光学教程第四版--复习资料

长沙理工大学考试试卷课程编号拟题教研室（或老师）签名教研室主任签名……………………………密…………………………封…………………………线……………………………课程名称（含档次）光学专业层次（本、专）本科专业物理学考试方式（开、闭卷）闭一、单项选择和填空题(每题3分,共36分)：1.将折射率n1=1.50的有机玻璃浸没在油中，油的折射率为n2=1.10，则全反射临界角ic为：（A）sin-1(1.50/1.10)（B）1.10/1.50（C）1.50/1.10（D）sin-1(1.10/1.50)2.一透镜用n=1.50的玻璃制成，在空气中时焦距是10cm，若此透镜泡在水中（水的折射率为1.33），焦距将是：（A）7.5cm（B）10cm（C）20cm（D）40cm3.光电效应中的红限依赖于：（A）入射光的强度（B）金属的逸出功（C）入射光的频率（D）入射光的颜色4.一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，则:（A）反射光束偏振面垂直于入射面，而透射光束偏振面平行于入射面并为完全线偏振光（B）反射光束偏振面平行偏振于入射面，而透射光束是部分偏振光（C）反射光束偏振面是垂直于入射面，而透射光束是部分偏振光（D）反射光束和透射光束都是部分偏振光5.用劈尖干涉检测工件的表面，当波长为λ的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图，图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与右边相邻的直线部分的连续相切，由图可见工件表面：（A）有一凹陷的槽，深为4/l（B）有一凹陷的槽，深为2/l（C）有一凸起的埂，高为4/l（D）有一凸起的埂，高为2/l6.下列说法正确的是（A）近视眼需用凹透镜校正；（B）利用不同折射率的凸凹透镜相配，可以完全消除去球差和色差；（C）扩大照相景深的方法是调大光圈；（D）天文望远镜的作用是使遥远的星体成像在近处，使得人们能看清楚；7．波长λ=5000Å的单色光垂直照射一缝宽a=0.25mm的单缝,在衍射图样中，中央亮纹两旁第三暗条纹间距离为1.5mm，则焦距f为。8．在迈克尔逊的干涉仪中，如果当一块平面镜移动的距离为0.080mm时，有250条的干涉条纹通过现场。则光源的波长为。9．在菲涅耳圆孔衍射实验装置中，R=5m，r0=10m，ρ=0.5cm，点光源发光波长λ=500nm。圆孔所含的半波带数为。10.某种介质的吸收系数α=0.32cm-1，透射光强为入射光强的20%时，介质的厚度为。11.汽车的两前灯相距1.5m，眼睛瞳孔产生的圆孔衍射，正常视力的人在米距离处才能分辨出光源是两个灯。设眼睛瞳孔的直径为3mm，光源发出的光的波长λ为550nm。12．产生激光的必要条件。二、简答题(每题6分，共12分)：PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion．试分析白云和蓝天的光学现象。2．分析迈克尔逊干涉仪两个反射镜相对运动时，在观察场中的环形条纹如何变化。三、作图题（每题6分，共12分）：1．用理想光具组的几何做图法画出轴上P点的像2．自然光入射方解石晶体表面，光轴在图面内，如图中斜线所示。作出晶体中o光、e光的传播方向及偏振。四、计算题（每题10分，共40分）1．如图所示，厚透镜前后表面的曲率半径分别为25cm和40cm，中心厚度是10cm，折射率为1.5，后表面镀铝膜，一个高度为5mm的虚物置于距透镜左表面右侧100cm处，求最后成像的位置、高度及像的倒正、虚实和缩放？2．一块15cm宽的光栅，每毫米内有120个衍射单元，用550nm的平行光照射，第三级主极大缺级，求(1)光栅常数d；(2)单缝衍射第二极小值的角位置；(3)此光栅在第二级能分辨的最小波长差为多少？3．用波长为500nm的单色光垂直照射在有两块光学玻璃构成的空气劈尖上，在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。（1）求空气劈尖的劈尖角，（2）改用600nm的单色光，问A处是明条纹还是暗条纹，（3）在（2）中从棱边算起到A处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？4．尼可耳棱镜的透振方向夹角为60o，在两尼科耳棱镜之间加入一四分之一波片，波片的光轴方向与两尼科耳棱镜600夹角的平分线平行，强度为I0的单色自然光沿轴向通过这一系统．（1）指出光透过λ/4波片后的偏振态；（2）求透过第二个尼可耳棱镜的光强度和偏振性质（忽略反射和介质的吸收）．PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion长沙理工大学试题标准答案课程名称：光学专业、班级：一、单项选择和填空题(每题3分,共36分)：1．