()“物理光學(xué)”期中考試試題(答案)

#/3嘉應(yīng)學(xué)院物理與光信息科技學(xué)院學(xué)年第學(xué)期期中考試試卷《物理光學(xué)》試題（考試形式：閉卷，考試時(shí)間： 分鐘）題號(hào) 4二三四五六七總分復(fù)核人得分評(píng)卷人

二、簡(jiǎn)述題（每題分，共分）自然界因何而五彩繽紛？試用所學(xué)的光學(xué)知識(shí)解釋之。原因：（1）太陽(yáng)光本身具有不同波長(zhǎng)顏色）成分；（2）物體對(duì)不同波長(zhǎng)光波的選擇性吸收。顏色：（1）透明物體顏色是太陽(yáng)光經(jīng)物體選擇性吸收后，透射光的顏色；（2）不透明物體顏色是太陽(yáng)光經(jīng)物體選擇性吸收后，反射光的顏色….2分得分得分一、填空題（每題分，共分）“晴朗的天空呈淺藍(lán)色，早、晚的太陽(yáng)呈紅色，正午的太陽(yáng)呈白色?！痹囉盟鶎W(xué)的光學(xué)知識(shí)解釋之。1）晴朗的天空呈淺藍(lán)色這主要是大氣層對(duì)太陽(yáng)光散射的結(jié)果。由瑞利散射定律可知，在1.已知為波長(zhǎng)的單色光波在真空中的傳播速度為51014Hz；在折射為的透明介質(zhì)中傳播速度 為,其頻率v為s頻率為由大氣散射的太陽(yáng)光中，短波長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，所以，太陽(yáng)散射光在大氣層內(nèi)層，藍(lán)色的成分比紅色多，故天空呈淺藍(lán)色?！?1014Hz，波長(zhǎng)為一平面單色光波的圓頻率為3、波矢為k,其在真空中的光場(chǎng) 用三角函數(shù)表示為E=Ecosk?r-wt）,用復(fù)數(shù)表示為E=Eexpi（k?；-wt）；若單色匯聚球面光波的圓頻⑵早、晚的太陽(yáng)呈紅色，正午的太陽(yáng)白色大氣層對(duì)太陽(yáng)光的散射結(jié)果。早、口太陽(yáng)斜射，穿過(guò)大氣層的厚度比正午時(shí)厚得多，被大氣散射掉的短波成分也多得多，僅剩下長(zhǎng)波成分透過(guò)大氣到達(dá)觀察者，所以旭日和夕陽(yáng)呈紅色。正午時(shí)太陽(yáng)光衩大氣散射較少，口太一光波的波長(zhǎng)為,一光波的波長(zhǎng)為,其傳播方向與軸的夾角為，與軸的夾角為，則其率為3、波矢為k，其在真空中的光場(chǎng)用三角函數(shù)表示為E=（Ejr）cos（-k?r-3）,用復(fù)數(shù)表示為E=EJrexpi（-k?r-wt）；與軸的夾角為900，其空間頻率分別為1；32x106m-11x106m/[ 0；.光的干涉現(xiàn)象是兩光波相遇時(shí)，在相遇區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)穩(wěn)定的明暗條僦強(qiáng)強(qiáng)弱分布；出現(xiàn)此現(xiàn)象要求的條件是頻率相同、振動(dòng)方向基本相同和觀察時(shí)間內(nèi)相位差恒；.在實(shí)驗(yàn)室中獲得相干光波的方法有分振幅、分波面、分振動(dòng)面等三種，楊氏雙縫干涉屬于分波面,邁克耳孫干涉屬于分振幅;光在介質(zhì)中的傳播速度小于真空中的速度，且隨介質(zhì)的折射率而變化，這稱(chēng)為光的色散現(xiàn)象。正常色散特點(diǎn)隨光波長(zhǎng)的的增大，折射率減小,反常色散特點(diǎn)隨光波長(zhǎng)的的增大，折射率增大.光源影響干涉條紋對(duì)比度的因素有光源的單色性、光源的線度和振幅比；

陽(yáng)光呈白色?！?、何謂“半波損失”？產(chǎn)生“半波損失”的條件是什么？“半波損失”是指，在光的反射過(guò)程中，反射光的振動(dòng)方向與入射光的振動(dòng)方向發(fā)生反向即相當(dāng)于光在反射過(guò)程中突變相位差，或稱(chēng)損失半個(gè)波長(zhǎng)的光程差。3分條件：（1）光由光疏媒質(zhì)射向光密媒質(zhì)；2）正射或掠射………… 2分.用白光光源進(jìn)行雙縫實(shí)驗(yàn)，若用一個(gè)純紅色的濾光片遮蓋一條縫，用一個(gè)純藍(lán)色的濾光片遮蓋另一條縫，在光波的疊加區(qū)域內(nèi)有無(wú)干涉條紋？為什么？無(wú)?！?1分白光經(jīng)純紅色的濾光片后透射光為紅光，經(jīng)純藍(lán)色的濾光片后為藍(lán)光，紅、藍(lán)光頻率不同，……2分）疊加時(shí)不滿足干涉條件，故無(wú)干涉條紋?！?分）5.何謂“全反射”？發(fā)生全反射的條件是什么？5.何謂“全反射”？發(fā)生全反射的條件是什么？在反射現(xiàn)象中，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，沒(méi)有折射光，入射光全部反射回光密介質(zhì)，這今=一一一一一，z=-3.3x10-2cos[2兀x1014( 0.65c現(xiàn)象稱(chēng)為光的全反射?！?分條件：（1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)……1分

