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1、-大学物理光学试题-第 9 页* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装 订 线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（首页）2006-2007学年第2学期 试题名称 ： 光学（B
2、） 共4 页第 1 页 专业年级 学号 姓名 授课教师 分数 一、选择题 （每题3分，共21分）1在真空中波长为l的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3p，则此路径AB的光程为 (A) (B) (C) n (D) 3 2等倾干涉花样和牛顿环干涉花样干涉级次的分布是：(A) 等倾干涉，干涉级向外递增，牛顿环干涉级向外递减；(B) 等倾干涉，干涉级向外递减，牛顿环干涉级向外递增；(C) 等倾干涉和牛顿环干涉级向外都是递增；(D) 等倾干涉和牛顿环干涉级向外都是递减。 3夫琅和费单缝衍射中，在第三级暗纹处，狭缝中心与边缘光线的位相差为：（A）2 （B）3 （C
3、）4 4某人戴上光焦度为+2D的眼镜后，近点矫正到眼前25cm处，原来的近点在眼前多少厘米处？（A）17cm (B)100cm (C)50cm (D)75cm 5显微镜的物镜和目镜的象方焦距分别为和，欲增大显微镜的放大本领，须使：（A）很短，很长； （B）很长，很短；（C）、均很长； （D）、很短。 6单轴晶体对e光的主折射率，Ve是e光的什么速度？（A）在晶体内任意方向的传播速度（B）在与晶体光轴成45度角方向的传播速度（C）沿着晶体光轴方向的传播速度（D）在垂直于晶体光轴方向的传播速度 7在康普顿散射中，波长的改变量：（A）与入射x射线的波长有关 （B）与被散射的物质结构有关（C）与被散射
4、的物质结构有关 （D）与散射方向有关 二、填空题：（每题3分，共24分）1 用波长为的单色光照射杨氏双缝，如用折射率为1.5的透明薄片覆盖下缝，发现原来第五条亮纹移至中央零级处，则该透明片的厚度为_。授课教师命题教师或命题负责人签字院系负责人签字年 月 日中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 2006-2007学年第2学期 试题名称 ： 光学（B） 共4 页第 2 页 2. 在菲涅耳园孔衍射中，入射光的强度为I0，在轴上一点P点恰好作出一个半波带，该点的光强为_。3将开普勒型天文望远镜倒过来可作激光扩束装置设有一个这种类型望远镜，其物镜焦距为30 cm，目镜焦距为1.5 cm，则它能使激
5、光束（看作平行光束）的直径扩大_倍 4在两正交偏振片之间插入第三个偏振片，光强为I0的自然光通过该系统的最大光强度为_。5画出五缝的夫琅和费衍射花样。设缝宽 6已知空气中薄透镜的焦点，作出物点为b，相邻缝间距为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质表 8作出方解石晶体内o光和e光的明介质表面上，画出反射光和折射光的 波面和传播方向。ipn1n2n1n2方向及偏振态。三、简答题（共15分）1光的干涉现象和衍射现象有何不同？如何解释光的衍射现象？ 他的理论根据是什么？(4分)2简述瑞利判据。(3分)* * * * * * * * * * * * * * * *
6、 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 装 订 线 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 22006-2007学年第2学期 试题名称 ： 光学（B） 共4 页第 3 页 3举例说明光的波粒二象性。(4分)4有人说：“光的强度越大，光子的能量就
