(工程光学基础)考试试题库

1、武 汉 职 业 技 术 学 院2008/2009学年 第二学期考试试题【课程名称】工程光学基础 【使用院系、班级】电信学院 光电系 光电08301-08302【考试时间】60 分钟【考核形式】闭卷（共五类大题，每类大题各选2小题，共10小题）【试卷分数】总分100分（第一大题10分，第二大题10分，第三大题20分，第四大题30分，第五大题30分）姓 名 班 级 _ _ _ 学 号 题 号一二三四五总 分所选题号得 分一、填空题1在单缝衍射中，设缝宽为a，光源波长为，透镜焦距为f ´，则其衍射暗条纹间距e暗=_ _ ，条纹间距同时可称为 。2当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15&

2、#176;角，则反射光线将转动 角。3光线通过平行平板折射后出射光线方向_ _ ,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_ 。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 _ ，另一类为 _ 。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_ 。ne<no的单轴晶体称为 _ 。61/4波片的附加相位差为 _ ,线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为 _ 。7单个折射球面横向放大率= ，当-1<<0时，成像性质为 。8两列波相干的条件 _ _ 、_ _ 、 _ _ 。9.假设光波

3、的偏振度为p，则p=0时表示 _ _ ，p=1时表示_ _ _ ,0<p<1时表示 _ _ 。10.菲涅尔圆孔衍射图样的中心点可能是_ _的，也可能是_ 的，而夫琅和费衍射图样的中心点是_ 的。11.光波的振动方向与传播方向互相 _ _ ,所以光波是 _ _ 。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_ _ 偏振光，折射光为_ _ 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 _ 。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 （等倾或等厚）干涉，可观察到_ _ _

4、（描述条纹特点）,若M1与M2间的厚度每减少 _ 的距离,在条纹中心就 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 ，限制物体成像范围的光阑称为 ，能够在像平面上获得足够清晰像的空间深度称为 。16.光的折射定律数学表达式为 _ ，反射定律可看作是折射定律在 _ 时的一种特殊情况。17.一般获得相干光的方法有两类：_ 和 _ 。18.牛顿环是一种 _ _（等倾或等厚）干涉条纹，反射式牛顿环中心总是_（亮或暗）的。19.发生全反射的条件为（1） （2） 。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 。21光学系统的物方焦点F的共轭点是

5、 _ _ 。22从自然光获得线偏振光的方法有三种：（1） （2） （3） 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 ，则入射光为自然光。若射出的光的强度 ，则入射光为部分偏振光。若射出的光的强度 ，则入射光为线偏振光。24.对于=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 。25.光从光疏介质射向光密介质时，反射光 （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 （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

6、上量得10个条纹间距总长为16mm，则其双缝距离为 。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 。28.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。由图可见工件表面 。29.用波长为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 。30.振动方向对于波的传播方向的不对称性叫做 _ ，它是 _区别 _ 的一个最明显标志，只有 才有偏振现象。二

7、、选择题1.将波长为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的衍射角为/6。试问缝宽b的大小为多少？（A）/2 （B） （C）2 （D）3 （E）42.在真空中行进的单色自然光以布儒斯特角入射到平玻璃板上。下列叙述中，哪一种是不正确的？（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/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（A）bsin=m （B）（d-b）sin=m （C）dsin=m（D）Ndsin=m

8、 （E）Nbsin=m4.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？ （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）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： （A）接触点是明的，明暗条纹是等距离的圆环

9、 （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、中的哪种情况。 （A） （B） （C） （D）8.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=500nm；人眼夜间的瞳孔直径为D=5mm；两车灯的距离为d=1.22m。 （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

10、是 （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 （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 （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

11、，若波长为5000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： （A）50 （B）300 （C）906 （D）2500 13.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？ （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，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）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

12、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（A）3：4 （B）：4 （C）3：8 （D）1：8三、画图题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。5.画出出射光束的成像方向。6.画出焦点F、F的位置 7.试确

13、定下图中棱镜系统的成像方向。X8.用作图法求出下图中物体AB的像。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

14、束的截面积发生怎样的变化？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。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？4.简述菲涅耳波带片的定义与其作用。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。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。7.简述惠更斯原理和惠更斯菲涅耳原理的内容。8.一个沿Z方向前进的单色右旋圆偏振光先后经过一个最小厚度的1/4波片和一个最小厚度的1/2波片，两波片的快轴都在Y方向，请

