物理光学试题(合订)

哈工大2005年秋季学期物理光学试题题号一二三四五六七八九十总分分数第1页（共4页）班号姓名I入射光P振动方向en1n2n3一、填空题（每小题4分，总共24分）1.玻璃的折射率为n＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为________；光从玻璃射向空气时的布儒斯特角为________。2.如图所示，左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是_________。（填“上凸”或“下凹”）3.如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且n1＞n2＞n3，1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的位相差为。4.在单缝夫琅和费衍射的观测中：①令单缝在纸面内垂直透镜的光轴上、下移动，屏上的衍射图样改变(填“是”或“否”)；②令光源垂直透镜的光轴上、下移动时，屏上的衍射图样改变(填“是”或“否”)。5.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。①沿光轴传播时，它们的传播速度是_______的(填“相同”或“不同”)；②沿垂直光轴传播时，它们的传播速度是_______的(填“相同”或“不同”)。6.如图所示，当偏振片P旋转一周时，①若I不变，则入射光是_______；②若I变，并且有消光现象，则入射光是_______；③若I变，但是无消光现象，则入射光是_______。试题：班号：姓名：第2页（共4页）二、简答题（每小题6分，总共36分）1.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？2.一束波长为λ＝500nm的平行光束在空气中传播，若在与光束垂直的方向上插入一个透明薄片，薄片厚度d=0.01mm，折射率n=1.5。试问：插入薄片后引起的光程和相位变化分别为多少？3.某线偏振光在真空中的波长为λ＝589nm，垂直入射到方解石上，晶体的光轴与表面平行，已知方解石晶体的主折射率为no=1.658，ne=1.486。试问：方解石晶体中寻常光和非寻常光的波长分别为多少？4.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的偏振方向互相垂直，试问：P1和P2偏振方向的间夹角为多少？5.在激光系统中，利用法拉第效应制成光隔离器的原理是什么？6.为什么正午的太阳基本上呈白色，而旭日和夕阳却红色？试题：班号：姓名：第3页（共4页）三、杨氏双缝实验中，原来P点是屏上第五级亮纹所在位置。现将一玻璃片插入光源S1发出的光束途中，则P点变为中央亮条纹的位置，求玻璃片的厚度。（已知:＝0.6m，玻璃折射率n＝1.5）(10分)四、波长为589.3nm的平行光以30°照射光栅，已知光栅上每毫米有500条刻痕，并且透明和不透明的宽度相等，问最多能观察到几条亮条纹？（10分）S2S1Pr2r1屏试题：班号：姓名：第4页（共4页）五、一个不透明开有直径为3mm的圆孔，被λ＝0.55m平面波正入射照明，设用一个很小的光强探测器沿圆孔的轴线从很远处移近，求前两个光强极大和前两个光强极小所相应的探测器位置。（10分）六、图示为一渥拉斯顿棱镜的截面，它是由两个锐角均为450的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成的，棱镜ABC的光轴平行于AB，棱镜ADC的光轴垂直于纸面。当自然光垂直AB边入射时，在ABC棱镜中看见一束光，但是ADC棱镜中看见两束光，求：ADC棱镜中分开的两束光的夹角，确定e光和o光，并画出其光矢量的振动方向。（已知：方解石的折射率为no＝1.658，ne＝1.486）（10分）ABCD光轴光轴450一、填空题（每小题4分，总共24分）1.56.30；33.702.上凸3.4n2e／1n14.否；是5.相同；不同6.自然光；线偏振光；部分偏振光二、简答题（每小题6分，总共36分）1.2.光程变化(1)(1.51)0.010.005(mm)Snd相位变化392π2π0.0051020π50010S3.4.5.这种器件的结构示意图如图所示，让偏振片P1与P2的透振方向成450，调整磁感应强度B，使从法拉第盒出来的光振动面相对P1转过450。于是，刚好能通过P2；但对于从后面光学系统(例如激光放大器等)各界面反射回来的光，经P2和法拉第盒后，其光矢量与P1垂直，因此被隔离而不能返回到光源。6.正午太阳直射，穿过大气层厚度最小。阳光中被散射掉的短波成分不太多，因此垂直透过大气层后的太阳光基本上呈白色或略带黄橙色。早晚的阳光斜射，穿过大气层的厚度比正午时厚得多，被大气散射掉的短波成分也多得多，仅剩下长波成分透过大气到达观察者，所以旭日和夕阳呈红色。三、(10分)解：没插玻璃片之前二光束的光程差为插玻璃片之后二光束的光程差为因此，玻璃片的厚度为-6-40600101.22=1.22=1.464105D0-401.2==8200(m)1.46410dLoo589355(nm)1.658nee589396(nm)1.486n01;2II221cos;II23222000221sincossinsin2288cosIIIIIII22322πcossin2III045P2P1磁致旋光材料215rr212110rrdndrrdn0.55106(μm)dd四、(10分)解：由已知最多接收到7条谱线，但d/a=2有缺级m=2、4的谱线消失。因此，屏上可接收到5条谱线，分别为m=0、±1、3、5。五、(10分)解：半波带数为奇数时，光强极大；半波带数为偶数时，光强极小。因此N＝1，3时光强出现极大；N＝2，4时光强出现极小。