáng)為 （5分） 邯鄲學(xué)院2009-2010學(xué)年第一學(xué)期 2008級(jí)物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)本科期末考試（B）答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：光學(xué) 任課教師：史淑惠 時(shí)間：120分一、 選擇題（每選3分，共計(jì)18分）1、D 2、A 3、B 4、D 5、D 6、C二、

14、填空題（每小題3分，共計(jì)18分）1、1.03m 2、 3、 4、遠(yuǎn)場(chǎng)衍射（夫瑯禾費(fèi)衍射） 近場(chǎng)衍射（菲涅爾衍射） 5、 6、3三、作圖題（每小題7分，共計(jì)14分）四、計(jì)算題（共計(jì)50分）1、解：光線自左向右進(jìn)行，如圖1-19所示， s= -0.05m, r=-0.20m 根據(jù)符號(hào)法則判定，像在O點(diǎn)右側(cè)距O點(diǎn)0.10m處，橫向放大率 （5分） 像是正立的放大的虛像，像的大小y得 （5分）2、解：根據(jù)牛頓環(huán)亮環(huán)半徑公式得j=0，1，2，3(1) （7分）亮紋的最大級(jí)次為33級(jí)，有34個(gè)完整的亮紋。(2)裝置放在水中 亮紋的最大級(jí)次為44級(jí)，出現(xiàn)45條完整的亮環(huán)。 （8分）3、解：(1)設(shè)透射光柵中相鄰兩縫間不透明部分的寬度均等于a，光柵常數(shù)d=a+b，當(dāng)d=4b時(shí)，級(jí)數(shù)為±4，±8，±12，的譜線都消失，即缺級(jí)，故光柵常數(shù)d為： d=4b=6.328×10-3mm由光柵方程可知第一級(jí)亮條紋與第二級(jí)亮條紋距中央亮條紋的角距離(即衍射角)分別為： 若會(huì)聚透鏡的焦距為f，則第一級(jí)亮條紋與第二級(jí)亮條紋距中央亮條紋的線距離分別為：當(dāng)很小時(shí)，則， （5分）在屏幕上第一級(jí)與第二級(jí)亮條紋的間距近似為 =150mm=15cm （5分）(2)由光柵方程可得代入sin=1可得代入 得考慮到缺級(jí)j=±4，±