TOC\o"1-5"\h\z—^ —> —>kxEj)=-1.65x10-2Eiy y兀z 3兀_—-1)+-]i=3.3x10-2cos[2兀x1014(-1)+一]i2 0.65c 2（2）入射角大于臨界角，臨界角=sin-1” ……2分c n1得分三、計(jì)算題（共分）分求：一個(gè)平面電磁波的在某介質(zhì)傳播時(shí)，其電場(chǎng)可以表示為:E=0,E=2cos[2兀x1014(0.65c兀-1)+-],E=02z該電場(chǎng)波的振幅、頻率、波長(zhǎng)和原點(diǎn)的初相位;該介質(zhì)的折射率;該電場(chǎng)波的傳播方向和電矢量的振動(dòng)方向;分一束光入射到空氣和火石玻璃折射率為 界面，問(wèn)在什么角度下入射恰可使得反射光為線偏振光？此偏振光的光矢量方向如何？解：由布儒斯特定律可得:nsin6=nsin6,6+6=900,時(shí)1B2 2B2反射光為線偏振光。故入射角為n6=arctan—=arctanQ.732)=600此偏振光的光矢量方向：垂直入射面該電磁波的磁場(chǎng)表達(dá)式。解：將題中所給電場(chǎng)表達(dá)式分把厚度為N解：將題中所給電場(chǎng)表達(dá)式在的位置變?yōu)橹醒肓翖l紋，試求插入的玻璃片的折射率。已知光的波長(zhǎng)為 0Z、兀r.=0,E=2cos[2兀x1014( 1)+一],E=0y 0.65c 2z與標(biāo)準(zhǔn)式E=Acosp（z-1）+。］進(jìn)行對(duì)比，可得解：未插玻璃時(shí)，對(duì)P點(diǎn)而言到S1、S的光程為：r-r=5九(1)(4分)振幅A=2N-C-i，頻率V= 2兀2兀x1014—— =1.0x1014Hz2兀插玻璃后，尸點(diǎn)變?yōu)橹醒肓良y，尸點(diǎn)到S1、 sS2的光程為0,即Sr-[(r-d)+nd]=00.65c m1.0X1014兀=1.95x10-6m原點(diǎn)的初相位匕=-。。。。。3分分介質(zhì)的折射率n二Vn=(r-r)/d+1=5九/d+1n=5x600nm66從m分該電場(chǎng)波的傳播方向?yàn)檩S正方向，電矢量的振動(dòng)方向?yàn)檩S向.一1一一 分由B=1（kxE）可得磁場(chǎng)的表達(dá)式為v0分波長(zhǎng)為的可見(jiàn)光正入射到一塊厚度為1折射率為5.分在兩塊玻璃片之間一端放一條厚紙，另一端相互壓緊形成尖劈如圖，上面的薄玻璃片上，試問(wèn)從玻璃片反射的光中哪些波長(zhǎng)的光最強(qiáng)?解：反射光中能看到的應(yīng)是干涉相長(zhǎng)的光，……1分光由空氣正入射玻璃，反射過(guò)程中有半波損失……1分一塊玻璃的折射率為4下面一塊為 6在空氣中，沿垂直于玻璃片表面的方向看去，看到相鄰兩條暗紋間距為，已知玻璃片長(zhǎng)c紙厚4()求光波的波長(zhǎng)。()若將整個(gè)劈放入折射率為的杉木油中，則條紋的間距變?yōu)槎嗌?()定性說(shuō)明當(dāng)劈浸入油后干涉條紋將如何變化?由干涉相長(zhǎng)條件:波長(zhǎng)：九二翟1故：5.2<k<9.52nd+-=2k?-，可得又400<X<760k:6,7,8,9反射光中能看到的光的波長(zhǎng)為:4nd2x6—14nd2x7-14nd2x8—14nd2x9—1 177200nm=654nm7200 nm=554nm1JT~7200nm=480nm157200 …nm=424nm解：(I)放在空氣中時(shí)，兩玻璃間形成空氣劈，上、下表面反射光間有額外光程差入/2件是:2nd

0故反射光中出現(xiàn)暗紋的條圖相鄰暗紋間空氣薄膜的厚度為：Ad=九/2n0暗紋間距為：Al=(20cm/0.04mm)?Ad波長(zhǎng)為：九二(0.04mm/20cm)?2Al=0.56日m(2)放在杉油中時(shí)，兩玻璃間形成杉油劈，上、下表面反射光間無(wú)額外光程差,