物理光学期末试题.docx

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物理光学期末试题

物理光学期末试题

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1.波动方程，光程、光程差、相位差

2.杨氏干涉、薄膜干涉（等倾、等厚）（重点）

3.单缝衍射、圆孔衍射（半波带、分辨本领）、光栅

4.马吕斯定律、布儒斯特定律、偏振光之间转换

1（与描述的是传播的光波。

E,Eexp[,i（,t,kz）]E,Eexp[,i（,t，kz）]00

A（沿正方向B（沿负方向C（分别沿正和负方向D（分别沿负和正方向

2（牛奶在自然光照射时呈白色，由此可以肯定牛奶对光的散射主要是A（瑞利散射B（分子散射C（Mie散射D（拉曼散射

3（在白炽光入射的牛顿环中，同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是A（由外到里B（由里到外C（不变D（随机变化

,5（F-P腔两内腔面距离h增加时，其自由光谱范围

A（恒定不变B（增加C（下降D（=06（光波的能流密度正比于

2222A（E或HB（E或C（E，与H无关D（，与E无关HH7（光在介质中传播时，将分为o光和e光的介质属

A（单轴晶体B（双轴晶体C（各向同性晶体D（均匀媒质8.两相干光的光强度分别为I和I，当他们的光强都增加一倍时，干涉条纹的可见12

度

A.增加一倍B.减小一半

C.不变D.增加1/2倍

9.线偏振光可以看成是振动方向互相垂直的两个偏振光的叠加，这两个偏振光是A.振幅相等，没有固定相位关系B.振幅相等，有固定相位关系C.振幅可以不相等，但相位差等于0度或180度

D.振幅可以不相等，但相位差等于90度或270度

10（等倾干涉图样中心圆环。

（区分迈克尔孙和牛顿环）

A（级次最高，色散最弱B（级次最高，色散最强

C（级次最低色散最弱D（级次最低，色散最强

a,4,11（在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为的单缝上，对应于衍射角为30º的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为A（2个B（4个C（6个D（8个14（闪耀光栅中，使刻槽面与光栅面成角，目的是使

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A（干涉零级与衍射零级在空间分开B（干涉零级与衍射零级在空间重合。

C（条纹变宽D（自由光谱范围增大

15（把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环（若是尖劈会怎样）

A（向中心收缩，条纹间隔不变B（向中心收缩，环心呈明暗交替变化C（向外扩张，环心呈明暗交替变化D（向外扩张，条纹间隔变大16（在均匀平面波垂直入射的芙琅和费多缝衍射中，相邻缝的衍射图样A（相同B（相似，但空间位置不同C（相似，但空间位置平移缝距D（强弱互补

17（线偏振光通过半波片后，一定是（偏振态间的转换）

A（圆偏振光B（线偏振光C（椭圆偏振光D（自然光

18（平行平板的等倾干涉图样定域在

A（无穷远B（平板上界面C（平板下界面D（自由空间20（一束自然光自空气射向一块平板玻璃，设入射角等于布懦斯特角，则在玻璃上界面的反射光

A（是自然光B（是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面C（是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面D（是部分偏振光。

21（一个衍射光栅宽为3cm，以波长为600nm的光照射，第二级主极大出现于衍射

ο角为30处。

则光栅的总刻度线数为

4433A（1.25×10B（2.5×10C（6.25×10D（9.48×1022（强度为I的自然光通过透振方向互相垂直的两块偏振片，若将第三块偏振片插0

入起偏器和检偏器之间，且它的透振方向和起偏器的透振方向成θ角，试问透射光的强度为

224A（IcosθB（（1/8）Isin2θC（IcosθD（Icosθ0000

1（单缝夫琅禾费衍射的观测中，令单缝在纸面内垂直透镜光轴上、下移动，屏上的衍射图样（变、不变），令光源垂直透镜光轴上、下移动，屏上的衍射图样（变、不变）。

2（在双折射晶体内部，频率相同而光矢量的振动方向不同的线偏振光，沿光轴传播时，它们的传播速度（相同、不同），沿垂直光轴传播时，它们的传播速度

（相同、不同）。

3（当偏振片以光的传播方向为轴旋转一周时，若透射光强不变，则入射光是;若透射光强变，并且有消光现象，则入射光是;若透射光强变，但无消光现

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象，则入射光是。

4（振幅分别为A和A的两相干光波迭加后的最大光强I=_____________。

12max

5.在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d，缝屏距为D，屏上任意一点p到屏中心p点0的距离为y，则从双缝所发光波到达p点的光程差为___________。

二（计算简答题

一平面简谐光波沿x方向传播，波长为λ，设x=0点的相位φ0=0，写出:

（1）沿x轴光波的相位分布φ（x）;

（2）沿y轴光波的相位分布φ（y）;（3）沿r方向光波的相位分布φ（r）。

1.如图1所示，两平板玻璃在一边相连接，在与此边距离20厘米处夹一直径为0.05mm的细丝，以构成空气楔角（若用波长为589nm的钠黄光垂直照射，相邻暗条纹间隔为多宽,这一实验有何意义,

2（束光强为的自然光垂直入射在三个叠在一起的偏振片P?

