光学教程第四版 复习资料.pdf

长沙理工大学考试试卷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 40cm 3 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 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 B 有一凹陷的槽 深为2 C 有一凸起的埂 高为4 D 有一凸起的埂 高为2 6 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 5000 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 0 5cm 点光源发光波长 500nm 圆孔所含的半波带数为 10 某种介质的吸收系数 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 为 550nm 12 产生激光的必要条件 二 简答题 每题 6 分 共 12 分 PDF created with pdfFactory Pro trial version 1 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 60 o 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 60 0 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 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 PDF created with pdfFactory Pro trial version 长沙理工大学试题标准答案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 D 2 D 3 B 4 C 5 B 6 A 7 12 5cm 8 6400 9 15 10 5 03cm 11 6 7km 12 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 PDF created with pdfFactory Pro trial version 解 第一次折射成像 r nn s n s n 50 1 100 1 25 15 1 5 1 111 s n r nn ns cms50 3 1 1005 1 501 1 sn sn 第二次为反射成像 112 ssr 121211 404040srs 40cms 2 40 1 40 s s 第三次折射成像 nnnn ssr 1111 1 51 51 12550100 nnn snrs 100cms 3 1 5 100 3 1 50 ns n s 123 1 131 3 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 md 6 1033 8 120 001 0 2 k j b d 2 1 k 3 j 得 b1 2 77 10 6m b2 5 55 10 6m sinbj 9 111 6 2 550 10 sinsinsin0 39723 39 2 77 10 j b 第二值 9 111 6 2 550 10 sinsinsin0 19311 12 5 55 10 j b 3 jN nm jN 01527 0 1201502 10550 9 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 解 1 棱边为第一条暗纹 e 0 PDF created with pdfFactory Pro trial version 第二条 2 1 2 e 第四条 2 3 4 e rad ll e 54 108 4 2 3 2 nmnme750 2 500 3 4 3 2 2 4 e A 为明 3 共三明三暗 4 尼可耳棱镜的透振方向夹角为 60 o 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 60 0 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 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 两尼可耳棱镜 1 2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 30 0 进入晶体后分解为 o 光和 e 光 由于 4 波片 使 o 光和 e 光产生 2 的相位差 所以过 后 成为椭圆偏振光 尼可耳棱镜 2前是椭圆偏振光 它是由振幅分别为 e 和 o 相位差为 2 的两 线偏振光合成 由图可得 0 30sinAAo 0 30cosAAe o A 和 e A 在 2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 00 2 60cos30sinAAo 00 2 30cos30cosAAe 由于投