《光学》期末考试试卷

KμSpaceI《光学》期末考试试卷一、（23分）填空和判断（在括号内，对的打√，错的打×）。1．（5分）偏振光可以具有不同的偏振太，这些偏振态包括_____、______、_______、______、______、______。2．（4分）波长为１Å的伦琴射线被碳散射，在散射角为90°方向上进行观察，则康普顿位移△λ=_________。3．费马原理是指。4．光在真空中传播速度只有一个，即光速C，而电子可以有ｖC的任何速度；电子有静止质量，而光子的静止质量为。5．对光具组来说，物方焦点和象方焦点是一对共轭点。（）6．棱镜光谱仪的色分辨本领与棱镜底面的宽度成正比；光栅光谱仪的色分辨本领与光栅的狭缝总数成正比。（）7．平板厚度增加时，等倾干涉条纹变疏，且往里移动。（）8．在夫琅和费圆孔衍射中，当圆孔变小时，中央亮斑的直径增大；当光源的波长减小时，中央亮斑的直径减小。（）9．同一种光在不同介质中有不同的波长，因而同一种光在不同介质中观察有不同的颜色。（）二、（27分）选择题（将对的答案编号写在括号内）1．将扬氏双缝干涉实验装置放入折射率为Ｎ的介质中，其条纹间隔是空气中的（）A．n1倍B．n倍C．n1倍D．n倍2．在菲湟耳圆屏衍射的几何阴影中心处（）A．永远是个亮点，其强度只与入射光强有关B．永远是个亮点，其强度随着圆屏的大小而变C．有时是亮点，有时是暗点KμSpaceII3．光具组的入射光瞳、有效光阑，出射光瞳之间的关系一般为（）A．入射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭B．出射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭C．入射光瞳和出射光瞳对整个光具组共轭4．一束平面偏振光以布儒斯特角入射到两个介质的界面，其振动面与入射面平行，此时反射光为（）A．振动方向垂直于入射面的平面偏振光B．振动方向平行于入射面的平面偏振光C．无反射光5．通过一块二表面平行的玻璃板去看一个点光源，则这个点光源显得离观察者（）A．远了B．近了C．原来位置6．使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过（）A．光心B．物方焦点C．物方节点D．象方焦点7．（5分）用迈克耳逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜M1移动0.1mm时，瞄准点的干涉条纹移过了400条，那么所用波长为（）A．5000ÅB．4987ÅC．2500ÅD．三个数据都不对8．（5分）一波长为5000Å的单色平行光，垂直射到0.02cm宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射花样中心两旁第二条暗纹之间的距离为3mm，则所用透镜的焦距为（）A．60mmB．60cmC．30mmD．30cm9．（5分）用单色光观察牛顿环，测得某一亮环直径为3mm，在它外边第5个亮环直径为4.6mm，用平凸透镜的凸面曲率半径为1.0m，则此单色光的波长为（）A．5903ÅB．6080ÅC．7600ÅD．三个数据都不对注：以上不标明分数的题均为2分。KμSpaceIII三、（14分）有一理想光具组置于空气中，如图所示，已知焦距f=f=2cm，物高为1cm，物距为6cm。分别用作图法和计算法求像的位置、大小和倒正。四、（12分）一束光强为I的自然光，连续通过两尼科耳主截面成60°角的偏振元件，若在他们中间插入一块水晶的4片，其主截面平分上述夹角，试问：1．通过4片光的偏振态？2．通过第2个尼科尔N2的光强是入射光强的多少倍？KμSpaceIV五、（12分）波长为3000Å的光照射到钾的表面上时，发出光电子的最大动能为2.0eV，试求：1．入射光中每个光子的能量。2．钾的脱出功。3．若入射光的波长为3950Å，遏止电压是多少？（普朗克常数h=6.62×1034J·S，电子电荷e=1.61×1019C，真空中光速c=3×108m/s）KμSpaceV物理学专业光学期末考试试卷答案一、填空和判断题1.自然光，平面偏振光，部分偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光；2.h/m0c(m0微电子的静质量)3.光在两定点之间传播时其光程为极值，即沿光程极大，极小或恒定值传播；4.，零；5.×6.√7.×8.√9.×二、选择题1.C2.B3.C4.C5.B6.C7.A8.D9.B三、解：由已知得s/=-6cmf=-2cmf/=2cm由高斯公式f//s/+f/s=1代入数据2/s/+(-2)/(-6)=1得：s/=3cm又由β=y//y=s//s代入s=6cms/=3cmy=1cm得：y//1=3/(-6)所以y/=-0.5cm所以像的位置在距像方主点H/3cm处，大小为0.5cm，是倒立的光路图如图所示：四、解：1.自然光通过一偏振元件后变为平面偏振光，此平面偏振光通过λ/4片后变为椭圆偏振光；2.设自然光振幅为A则I=A2通过一偏振元件后强度变为I/2振幅变为A1=0.707A，此光通过λ/4片后可得d光和e光的振幅分别为A1d=A1sin30o=0.5A1=0.3535A，F/P/HQ/QPFH/KμSpaceVIA1e=A1cos30o=0.866A1=46相位差Δφ=π/2+π=1.5π其中π/2为λ/4片的差，π为P1P2在不同象限的差。通过第二个尼科尔后有：A2d=A1dsin30o=0.5A1d=83A2e=A1ecos30o=823相位差Δφ，则合成后的光强I2=A22=A22e+A22d+2A22eA22dcosΔφ=20/64A2N=I2/I=226420AA=20/64=0.3125≈0.3所以通过第二个尼科尔1V2的光强是入射光强的0.3倍五、解：1.由光栅方程dsinθ=jλ得λ=dsinθ/j代入数据得：λ=250430sin10103=5×10-7m=500A0又d=2501013=4×10-6m在中间宽度内取k=1i=kd/b=1×76108104=5可知第五级谱线缺级所以在单缝衍射的中央宽度内能观察到I=0，±1，±2，±3，±4九条谱线。六、解：1.E=hν=hc/λ=6.626×10-34108103000103=6.626×10-19J4.14125ev=4.14ev所以入射光中每个光子的能量为4.14ev2.由1/2mv2=hv-w得：w=hv-1/2mv2=4.14ev-2ev=2.14ev所以钾的逸出功为：2.14ev3.λ=3950Ao则光子能量E1=hv=hc/λ=6.626×10-34108103950103=5.032×10-19=3.15ev发光电子的最大初动能：Ek=E1-W=3.15ev-2.14ev=1.01ev又由Ek=1/2mv2=evg得：vg=mv/2e=Ek/e代入数据得：vg=1.01v