、P2、P3上，已知P1I0

与P3的偏振化方向相互垂直。

求P2与P3的偏振化方向之间夹角为多大时，穿过第三个偏振片的透射光强为。

I/80

3（在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为50cm，当用一片折射率1.58的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm，试求薄片的厚度。

4.在杨氏实验装置的一个小孔后面放置一块n=1.5、厚度h=0.01mm的薄玻璃片，试问与放玻璃片之前相比，屏上干涉条纹将向哪个方向移动,移动多少条纹间距,（设光源波长λ=500nm）即移动了个条纹间距。

5（在等倾干涉实验中，若照明光波的波长λ=600nm，平板的厚度h=2mm，折射率

）在反射光方向观察到的条纹中心n=1.5，其下表面涂高折射率介质（n>1.5），问（1

是暗还是亮,

（2）由中心向外计算，第10个亮纹的半径是多少,（观察望远镜物镜的焦距为20cm）

（3）第10个亮环处的条纹间距是多少,

6.在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为50cm，当用一片折射率1.58的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm，试决定试件厚度。

7.用等厚条纹测量玻璃楔板的楔角时,在长达5cm的范围内共有15个亮纹,玻璃楔板

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的折射率n=1.52,所用光波波长为600nm,求楔角.

用等厚干涉测量玻璃楔板的楔角时，在长达5cm的范围内共有15个亮纹，玻璃楔板的折射率为n=1.52，所用照明光波的波长λ=600nm，求楔角。

8.在杨氏实验装置中，光源波长为640nm，两狭缝间距为0.4mm，光屏离狭缝的距离为50cm。

试求:

（1）光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离;

（2）若P点离中央亮条纹为0.1mm，则两束光在P点的相位差是多少,

9.在折射率n=1.50的玻璃上，镀上nˊ=1.35的透明介质薄膜，入射光波垂直于介质膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对λ=600nm的光波干涉相消，对λ=700nm12的光波干涉相长。

且在600nm~700nm之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形。

求所镀介质膜的厚度。

10.钠黄光包括λ=589.0nm和λ=589.6nm的两条谱线。

使用一块15cm宽，每毫米内有1200个刻槽的透射型光栅，求:

（1）一级光谱中谱线的位置。

（2）两条谱线的角间隔和半角宽度。

6.

7.显微镜用紫外光（,=275nm）照明比用可见光（,=550nm）照明的分辨本领约大多少倍,

（2）它的物镜在空气中的数值孔径为0.9，用用紫外光照明时能分辨的两条线之间的距离是多少,

3）用油浸系统（n=1.6）时，这最小距离又是多少,（

8.用波长,=0.63μm的激光粗测一单缝的缝宽。

若观察屏上衍射条纹左右两个第五级极小的间距是6.3cm，屏和缝之间的距离是5m，求缝宽。

9.今测得一细丝的夫琅和费零级衍射条纹的宽度为1cm，已知入射光波长为0.63m，透镜焦距为50cm，求细丝的直径。

10.用波长为624nm的单色光照射一光栅，已知该光栅的缝宽a=0.012mm，不透明部分的宽度b=0.029mm，缝数N=1000，试求:

（1）中央峰的角宽度;

（2）中央峰内干涉主极大的数目;（3）谱线的半角宽度。

11.汽车两前灯相距1.2m，设灯光波长为λ=600nm，人眼瞳孔直径为D=5mm，试问:

对迎面而来的汽车，离多远能分辨出两盏亮灯,

12.若望远镜能分辨角距离为3×10?

7rad的两颗星，它的物镜的最小直径是多少,（2.24m）

13（强激光从孔径为d的激光器输出窗射向月球，得到直径为D的光斑。

如果激光器的孔径是2d，则月球上的光斑直径是多少,

设计一块光栅，要求:

（1）使波长λ=600nm的第二级谱线的衍射角θ?

