光学试卷及答案

邯郸学院2010-2011学年第一学期2009级物理学、应用物理学专业本科期末考试试卷(A)课程名称：光学任课教师：史淑惠考试时间：120分钟考试性质（学生填写“√”）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（）题号一二三四总分满分30201832100得分阅卷人复核人满分30得分一、填空题（每空2分，共30分）1、真空中光速为c，介质中光速为v，介质的折射率为，在介质中通过距离的光程是。2、光线在两种不同介质的分界面上产生全反射的临界角为ic,当入射角为i,产生全反射的条件且。3、深度为h的水(n=4/3)杯底有一点物，人站在上面垂直向下看到点物的深度是。4、肥皂泡在阳光照射下呈彩色，这是属于光的______现象。5、在单缝衍射的实验中，改变入射的单色光的波长，采取较长波长的单色光入射，则观察到的衍射图样的中央明条纹宽度如何变化。6、设某人的近点为50cm，他应戴的凸透镜的度数是。7、按光源和光源到障碍物的距离的不同将衍射分为两类，如果光源和光屏距障碍物都很远，这种平行光的衍射称为衍射，如果光源和光屏距障碍物为有限，称为衍射。8、在单轴晶体中光矢量振动方向垂直于主截面的光称，平满分20得分行于主截面的光称。9、光电效应中有无电子从金属逸出取决于入射光的。10、有两个偏振片平行共轴放置，偏振化方向的夹角为30°，光强度为I的自然光入射，则经过第一个偏振片光强变为，第二个偏振片光强变为。二、选择题（每选2分，共20分）1、光学系统的虚物定义为：（）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2、单球面折射系统的光心（光线通过该点方向不变）在哪里？（）（A）球面顶点（B）球面的曲率中心（C）球面顶点与曲率中心的中点（D）系统没有光心。3、望远镜的放大本领为M，若将物镜的焦距减小一半，则放大本领变为（）（A）M（B）M/2（C）2M（D）4M4、日光照在窗玻璃上，从玻璃上、下表面反射的光迭加，看不见干涉图样的原因是：（）（A）两侧光的频率不同（B）在相遇点两光振动方向不同（C）在相遇点两光的振幅相差太大（D）在相遇点两光的光程差太大5、用半波带法研究菲涅耳圆孔衍射的结果说明，圆孔轴线上P点的明暗取决于（）（A）圆孔的大小（B）圆孔到P点的距离（C）半波带数目的奇偶（D）圆孔半径与波长的比值6、下列的说法哪一种是正确的：（）（A）自然光是单色光（B）偏振光是单色光（C）非常光是部分偏振光（D）寻常光是线偏振光7、强度为Io的线偏振光垂直通过一偏振片，当偏振光的振动方向与偏振片的透光方向夹角为θ时，透过的光强为：（）（A）（B）（C）（D）8、在杨氏双缝实验中，如果波长变长，则：（）（A）干涉条纹间距变大（B）干涉条纹间距变小满分18得分（C）干涉条纹间距不变（D）干涉条纹变红9、下列什么现象说明光是横波？（）（A）光的干涉现象（B）光的衍射现象（C）光的色散现象（D）光的偏振现象10、对衍射现象的定性分析，不正确的是（）（A）光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象（B）衍射花纹图样是光波相互叠加的结果（C）光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据（D）光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论三、作图题（每题6分，共18分）1、已知空气中薄透镜的焦点，作出物点P的象。2、图中L为薄透镜,水平横线MM‘为主轴。ABC为已知的一条穿过这个透镜的路径，用作图法求出任一条光线DE穿过透镜后的路径。3、作出方解石晶体内o光和e光的波面和传播方向。满分32得分四、计算题（每题8分，共32分）1、一个焦距为10cm的薄凸透镜与一焦距为-5cm的薄凹透镜相距10cm，高为3mm的物体在凸透镜前20cm处。求最后成像的位置、大小和性质。2、在杨氏双缝干涉实验中，(1)波长为6328nm的激光射在缝的间距为0022cm的双缝上。