由于20rN因此，分别算出光强极大值的位置为：3220161(310)24.09(m)0.55101rN；3220361(310)21.36(m)0.55103rN光强极小值的位置为：3220261(310)22.05(m)0.55102rN；3220461(310)21.025(m)0.55104rN六、(10分)解：对于振动方向平行于纸面的光，在ABC中为e光，在ADC为o光，由折射定律可得：00o11esin451.65839.33sin1.486nn对于振动方向垂直于纸面的光，在ABC中为o光，在ADC为e光，同样由折射定律可得：在第二个棱镜内分开的两束光的夹角为：光轴e光o光00e22osin451.48652.09sin1.658nn021Δ12.7636110210(m)500d0()(sinsin30)abmmax(10.5)5.1dmmin(10.5)1.7dm21,2,dmmmma哈工大2006年秋季学期物理光学(B)试题题号一二三四五六七八九十总分分数第1页（共4页）班号姓名一、填空题（每小题3分，总共24分）1.玻璃的折射率为n＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为_________；光从玻璃射向空气时的布儒斯特角为_________。2.在双缝杨氏干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e。波长为的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的相位差为_________。3.如图所示，左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是_________。4.在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现（即缺级），那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为_________。5.波长为=600nm的单色光垂直入射于光栅常数d=1.8×10-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为_________。6.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。①沿光轴传播时，它们的传播速度是_______的；②沿垂直光轴传播时，它们的传播速度是_______的。7.对于观察屏轴上P0点，设光阑包含10个波带，让奇数波带通光，而偶数波带不通光，则P0点的光强约为光阑不存在时的_________倍。8.光栅方程的普遍形式为________________。试题：班号：姓名：第2页（共4页）二、简答题（每小题6分，总共36分）1.何谓复色波的群速度?何谓复色波的相速度?什么介质中复色波的群速度大于其相速度?什么介质中复色波的群速小于其相速度?2.简述光波的相干条件。3.汽车两前灯相距1.2m，设灯光波长为=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？4.一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后，分解成o光和e光，传播速度快的是o光还是e光？为什么？5.简述法拉第效应及其不可逆性。6.用散射理论解释蓝天的形成缘故。试题：班号：姓名：第3页（共4页）三、透镜表面通常覆盖一层氟化镁（MgF2）（n=1.38）透明薄膜，为的是利用干涉来降低玻璃（n=1.50）表面的反射，使波长为＝632.8nm的激光毫不反射地透过。试问：覆盖层氟化镁至少需要多厚？（10分）四、波长为=450nm的兰色平面光波垂直入射到不透明的白色屏上。屏上有一个半径为0.6mm的小孔及一个与小孔同心的环行透光圆环，环的内半径为0.62mm、外半径为0.63mm。求离屏80cm共轴点处的光强是将屏撤去时的多少倍？（10分）玻璃MgF2入射光试题：班号：姓名：第4页（共4页）五、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1=440nm，2=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=600的方向上。求此光栅的光栅常数d为多少？（10分）六、图示为一渥拉斯顿棱镜的截面，它是由二块锐角均为450的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成的。棱镜ABC的光轴平行于AB，而棱镜ADC的光轴垂直于图截面。方解石对o光和e光的折射率分别为no=1.658，ne=1.486。当自然光垂直AB入射时，问：(1)图中哪一条是o光，哪一条是e光?(2)为多少？（10分）ABCD4501一、填空题（每小题4分，总共24分）1.1.56.30；33.702.＝2(n1–n2)e/3.凹4.a=b5.36.相同，不同7.1008.(sinsin)dm二、简答题（每小题6分，总共36分）1.何谓复色波的群速度?何谓复色波的相速度?什么介质中复色波的群速度大于其相速度?什么介质中复色波的群速小于其相速度?答：复色波的相速度：等相位面的传播速度。复色波的群速度：等振幅面的传播速度。正常色散介质中相速度大于群速度，反常色散介质中相速度小于群速度。2.简述光波的相干条件。答：频率相等，有相互平行的振动分量，初相位差稳定。3.汽车两前灯相距1.2m，设灯光波长为=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？答：644600101.221.221.461051.28219m1.4610Dal4.一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后，分解成o光和e光，传播速度快的是o光还是e光？为什么？答：入射光方向与光轴方向平行时，o光和e光的传播速度相同，其它情况下，传播速度快的是e光，因为负单轴晶体中noneoeoenncn25.简述法拉第效应及其不可逆性。答：法拉第隔离器的工作原理是法拉第效应。法拉第效应是指在磁场的作用下，线偏振光的振动面发生旋转，而且旋转方向决定于磁场方向，与光的传播方向无关，即法拉第效应具有