15、分析通过1/4波片后和1/2波片后的光波偏振状态。（需写出具体的分析过程和理由）9.一束在空气中波长为589.3nm的钠黄光，从空气进入水（）中时，它的波长将变为多少？在水中观察这束光时，其颜色会改变吗？10.在杨氏双缝干涉实验装置中，假定光源是单色线光源，当装置作如下几种改变时，试简单描述屏上的干涉条纹将会怎样变化？ （1）将光源向上或向下平移；（2）观察屏移离双缝；（3）换用两个独立光源，使其分别照明双缝。11.光由光密介质向光疏介质入射时，其布儒斯特角能否大于全反射的临界角？12.试列举出一种不产生明暗相间条纹的光干涉现象。13.一维简谐平面波函数中，表示什么？如果把波函数写为，又表示什

16、么？14.在光学冷加工车间中，为了检测透镜表面面形偏差是否合格，常将样板（标准球面）紧贴在待测表面上，根据它们之间的空气层生成的光圈来作判断。若在样板周边加压时，发现光圈向中心收缩，问应当进一步研磨透镜的边缘还是中央部分？为什么？15.对以下三种系统，入射光和出射光如图，试判断物、像的虚实。16.简述光的直线传播定律与光的独立传播定律。17.用作图法证明，人通过一个平面镜看到自己的全身，则平面镜的长度至少要有多长？与人离镜子的距离有没有关系？ 18.用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？并论证。19.“平面镜只能成虚像”这句话对吗？ 若不对，请说明理由。20.理想单色平面光波

17、是否一定是线偏振的？五、计算题1.波长为500nm的平行光垂直入射到一块衍射光栅上，有两个相邻的主极大分别出现在sin=0.2和sin=0.3的方向上，且第4级缺级。求光栅的常数和缝宽。2.制造半导体元件时，常常要精确测定硅片上二氧化硅薄膜的厚度，这时可把二氧化硅薄膜的一部分腐蚀掉，使其形成劈尖，利用等厚条纹测出其厚度。已知硅的折射率为3.42，SiO2折射率为1.5，入射光波长为，观察到7条暗纹（如图所示）。问SiO2薄膜的厚度e是多少？3.航空摄影机在飞行高度1000m时，得到底片比例为1/5000，且成倒像，则镜头的焦距应是多大？4.一根长玻璃棒的折射率为1.6350，将它的左端研磨并抛

18、光成半径为2.50cm的凸面球。在空气中有一小物体位于光轴上距球面顶点9.0cm处。求(1)球面的物方焦距和像方焦距；(2)光焦度；(3)像距；(4)横向放大率。5.用波长为的单色光照射一光栅，已知该光栅的缝宽，不透明部分宽度，缝数条，试求：（1）中央峰的角宽度；（2）中央峰内干涉主极大的数目；（3）一级谱线的半角宽度。6.光学系统由焦距为5.0cm的会聚薄透镜L1和焦距为10.0cm的发散薄透镜L2组成，L2在L1右方5.0cm处，在L1左方10cm处的光轴上放置高度为5mm的小物体，通过计算求此光学系统最后成像的位置和高度，以及像的正倒、放缩和虚实情况。7.有一个玻璃球，如图，直径为2R，

19、折射率为1.5，后半球面镀银成反射面。一束近轴平行光入射，问光束会聚于何处？8.通过偏振片观察束部分偏振光，当偏振片由对应光强最大的位置转过 时，其光强减为一半。试求这束部分偏振光中的自然光和平面偏振光的强度之比以及光束的偏振度。9.一物镜其像面与之相距150mm，若在物镜后置一厚度d=60mm，折射率n=1.5的平行平板，求：像面位置变化的方向和大小。（此题要求画出光路示意图）10.今测得一细丝夫琅和费衍射中央亮条纹的宽度为1cm，已知入射光波长为0.63m，透镜焦距为50cm，求细丝的直径。11.试根据衍射来估计，在离地面1千米高处飞翔的鹰，是能看清大小为2厘米的小老鼠还是只能发现它的存在？12.有一理想光组对一实物所成的像为放大3倍的倒像，当光组向物体靠近18mm时，物体所成的像为放大4倍的倒像。问系统的焦距是多少？13.用钠黄光589.3nm观察迈克尔逊干涉条纹，先看到干涉场中有12个亮环，且中心是亮的（中心亮斑不计为亮环数），移动平面镜M1后，看到中心吞（吐）了10环，而此时干涉场中还剩有5个亮环。试求：（1）移动平面镜M1后中心是吞还是吐了10环；（2）平面镜M1移动的距离；（3）移动前中心亮斑的干涉