求距缝180cm处的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距；(2)若缝的间距为045cm，距缝120cm的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距为0015cm，求光源的波长并说明是什么颜色的光。3、折射率分别为1.45和1.62的两块玻璃板，使其一端相接触，形成6′的尖劈。将波长为5500的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹。(1)试求条纹间距；(2)若将整个劈浸入折射率为1.52的杉木油中，则条纹的间距变成多少?(3)定性说明当劈浸入油中后，干涉条纹将如何变化?4、钠黄光波长为5893。使用15cm长每毫米内有1200条缝的光栅进行衍射，求(1)谱线中一级主极大的角位置；(2)各级主极大值的间隔；(3)第一级主极大值的半角宽度。邯郸学院2010-2011学年第一学期2009级物理学、应用物理学专业本科期末考试试卷(B)课程名称：光学任课教师：史淑惠考试时间：120分钟考试性质（学生填写“√”）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（）题号一二三四总分满分30201832100得分阅卷人复核人满分30得分一、填空题（每空2分,共30分）1、眼睛与物体PQ之间隔一块折射率是1.5，厚度是30cm的玻璃板，则眼睛看到的像与原物相比靠近了cm。2、光线在两种不同介质的分界面上产生全反射的条件是。3、设某近视眼的近点为1.25m，他应戴的凸透镜的度数是。4、光的相干条件，，。5、波长为550nm的单色光垂直投射在折射率分别为1.45和1.62的玻璃板构成的夹角是6分的尖劈上，在上方观察劈的干涉条纹，条纹间距是。6、用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板后面的屏上发现圆形阴影的中心处有一个亮斑，这是光的______现象。7、光栅衍射实验中，光栅常数为a＋b，缝数为N，两相邻主最大之间有个最小，个次最大。8、在单轴晶体中光矢量振动方向垂直于主截面的光称，平行于主截面的光称。9、有两个偏振片平行共轴放置，偏振化方向的夹角为30°，光强度为I的自然光垂直入射，则经过第二个偏振片光强变为。10、显微镜物镜的横向放大率为45倍，目镜的视角放大率（即放大本领）为10倍，则显微镜的放大本领为倍。11、光电效应中有无电子逸出取决于入射光的。二、选择题（每选2分，共20分）1、光学系统的虚像定义为：（）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2、在球面反射的情况下物空间和像空间重合。在实物物距小于零的情况下，若像距小于零，那么成的像是（A）实像（B）虚像（C）实像或虚像（D）不成像3、日光照在窗玻璃上，从玻璃上、下表面反射的光迭加，看不见干涉图样的原因是：（）（A）两侧光的频率不同（B）在相遇点两光振动方向不同（C）在相遇点两光的振幅相差太大（D）在相遇点两光的光程差太大4、钠光（λ=589nm）垂直照射光栅,若与法线成450角观察到第二级谱线，则光栅上每毫米的刻线数为（）（A）300（B）500（C）600（D）9005、对衍射现象的定性分析，不正确的是（）（A）光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象（B）衍射花纹图样是光波相互叠加的结果（C）光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据满分18得分（D）光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论6、含有蓝、绿、黄、红颜色的一束光照射到一衍射光栅上，偏离中心象最远的是（）（A）红（B）绿（C）黄（D）蓝7、在菲涅耳圆孔衍射中，对轴线上P点只能露出5个菲涅耳半波带，设每个半波带对P点的振幅贡献均为α，则P点的合振幅为：（）（A）0（B）α（C）3α（D）5α8、下列的说法哪一种是正确的：（）（A）自然光是单色光（B）偏振光是单色光（C）非寻常光是部分偏振光（D）寻常光是线偏振光9、一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，则:（A）反射光的振动方向垂直于入射面，而透射光束的振动方向平行入射面并成为线偏光（B）反射光的振动方向平行于入射面，而透射光束是部分偏振光（C）反射光的振动方向垂直于入射面，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10、晴朗的天空所以呈浅兰色，清晨日出或傍晚日晚日落的晨曦和晚霞呈现红色，其原因为：（）（A）太阳光被大气所吸收（B）太阳光被大气所散散（C）太阳光被大气所偏振（D）太阳光被大气所色射三、作图题（每题6分，共18分）1、已知空气中薄透镜的焦点，作出物点P的象。