1-9周考试试卷答案

黎明职业大学 光电子技术 阶段考试 一 专业 考试日期 年 月 日 姓名 学号 一 填空题 共 50 分 1 可见光的波长范围是 380 780 nm 波长 450nm 对应于 蓝 色 540nm 对应于 绿 色 3 分 2 在几何光学中 把光线抽象成 无直径又无体积的几何线 它的方向代表光线的传播方向即光能量的传播方向 1 分 3 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础上 提出完整的电磁场理论 他的主要贡献是提出了 有旋 电场 和 位移电流 两个假设 从而预言了电磁波的存在 并计算出真空中电磁波的速度是 公式 求解 数值为 3 108m s 麦克斯韦方程组描述了电磁现象的变化规律 指出 任何随时 间变化的电场 将在周围空间产生变化的磁场 任何随时间变化的磁场 将在周围空间产生变化的电 场 变化的电场和磁场之间相互联系 相互激发 并且以一定速度向周围空间传播 电磁波的电场 E 磁场 H 波的传播方向三者关系是 三者相互垂直 所以电磁波是横波 E H 和传播方向符合 右手 法则 4 分 4 如果两束位相差 恒定的光相叠加后 总光强 因为位相差恒定所以有干 涉现象 若 I1 I2 2k 干涉相长 2k 1 干涉相消 2 分 5 光在传播过程中 绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象 称为光的衍射现象 光的衍射可分为两 类 即 菲涅耳衍射 和 夫琅禾费衍射 2 分 6 如右图 带测光入射偏振片 P P 以入射光为轴心顺时钟旋转 如 I 变 有 消光 待测光是 线偏振光 如 I 变 无消光 待测光是 椭圆偏振光 如 I 不变 待测光是 自然光 圆偏振光 3 分 7 光在各向异性晶体中会产生双折射现象 入射光将分为 o 光和 e 光 以下 说法正确的有 3 1 o 光和 e 光在晶体中的传播速度相同 2 o 光在晶体中各方向的传播 速度都不同 3 e 光在晶体中的传播速度随方向而改变 4 e 光遵从反射和折 射定律 5 e 光折射线一定不在入射面内 2 分 8 线偏振光入射四分之一波片 如图所示 线偏振光 P 与光轴夹角为 45 度时 出 射光是 圆 偏振光 夹角与 0 或 90 度时 出射光是 线 偏振光 2 分 121 2 2cosIIII I I P 待测光待测光 A Ao Ae 光轴光轴P 00 1 c 9 如果将点辐射源置于各向同性 均匀介质中 该辐射体向所有放心发射的总辐射通量为 Qe 则 该点辐射体在各个方向的辐射强度 Ie 是常量 Qe 与 Ie 的关系有 一个光源发出频率为 540 1012Hz 的单色辐射 若在一给定方向上的辐射强度为 1 683 W sr 则该光源在该方向上的发光强度 为 1cd 2 分 10 人的视觉与光的波长有关 称为光感的光谱灵敏度 明亮时视网膜 锥状 细胞工作 最大相对灵 敏度在波长为 555nm 的 黄绿 光处 此时视网膜有颜色感 昏暗时视网膜 杆状 细胞工作 最大相 对灵敏度移到 507nm 处 此时光谱的色感觉消失了 只有亮度感 但其灵敏度很高 在昏暗的条件 下 也能辨别物体 根据这两种细胞的作用 我们将人的视觉分为 明 视觉和 暗 视觉 5 分 11 辐射量与光度量的根本区别 光度量以人的视觉为基础 体现人的视觉特性 2 分 12 任何 0K 以上温度 的物体都会发射各种波长的电磁波 这种由于物体中的分子 原子受到热 激发而发射电磁波的现象称为热辐射 当热辐射投射到物体表面上时 一般会发生三种现象 即吸收 反射和穿透 黑体是指 能吸收投入到其面上的所有热辐射能 的物体 2 分 13 若光源光谱中红光成分相对较多 光源就偏红 通常称为 暖光 色温偏 低 若光谱成分中蓝 光相对较多 光源的颜色就偏黄或偏蓝 通常称为 冷光 色温偏 高 电影胶片分为日光型和灯 光型两种 日光型胶片要求在 室外 拍摄 日光的色温约为 5600 K 在钠灯照射下 蓝布是 黑 色 5 分 14 色光三原色 红 绿 蓝 色料三原色 品红 黄 青 红光和绿光混合成 黄 色 彩色三要素 明度 色调 饱和度 每一个色光都有一个相应的补色光 某一色光与其 补色光以适当比例混合 便产生 白光 一种色光照射到其补色的物体上 则被 吸收 6 分 15 高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯和氙灯统称为 HID 灯 1 分 16 世界第一台激光器是由 梅曼 制造的 红宝石 激光器 发射波长是 694 3nm 它采用光激 励方法 受激和发光都在 Cr3 上进行 是典型的 三 能级系统 它比四能级系统的效率 