D2.D3.B4.C5.B6.A7.12.5cm8.6400Å9.1510.5.03cm11.6.7km12.激励能源（使原子激发）,粒子数反转（有合适的亚稳态能级）,光学谐振腔（方向性，光放大，单色性）。二、简答题(每题6分，共12分)1.答：白云是小液珠或小冰晶组成，他们的颗粒大于可见光波长，因此发生廷德尔散射。颜色为白色。大气的微粒小于可见光波长，因此，大气发生的散射为瑞利散射。瑞利散射的散射光强度与波长的四次方成反比，因此，蓝光散射较重，大气成蓝色。2．答：两个反射镜相互靠近时，环形条纹向内收缩，条纹在中心被吞入；条纹变希，两个反射镜完全重合时，视场无条纹。两个反射镜相互远离时，过程相反。三、作图题（每题6分，共12分）：1．2．四、计算题（每题10分，共40分）1．如图所示，厚透镜前后表面的曲率半径分别为25cm和40cm，中心厚度是10cm，折射率为1.5，后表面镀铝膜，一个高度为5mm的虚物置于距透镜左表面右侧100cm处，求最后成像的位置、高度及像的倒正、虚实和缩放？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion解：第一次折射成像rnnsnsn-′=-′′50110012515.15.1111=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+-=⎟⎠⎞⎜⎝⎛+-′′=′snrnnnscms50=′311005.15011=××=′′=snsnb第二次为反射成像112ssr+=′121211404040srs=-=-=′40cms′=240140ssb′=-=-=-第三次折射成像nnnnssr′′--=′11111.51.5112550100nnnsnrs′--⎛⎞⎛⎞=+=×+=⎜⎟⎜⎟′′⎝⎠⎝⎠100cms′=31.51003150nsnsb′×===′×()12311313bbbb==×-×=-最后得到倒立，等大的虚像2．一块15cm宽的光栅，每毫米内有120个衍射单元，用550nm的平行光照射，第三级主极大缺级，求(1)光栅常数d；(2)单缝衍射第二极小值的角位置；(3)此光栅在第二级能分辨的最小波长差为多少？解：(1)md61033.8120001.0-×==(2)kjbd=，2,1=k，3=j得：b1=2.77×10-6mb2=5.55×10-6msinbjql=91116255010sinsinsin0.39723.392.7710jblq-----××====×第二值91116255010sinsinsin0.19311.125.5510jblq-----××====×(3)jN=Δll/，nmjN01527.01201502105509=×××==Δ-ll3．用波长为500nm的单色光垂直照射在有两块光学玻璃构成的空气劈尖上，在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。（1）求空气劈尖的劈尖角，（2）改用600nm的单色光，问A处是明条纹还是暗条纹，（3）在（2）中从棱边算起到A处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？解：（1）棱边为第一条暗纹e=0PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=e第四条l234=eradlle54108.423-×===lq（2）nmnme750250034=×=3224=′′+lleA为明（3）共三明三暗4．尼可耳棱镜的透振方向夹角为60o，在两尼科耳棱镜之间加入一四分之一波片，波片的光轴方向与两尼科耳棱镜600夹角的平分线平行，强度为I0的单色自然光沿轴向通过这一系统．（1）指出光透过λ/4波片后的偏振态；（2）求透过第二个尼可耳棱镜的光强度和偏振性质（忽略反射和介质的吸收）．解：（１）两尼可耳棱镜Ｎ1、Ｎ2的透振方向和波片光轴的相对方位表示在计算题6.5解图中．自然光经过尼可耳棱镜，成为线偏振光，强度为I0/2．线偏振光的振动方向与光轴夹角为300，进入晶体后分解为o光和e光，由于λ/4波片Ｃ使o光和e光产生π/2的相位差，所以过Ｃ后成为椭圆偏振光．（２）尼可耳棱镜Ｎ2前是椭圆偏振光，它是由振幅分别为Ａe和Ａo、相位差为π／2的两线偏振光合成，由图可得030sinAAo=，030cosAAe=．oA和eA在Ｎ2的透振方向上投影，产生干涉．两相干线偏振光的振幅分别为00260cos30sinAAo=，00230cos30cosAAe=．由于投影引起π的附加相位差，故两相干光的相位差为（π+π⁄2）．过Ｎ2后的相干光强为.16585)30cos()60cos30sin()2/cos(2022022002222222222IAAAAAAAAAIeoeoeo==+=+=+++=pp出射光为线偏振光．600CN1N2AAeAoAe2Ao2PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion