(工程光学基础)考试试题库1

2008级光电子技术-1-共14页1．在单缝衍射中，设缝宽为a，光源波长为λ，透镜焦距为f´，则其衍射暗条纹间距e暗=fa，条纹间距同时可称为线宽度。2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动30°角。3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变____,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d，折射率为n，则在近轴入射时，轴向位移量为1(1)dn。4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为菲涅耳衍射，另一类为夫琅禾费衍射。5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。neno的单轴晶体称为负单轴晶体。6．1/4波片的附加相位差为(21)0,1,2,...2mm,线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为椭圆偏振光或圆片遮光。7．单个折射球面横向放大率β=nlnl，当-1β0时，成像性质为物像处于球面的两侧，成倒立缩小像。8．两列波相干的条件有方向相同的振动分量、振动频率相同、相位差稳定_。9.假设光波的偏振度为p，则p=0时表示自然光，p=1时表示线偏振光,0p1时表示部分偏振光。10.菲涅尔圆孔衍射图样的中心点可能是明的，也可能是暗的，而夫琅和费衍射图样的中心点是明的。11.光波的振动方向与传播方向互相垂直,所以光波是横波。12.当自然光以布儒斯特角入射至两各向同性介质界面上，其反射光为线偏振光，折射光为_部分偏振光。13.光线通过双平面镜后，其入射光线与出射光线的夹角为50°，则双平面镜的夹角为25°。14.在迈克尔逊干涉仪中，用单色光源直接照明，若反射镜M1、M2严格垂直，则此时发生等倾（等倾或等厚）干涉，可观察到中央或明或暗的一系列同心圆环，圆环中央疏、边缘密_（描述条纹特点）,若M1与M2’间的厚度每减少2的距离,在条纹中心就消失一个条纹。15.限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑，限制物体成像范围的光阑称为视场光阑，能够在像平面上获得足够清晰像的空间深度称为景深。16.光的折射定律数学表达式为sinsinnInI，反射定律可看作是折射定律在nn时的一种特殊情2008级光电子技术-2-共14页况。17.一般获得相干光的方法有两类：分波面法和分振幅法。18.牛顿环是一种等厚（等倾或等厚）干涉条纹，反射式牛顿环中心总是暗（亮或暗）的。19.发生全反射的条件为（1）光线从光密介质射入光疏介质（2）入射角大于临界角。20．迈克耳逊干涉仪的一个反射镜移动0.33mm时，测得条纹变动192次，则所用光源的波长为3437.5nm。21．光学系统的物方焦点F的共轭点是无限远处的像点。22．从自然光获得线偏振光的方法有三种：（1）由反射和折射产生线偏振光（2）由晶体的二向色性产生线偏振光（3）由晶体双折射产生线偏振光23.检验自然光、线偏振光和部分偏振光时，使被检验的光入射到偏振片上，然后旋转偏振片，若从偏振片射出的光的强度不变化，则入射光为自然光。若射出的光的强度有明暗变化但不完全消失，则入射光为部分偏振光。若射出的光的强度在极大和零之间变化，则入射光为线偏振光。24.对于λ=5100埃，圆孔直径为1.22cm，由焦距为5cm的透镜产生的夫琅禾费衍射图样的第一暗环的半径是2.55m。25.光从光疏介质射向光密介质时，反射光会（会、不会）发生半波损失；光从光密介质射向光疏介质时，发射光反射光不会（会、不会）发生半波损失。26.波长为550nm的光射在杨氏双缝上，在距缝1000mm的屏上量得10个条纹间距总长为16mm，则其双缝距离为344m。27.一束自然光由折射率为n=4/3的水中入射到玻璃上，当入射光为50.82°时反射光是线偏振光，则玻璃的折射率为1.64。28.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。由图可见工件表面有一凹槽。29.用波长为λ的单色光垂直照射牛顿环装置，观察从空气膜上下表面反射的光形成的牛顿环。若使平凸透镜慢慢地垂直向上移动，从透镜顶点与平面玻璃接触到两者距离为d的移动过程中，移过视场中某固定观察点的条纹数目等于2d。30.振动方向对于波的传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别纵波的一个最明显标志，只有横波才有偏振现象。二、选择题1.将波长为λ的平行单色光垂直投射于一宽度为b的狭缝。若对应于夫琅禾费单缝衍射的第一最小值位置2008级光电子技术-3-共14页的衍射角θ为π/6。试问缝宽b的大小为多少？C（A）λ/2（B）λ（C）2λ（D）3λ（E）4λ2.在真空中行进的单色自然光以布儒斯特角57oi入射到平玻璃板上。下列叙述中，哪一种是不正确的？E（A）入射角的正切等于玻璃板的折射率（B）反射线和折射线的夹角为π/2（C）折射光为部分偏振光（D）反射光为线偏振光（E）反射光的电矢量的振动面平行于入射面3.波长为λ的单色光垂直投射于缝宽为b，总缝数为N，光栅常量为d的光栅上，其光栅方程为C（A）bsinθ=mλ（B）（d-b）sinθ=mλ（C）dsinθ=mλ（D）Ndsinθ=mλ（E）Nbsinθ=mλ4.杨氏实验装置中，光源的波长为600nm，两狭缝的间距为2mm。试问在离缝300cm的一光屏上观察到干涉花样的间距为多少毫米？B（A）4.5（B）0.9(C)3.1（D）4.1（E）5.25.在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n、厚度为d的透明介质片。放入后，两光束的光程差该变量为A（A）2（n-1）d（B）2nd（C）nd（D）（n-1）d（E）nd/26.牛顿环的实验装置是以一平凸透镜置于一平板玻璃上。今以平行单色光从上向下投射，并从上向下观察，观察到有许多明暗相间的同心圆环，这些圆环的特点为：D（A）接触点是明的，明暗条纹是等距离的圆环（B）接触点是明的，明暗条纹不是等距离的圆环（C）接触点是暗的，明暗条纹是等距离的圆环（D）接触点是暗的，明暗条纹不是等距离的圆环（E）以上均不正确7.如下图，若L=100，U=1°代表图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中的哪种情况。C（A）Ⅰ（B）Ⅱ（C）Ⅲ（D）Ⅳ8.光学仪器的分辨本领将受到波长的限制。根据瑞利判据，考虑由于光波衍射所产生的影响，试计算人眼能区分两只汽车前灯的最大距离为多少公里？设黄光的波长λ=500nm；人眼夜间的瞳孔直径为D=5mm；两车灯的距离为d=1.22m。C2008级光电子技术-4-共14页（A）1（B）3（C）10（D）30（E）1009.一束白光从空气射入玻璃，当光在玻璃中传播时，下列说法错误的是B（A）紫光的速率比红光小（B）红光的频率比紫光大（C）在玻璃中红光的偏向角比紫光小（D）不同色光在玻璃中的波长与各自在真空中波长的比值也不同10.在下列几种说法中，正确的说法是C（A）相等光程的几何距离必然相等（B）几何距离大的其光程必然较大（C）相同的光程必然有相同的对应的真空距离（D）上述说法都不正确11.右旋圆偏振光垂直通过1/2波片后，其出射光的偏振态为C（A）线偏振光（B）右旋椭圆偏振光（C）左旋圆偏振光（D）右旋圆偏振光（E）左旋椭圆偏振光12.借助玻璃表面上涂以折射率n=1.38的MgF2透明薄膜，可以减少折射率为n´=1.60的玻璃表面的反射，若波长为5000Ǻ的单色光垂直入射时，为实现最小的反射，此薄膜的厚度至少应为：C（A）50Ǻ（B）300Ǻ（C）906Ǻ（D）2500Ǻ13.把两块偏振片一起紧密地放置在一盏灯前，使得后面没有光通过，当一块偏振片旋转180°时，会发生何种现象？B（A）光强增加然后减小到不为零的极小值（B）光强增加然后减小到零（C）光强始终增加（D）光强增加，尔后减小，然后再增加（E）光强增加，减小，增加，然后再减小14.严格地讲，空气折射率大于１，因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽成真空时，干涉环将：A（A）变大（B）缩小（C）不变（D）消失15.一束自然光入射到一个由两个偏振片组成的偏振片组上，两个偏振片的光轴方向成30°角，则透过这组偏振片的光强与入射光强之比为C（A）3：4（B）3：4（C）3：8（D）1：82008级光电子技术-5-共14页1.试利用符号规则作出下列光组和光线的实际位置。r=－40mm,L=－100mm,U=－10º,L´=－200mm2.画出虚物点A的像点A＇的位置。3.如下图，作轴上实物点A的像A´。4.一表面镀有一层二氧化硅（n1=1.5）膜的硅片（n2=3.42）置于空气中，画出入射光小角度入射时在各介质分界面上的反射光、折射光的S分量与P分量的相位情况。SiO2Si5.画出出射光束的成像方向。2008级光电子技术-6-共14页6.画出焦点F、F＇的位置7.试确定下图中棱镜系统的成像方向。yzV8.用作图法求出下图中物体AB的像。X2008级光电子技术-7-共14页9.下图中C为凹面镜的球心，请作图求出物体AB经凹面镜所成的像。10.用作图法求出下图中物体AB的像。11.折射率为n=1.5的薄膜置于空气中，以大于布儒斯特角的入射光入射时薄膜上下表面上的反射光、折射光的S分量与P分量的相位情况。12.画出下图出射光线的成像方向。13.下图中C为凹面镜的球心，请作图求出虚物AB经凸面镜所成的像2008级光电子技术-8-共14页14.在下图中标出轴上物点A、其像点A´、角、入射角、折射角、物方孔径角、像方孔径角、球面曲率半径、物距、像距。15.用作图法求出下图中物体AB的像。四、简答题1.当一束光从空气进入水中时，光束的截面积发生怎样的变化？答：一束光从空气进入水中，由折射定律1122sinsinnini和折射率关系12nn，应有12ii。如图所示，设OOd，光束在空气中的横截面积为21cos2di，在水中为22cos2di。由于12ii，2008级光电子技术-9-共14页12coscosii，则光束在水中的横截面积大于在空气中的横截面积。2.简述劈尖干涉的条纹特点及其产生明纹和暗纹的条件，若将劈尖的上表面顺时针旋转，条纹如何变化；将劈尖的上表面向下平移，条纹又如何变化。答：置于空气中的劈尖的干涉条纹是一些与其棱边平行的明暗相间的直条纹，且其棱边处形成暗条纹。劈尖形成明纹的条件为：2,1,2,3,...2nhmm劈尖形成暗纹的条件为：2(21),0,1,2,3...22nhmm若将劈尖的上表面绕交棱顺时针旋转，由条纹间距公式2en，即角变小，则条纹间距会变大；将劈尖的上表面向下平移，则条纹间距不变，但条纹会向远离交棱的方向移动。3.自然光和圆偏振光都可看成是振幅相等、振动方向垂直的两线偏振光的合成，它们之间的主要区别是什么？答：主要区别在于，合成圆偏振光的两线偏振光的相位差恒为π/2的奇数倍；而合成自然光的两线偏振光的相位是完全无关的。4.简述菲涅耳波带片的定义与其作用。答：将奇数波带或偶数波带挡住所制成的特殊光阑叫菲涅耳波带片。菲涅耳波带片类似于透镜，具有聚光作用。5.写出夫琅和费圆孔衍射爱里斑的角半径公式，简要说明瑞利判据的内容。答：夫琅和费圆孔衍射爱里斑的角半径公式为00.61a，其中0为角半径，为入射光的波长，a为衍射圆孔的半径。瑞利判据：如果一个点光源的爱里斑中心刚好和邻近的另一个点光源的爱里斑边缘（第一极小）相重合，则这两个点光源恰好能被这一光学仪器所分辨。6.理想光阻有哪些基点、基面？说明节点的特性、指明物方焦点F的共轭点。答：理想光组的基点、基面有：主面和主平面、焦点和焦平面、节点和节平面。节点具有以下特性：①凡是通过物方节点J的光线，其出射光线必定通过像方节点J′，并且和入射光线相平行。②对于处于同一介质中的光组，其节点和主点重合。物方焦点F的共轭点为无限远的像点。7.简述惠更斯原理和惠更斯－菲涅耳原理的内容。答：惠更斯原理：波源在某一刻所产生的波前上的每一点都可以看作是发出球面子波的新的波源（次波源），这些球面子波的包络面就是下一时刻的波前。惠更