30º，

（2）色散尽可能大，（3）第三级谱线缺级，（4）在波长λ=600nm的第二级谱线处能分

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辨0.02nm的波长差。

在选定光栅的参数后，问在透镜的焦面上只可能看到波长600nm的几条谱线,

14（波长,600nm的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30º，且第三级是缺级。

（1）光栅常数d等于多少,

（2）透光缝可能的最小宽度a等于多少。

15（波长为546.1nm的平行光垂直地射在1mm宽的缝上，若将焦距为100cm的透镜紧贴于缝的后面，并使光聚焦到屏上，问衍射图样的中央到

（1）第一最小值;

（2）第一最大值的距离分别为多少,

钠黄光包括λ=589.0nm和λ=589.6nm的两条谱线。

使用一块15cm宽，每毫米内有1200个刻槽的透射型光栅，求:

（1）一级光谱中谱线的位置;

（2）两条谱线的角间隔和半角宽度。

16用波长为624nm的单色光照射一光栅，已知该光栅的缝宽b为0.012mm，不透明部分的宽度a为0.029mm，缝数N为103条。

求:

（1）单缝衍射图样的中央角宽度;

（2）单缝衍射图样中央宽度内能看到多少级光谱,

17（波长为500nm的平行光垂直地射在0.025mm宽的缝上，若将焦距为50cm的透镜将衍射光聚焦于焦平面上进行观察，求

（1）衍射图样中央亮纹的半宽度;

（2）第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离;（3）第一亮纹相对于中央亮纹的强度。

18.用波长为624nm的单色光照射一光栅，已知该光栅的缝宽b为0.012mm，不透明部分的宽度a为0.029mm。

求:

（1）单缝衍射图样的中央角宽度;

（2）单缝衍射图样中央宽度内能看到多少级光谱,

19.波长为546.3nm的平行光垂直地射在直径D=2.6mm的圆孔，与空相距1m处放一屏幕，问

（1）屏幕上正对圆孔中心的P点是亮还是暗;

（2）要使P变成与

（1）相反的情况，至少把屏幕向前（向后）移动多远的距离,

20（没有衍射物时入射光在P点的振幅为α，在菲涅尔圆孔衍射中，圆孔在轴线上P点恰好露出一个半波带，该点的光强为多少,

21（一块光栅的宽度为10cm,每毫米内有500条逢，光栅后面放置的透镜焦距为500nm。

问:

（1）它产生的波长λ=632.8nm的单色光的1级和2级谱线的半宽度是多少,

（2）若入射光线是波长为632.8nm和波长与之相差0.5nm的两种单色光，它们的1级和2级谱线之间的距离是多少,

22（设计一块光栅，要求:

（1）使波长λ=600nm的第二级谱线的衍射角θ?

30?

，

（2）色散尽可能大，（3）第三级谱线缺级，（4）在波长λ=600nm的第二级谱线处能分辨0.02nm的波长差。

在选定光栅的参数后，问在透镜的焦面上只可能看到波长600nm的几条谱线,

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23.线偏振光垂直入射到一块光轴平行于界面的方解石晶体上，若光蕨量的方向与晶体主截面成

（1）30º

（2）45º（3）60º的夹角求o光和e光从晶体透射出来后的强度比,

24（光强为I0的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后，光强变为I0/8，已知P1和P3的振动方向互相垂直，试问P1和P2振动方向间的夹角为多少,

25.一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，波长分别为λ1=440nm,λ2=660nm。

实验发现，该两种波长的谱线（不计中央明纹）第二次重合于衍射角60º的方向上，求此光栅的光栅常数d为多少,

26.

（1）线偏振光垂直入射到一个表面和光轴平行的波片，透射出来后，原来在波片中的寻常光及非常光产生了大小为π的相位差，问波片的厚度为多少,已知n=e1.5533,n=1.5442,λ=500nm;

（2）问这块波片应怎样放置才能使透射出来的光是线o

ο偏振光，而且它的振动面和入射光的振动面成90角,

27（线偏振光垂直入射到一块光轴平行于界面的方解石晶体上，若光矢量的方向与晶体主截面成

（1）30º

（2）45º（3）60º的夹角求o光和e光从晶体透射出来后的强度比,

28（一束单色自然光自空气（n=1）入射到一块方解石

晶体上，晶体光轴方向如图所示，其主折射率in=1.658、n=1.486，已知晶体厚度d=2.00cm，oe

º光轴入射角i=60。

d求:

（1）a、b两透射光间的垂直距离;

（2）两束透射光中，哪一束在晶体中是寻常光,哪一束在晶体中是非寻常光,透射光a

b的光矢量振动方向如何,

29（两个偏振化方向正交的偏振片之间插入第三偏振片，求:

（1）当最后透过的光强为入射自然光强的八分之一时，插入偏振片的方位角;

（2）使最后透过的光强为零插入的偏振片如何放置,（3）能否找到插入偏振片的合透方位，使最后透过光强为入射自然光强的二分之一,

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