低 5 分 17 光纤通信所用光源中 短距离通信采用 0 85 um 长距离通信用 1 31 um 和 1 55 um 3 分 18 高墙外的人对墙喊话 高墙内的人只能听到声音 但看不到人这是因为 A 1 分 A 声波是机械波 B 光是电磁波 C 光速太大 D 光波的波长很短 二 判断题 对的打 错的打 10 分 每小题 1 分 1 只有一个很小的光源才可以认为是发光点 4 ee I 2 在 CIE 图中 x 代表红色 y 代表蓝色 z 代表绿色 且 x y z 1 3 通常所说的光学区域 或光学频谱 包括红外线 可见光和紫外线 4 相干光 指两束完全相同的光线 此处 相同 包括频率 相位 振幅等 5 我们可以利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数 测细小直径 厚度 微小变化 测表面不 平度 6 任何两条相邻的双缝干涉明条纹 或干涉暗条纹 所对应的光程差之差一定等于一个波长 7 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射 该方向称为晶体的光轴 晶体中的光轴只有一 条 8 如果从远处看着高压水银灯 会觉得它发出的光既白又亮 这说明它显色性很好 但当看到被它照 射的人的面孔时一点不满意 看起来好像在脸上抹了一层青灰 这说明它色表很差 9 卤钨灯与白炽灯的发光原理相近 但比白炽灯的色温和光效高 寿命长 10 任何一种激光器都可以用在激光工业加工 激光医疗 激光通信等方面 三 简答题 1 简述 共 36 分 每道题 3 分 1 为什么透过茂密树叶缝隙投射到地面的阳光形成圆形光斑 日偏食的光斑形状有何不同 为什么透过茂密树叶缝隙投射到地面的阳光形成圆形光斑 日偏食的光斑形状有何不同 小孔成像 日偏食的光斑形状就不是圆形 是有缺角的太阳 2 请列举紫外线和红外线的应用 请列举紫外线和红外线的应用 紫外线 化化学学 涂料固化 不饱和聚酯紫外线固化涂料优点 干燥固化时间很短 没有挥发性溶剂 无 公害 不需加热固化 涂料不用密封保存 颜料固化 光刻 生生物物学学 灭菌 细菌中的脱氧核糖核酸 DNA 核糖核酸 RNA 和核蛋白的吸收紫外线的 最强峰在 254 257nm 细菌吸收紫外线后 引起 DNA 链断裂 造成核酸和蛋白的交联破裂 杀 灭核酸的生物活性 致细菌死亡 优点 快速 仪仪器器分分析析 矿石 药物 食品分析 一定强度和波长的紫外线 照射物质 部分物质需要加 入荧光染料 时 会物质元素发出荧光 光致发光 根据荧光的颜色 即可判断出该元素的含量 如铅 汞等重金属 农药残留物等都可用此种方法检测 日光灯就是利用这种原理 验钞机 环境中应用 环境中应用 人体保健照射人体保健照射 280 320nm 的紫外线称为保健紫外线 照射皮肤后 使皮肤内的7 脱氢 麦角胆固醇 转化为维生素 D3 和 D2 防止佝偻病和职业病 矿工等 市面已有保健型紫外线 灯供应 诱杀害虫诱杀害虫 黑光灯 紫外线灯 诱虫 大部分昆虫的复眼对 365nm 紫外线特别敏感 在晚上 点 燃一只紫外线灯 对昆虫来说犹如光明世界一样 油烟氧化油烟氧化 用紫外光来改变其油脂的分子链 同时这种紫外光与空气中的氧反应后产生臭氧 将油脂分子冷燃生成二氧化碳和水 油烟中的有机物被光解氧化 异味也随之消除 光触酶光触酶 在建筑材料或家用电器材料表面加入 或涂覆 少量的纳米级二氧化钛粉末 在使用过程 中 可以吸附挥发性有机物 VOC 如甲醛 苯 甲苯 乙醇 氯仿等 用紫外线照射后可分解这 些有机物 过度接触紫外线 会烧伤皮肤 或引起老年性白内障 甚至引起皮肤癌等 但适量的紫外线对人体却 有许多好处 1 杀菌消毒人体的表皮中分布着一种基底细胞 这种细胞含有 黑色素原 是一种酪氨酸物质 在紫外线的作用下 黑色素原 变为黑色 沉着于被晒的皮肤表面 使皮肤呈均匀的黑褐色 这就是 日光晒黑皮肤的重要原因 这种沉着的色素可吸收较多的光能 迅速转变为热能 并刺激汗腺分泌而 散热 晒太阳能杀死皮肤上的细菌 预防疖疮 毛囊炎等皮肤病 室内常进阳光 勤晒被褥 可减少 疾病的传播 2 促进钙磷代谢人体皮肤中含有固醇类物质 这种物质经阳光中的紫外线照射可变为维生素 D 维生素 D 进人血液后改善钙 磷的代谢 有抗佝偻病 骨软化和老年骨质疏松的作用 3 增强机体的免疫能力阳光中紫外线的照射 能刺激机体的造血机能 使红血球的数量增多 血 色素增加 改善红细胞质量 改善肌肉的活动状态 还能降低血压 血糖 胆固醇 增加机体免疫能 力 促进机体细胞吸氧能力和新陈代谢 减轻气喘病和关节疼痛 舒筋活血 增强体质 照射紫外线的时间 盛夏时 11 17 时不宜接受阳光晒 因为这段时间红外线太强 一般能达到每 