7、越大”对吗？为什么？ (4分)四、计算题（每题10分，共40分）1用波长为500 nm (1 nm=10-9 m)的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l = cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心 (1) 求此空气劈形膜的劈尖角q； (2) 改用600 nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明条纹还是暗条纹？ 2钠黄光是由波长l1 = 589.0 nm和l2 = 589.6 nm (1 nm = 10-9 m)的两条谱线组成，现在用每毫米 500条缝的光栅作光谱实验（入射光垂直于光栅） (1) 求在第一级光谱中，这两
8、条谱线的偏转角度和它们的差； (2) 若光栅宽度为L = 10 cm，求在第一级光谱中波长为600 nm正好能分辨的两条谱线的波长差中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页3）2006-2007学年第2学期 试题名称 ： 光学（B） 共4 页第 4 页 3会聚透镜在屏上形成清晰的比原物大二倍的实象，已知物体到透镜的距离比透镜的焦距大6cm，求透镜到象屏的距离。4在两个偏振化方向正交的偏振片P1、P2之间平行于偏振片插入一块晶片，晶片光轴平行于晶面，如图所示一单色自然光垂直入射于P1，如果晶片厚度是楔形的，则从P2右侧可观察到明暗相间的干涉条纹试分析说明这一现象。 2006-2007_2
9、光学B卷答案一、选择题（每题3分，共21分）1A 2.B 3.B 4.C 5.D 6.D 7.D二、填空题（每题3分，共24分）1. 510-3mm 2. 4I0 3. 20 4. I0/8 5. 6.P F F7.ipn1n2n1n2 8.三、简答题（共15分）1. 答：干涉是光束之间的相干叠加，这些光束是有限条，或虽然有无限多条，但是光束之间是离散的、不连续的、可数的；衍射是连续分布的无限多个点光源（次波中心）发出的光波的相干叠加。产生衍射的条件是：障碍物或（夹缝）小孔的尺寸可以与光的波长相等甚至比光的波长还要小。 （3分）无论是衍射还是干涉，光波在相遇点都是振动的叠加，都遵循惠更斯-菲涅
10、耳原理。（1分）2. 答：瑞利判据 ，该判据表明，当且仅当物体上两点之间的距离d大于不等式右边所规定的量时，才被看作是分开的两点。这个量与入射光波长l、物方折射率n以及显微物镜的半孔径角q有关。通常n2，sin(q)1，所以可分辨的距离d一般不小于l/2。 （3分）3. 答：光电效应，康普顿效应体现了光的粒子性和波动性。 (4分)4. 答：不对，光的强度越大说明包含的光子数越多，单个光子的能量在波长确定的情况下是不变的，因为光子的能量由公式E=hg确定，h为普朗克常数，g为光波频率。 （4分）四、计算题（每题10分，共40分）1.解：(1) 棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为e2l处是第二条暗
11、纹中心，依此可知第四条暗纹中心处，即A处膜厚度 e4= 10-5 rad (5分) (2) 由上问可知A处膜厚为 e43500 / 2 nm750 nm 对于l600 nm的光，连同附加光程差，在A处两反射光的光程差为，它与波长之比为所以A处是明纹 (5分)2.解：(1) 应用光栅公式 0.2945 (1分) q1 = 17 (1分) 0.2948 (1分) q2 = 17 (1分) Dq = 17- 17= 1 (1分)(2) 该光栅的总缝数 100500 = 5104 (2分)则该光栅的第一级光谱中波长l = 600 nm处正好能分辨的谱线波长差Dl为 nm = 0.012 nm (3分)
12、3.解：由题意， (2分) (2分) (2分)解得 f=12cm, s=36cm (4分)4. 答：设晶片光轴与P1的偏振化方向间夹角为q ，如图所示单色光通过P1后，成为沿方向振动的线偏振光，假定其振幅为A通过晶片后，分解为振幅分别为A1o和A1e的振动方向互相垂直的偏振光： 晶片厚度为l时，其相位差为 (2分)这两束偏振光的光振动只有在偏振化方向的分量得以通过P2，所以出射光振幅各为： 其方向正好相反，所以又引入相位差p (3分) 这样，出射的两束光振幅相等，频率相同，振动方向同在一直线上，有稳定的相位差 (2分)表现出干涉现象 对厚度为楔形的晶片来讲，通过等厚线上各处的两束光有相同的相位差 当Df = 2kp， k = 1、2、3、 时，得亮条纹 当Df = (2k+1) p， k = 1、2、3、 时，得暗条纹 (3分)