2、已知凹面镜的焦距，凹面镜前有一物体PQ，求PQ的像。3、作出方解石晶体内o光和e光的波面和传播方向。满分32得分四、计算题（每题8分，共32分）1、凸透镜L1和凹透镜L2的焦距分别为20.0cm和40.0cm，L2在L1右侧40.0cm处。近轴小物体放在L1左侧30.0cm，物高0.2cm。求其成像位置和性质。2、在杨氏双缝干涉实验中，(1)波长为632.8nm的激光射在缝的间距为0.022cm的双缝上。求距缝180cm处的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距；(2)若缝的间距为0.45cm，距缝120cm的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距为0.015cm，求光源的波长并说明是什么颜色的光。3、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，并将光聚焦在屏上，问衍射图样的中央到（1）第一最小值；（2）第一最大值；（3）第三最小值的距离分别是多少？4、已知平面透射光栅狭缝的宽度b=1.582×10-3mm，若以波长λ=632.8nm的氦氖光垂直入射在这个光栅上，发现第四级开始有缺级现象，会聚透镜的焦距为1.5m，求：（1）屏幕第一级亮条纹与第二级亮条纹的间距（2）屏幕上所呈现的全部亮条纹数邯郸学院2010-2011学年第一学期2009级物理学、应用物理学专业本科期末考试（A）卷答案及评分标准课程名称：光学任课教师：史淑惠时间：120分一、填空题（每空2分，共30分）1、2、光线由光密介质射向光疏介质3、3h/4cm4、薄膜干涉5、变宽6、50度7、远场近场8、o光e光9、频率10、0.5I，0.375I二、选择题（每题2分，共20分）1B2B3B4D5C6D7C8A9D10D三、画图题（每题6分，共18分）四、计算题(每题8分，共32分)1、解：由逐次成像法计算物体的成像情况（1）f1/=10cms1=-20cmy=3mm由，代入数s1/=20cm，即物体经凸透镜成像在其右侧20cm处。β1＝＝＝－1（3分）（2）f2/=-5cms2=20cm-10cm=10cm由，代入数据得，s2/=-10cm即物体经凹透镜成像在其左侧10cm处，和凸透镜的位置重合。（3分）β2＝＝＝－1β＝β1β2＝1最后象的位置在凹透镜左侧10cm处，大小是3mm，正立虚像。（2分）2、解：(1)根据题中给的已知条件，λ=632.8×10-9m，d=0.022×10-2m，r0=180×10-2m，代入公式(4-14)（4分）(2)已知d=0.45cm,r0=120cm,Δy=0.015cm，根据公式(4-14)(黄光)（4分）3、解：(1)两片玻璃之间形开成空气尖劈，n′=1。根据公式=0.158mm（3分）(2)浸入油中后n′=152条纹间距Δx′变为mm（3分）(3)未浸入油时，光束从上面玻璃的下表面反射时不存在半波损失；而光束从下面玻璃的上表面反射时，由于是从光疏介质射向光密介质，反射时产生半波损失现象。因此反射光的光程差仍含有半波损失。尖劈的接触棱边为暗纹。浸入油中后，上下表面的反射光都有半波损失，因此公式中不计额外光程差。两块玻璃相接触棱边从暗条纹变成亮条纹。另外根据(2)的计算可知，条纹间距变窄，观察者将见到条纹向棱边靠拢。（2分）4、解：光栅的光栅常数为(1)根据光栅方程，一级主极大的衍射角为（3分）(2)根据光栅方程在θj不太大时θj≈sinθj则有rad（3分）(3)半角宽度为（2分）邯郸学院2010-2011学年第一学期2009级物理学、应用物理学专业本科期末考试（B）卷答案及评分标准课程名称：光学任课