分钟每立方米 1 5 卡以上 所产生的温度是 37 45 春秋季节 7 10 点 或 15 16 点 这段时间 阳光中紫外线强 红外线弱 紫外线对人体的伤害 在炎热的夏季 太阳光所含有的紫外线对人体的照射是难以避免的 过量的日光紫外线照射可对人 体的皮肤 眼睛 免疫系统等造成伤害 紫外线能破坏人体皮肤细胞 导致皱纹 色斑 使皮肤未老 先衰 严重时产生日光性皮炎及晒伤 或皮肤和黏膜的日光性角化症 引起癌变 眼睛是紫外线的敏 感器官 紫外线能对晶状体造成损伤 是老年性白内障致病因素之一 在骄阳似火的夏季 上午 10 时至下午 3 时 阳光中的紫外线强度最强 室外活动应避开这段时间 以免紫外线对人体的伤害 即使需要在这段时间户外活动 也不要忘记撑遮阳伞 戴遮阳帽或遮阳镜 使用有正规厂家生产的护肤素和防晒霜 并尽量着白色或浅色衣服 以减轻紫外线照射 对人体造成 不必要的损伤 虽然紫外线过量对人体造成伤害 但人体的健康成长又离不开紫外线 皮肤中 7 脱氢胆固醇经光 照射转变成维生素 D3 维生素 D3 对维持人体细胞内外钙离子浓度 调节钙磷代谢具有重要的生理功 能 在日照不足的国家 婴幼儿的佝偻病和成人的骨质软化和骨质疏松症的发病多 婴儿的茁壮成长 离不开适量的日光浴 人体需要适量的紫外线 因此 适量的光照还是必要的 红外线 红外线 应用 1 红外夜视仪 在夜晚可以看见物体的红外线来确定物体的位置 2 用一个红外线发射器 和一个红外线接收器在生产上可以计算商品的数量 在传送带上的商品 在往前传送时 每遮挡一次红外线 发射器 计数器加数 3 红外线测温仪 体温计 4 各种红外线感应器 如电视的遥控器 手机的红外传 送器 5 军事上可以用来防止敌人侵入 当红外线发射器和接收器被挡住 警报就会响 在医学上还可 以看人的病情等等 红外线对人体可能造成的不利影响 热辐射又称红外辐射 钢铁冶金企业高温作业环境的主要特点是强热辐射性高温 特别是在钢铁冶炼 红钢热轧和中型烧结机 是典型的红外热辐射接触作业 波长 0 8 1 2 m 的短波红外线可透过角膜进入 眼球 房水 虹膜 晶状体和玻璃体液吸收一部分红外线而导致白内障 称之为 红外线白内障 国内外 均首先见于玻璃工 钢铁冶炼工人 红外线还能够增强紫外线对皮肤的损害作用 加速皮肤衰老过程 使用同样的防晒产品和同样能量的紫 外线强度下 在户外自然阳光下所测到的 SPF 值 防晒系数 明显低于在实验室人工光源下所测得的防晒 效能 这是由于在自然阳光下 皮肤受到紫外线和红外线的双重作用而引起的 3 请说明普通光源与激光光源的区别 并说明什么是相干光 请说明普通光源与激光光源的区别 并说明什么是相干光 普通光源 自发辐射 发光具有间隙性和随机性 激光光源 受激辐射 发射相干光 相干光 完全一样 频率 位相 振动方向 传播方向 4 请按频率由小到大将电磁波谱的的排列下来 请按频率由小到大将电磁波谱的的排列下来 无线电波 微波 红外光 可见光 紫外光 x 射线 射线 5 杨氏双缝干涉条纹图有何特点 条纹间距与什么因素有关 杨氏双缝干涉条纹图有何特点 条纹间距与什么因素有关 1 明暗相间的条纹对称分布于中心点两侧 2 相邻明条纹和相邻暗条纹等间距 与干涉级 k 无关 若用复色光源 则干涉条纹是彩色的 6 请简述增透膜和增反膜的原理 请简述增透膜和增反膜的原理 增透膜 利用薄膜上 下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射 从而使透射增强 增反膜 利用薄膜上 下表面反射光的光程差满足相长干涉 因此反射光因干涉而加强 7 如果利用偏振现象观看立体电影 如果利用偏振现象观看立体电影 在拍摄立体电影时 用两个摄影机 两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛 它们同时分别拍下同一 物体的两个画像 放映时把两个画像同时映在银幕上 如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个 画面 就可以使观众得到立体感 为此 在放映时 两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片 两 个偏振片的偏振化方向相互垂直 观众戴上用偏振片做成的眼镜 左眼偏振片的偏振化方向与左面放 像机上的偏振化方向相同 右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同 这样 银幕 上的两个画面分别通过两只眼睛观察 在人的脑海中就形成立体化的影像了 8 请比较荧光灯与节能灯的区别 请比较荧光灯与节能灯的区别 1 荧光灯把灯管和电器 电感整流