物理光学秋季期末考试题及答案

1、遵守场纪律管导核字主领审签一、填空题（每小题3分，总共24分）TOC o 1-5 h z1玻璃的折射率为n=1.5,光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为；光注从玻璃射向空气时的布儒斯特角为。在双缝杨氏干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e。波长为九的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相为干光的相位差为。规如图所示，左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉范图中条纹弯曲处的凹凸情况是。在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现（即缺级），那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为

2、。波长为九=600nm的单色光垂直入射于光栅常数d=1.8X10-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为。6.在双折射晶体内部，频率相同而光矢量的振动方向不同的线偏振光。沿光轴传播时，它们的传播速度是的；沿垂直光轴传播时，它们的传播速度是的。7对于观察屏轴上P0点，设光阑包含10个波带，让奇数波带通光，而偶数波带不通光，则P0点的光强约为光阑不存在时的倍。8.光栅方程的普遍形式为。二、简答题（每小题6分，总共36分）1何谓复色波的群速度?何谓复色波的相速度?什么介质中复色波的群速度大于其相速度?什么介质中复色波的群速小于其相速度?2.简述光波的相干条件。3.汽车两前灯相距1.2

3、m，设灯光波长为九=600nm,人眼瞳孔直径为D=5mm。试问：对迎面而来的汽车，离多远能分辨出两盏亮灯？一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后,分解成o光和e光,传播速度快的是o光还是e光？为什么？简述法拉第效应及其不可逆性。用散射理论解释蓝天的形成缘故。三、透镜表面通常覆盖一层氟化镁（MgF2）（n=1.38）透明薄膜，为的是利用干涉来降低玻璃（n=1.50）表面的反射，使波长为九=632.8nm的激光毫不反射地透过。试问：覆盖层氟化镁至少需要多厚？（10分）MgF2入射光玻璃四、波长为九=450nm的兰色平面光波垂直入射到不透明的白色屏上。屏上有一个半径为0.6mm的小孔及一个与小孔同心

4、的环行透光圆环，环的内半径为0.6、：2mm、外半径为0.63mm。求离屏80cm共轴点处的光强是将屏撤去时的多少倍？（10分）五、一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，波长分别为九=440nm，九2=660nm。实验发现，该两种波长的谱线（不计中央明纹）第二次重合于衍射角9=600的方向上。求此光栅的光栅常数d为多少？（10分）六、图示为一渥拉斯顿棱镜的截面，它是由二块锐角均为450的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成的。棱镜ABC的光轴平行于AB,而棱镜ADC的光轴垂直于图截面。方解石对o光和e光的折射率分别为no=1.658,ne=1.486。当自然光垂直AB入射时，问：（1

5、）图中哪一条是o光，哪一条是e光？（2）a为多少？（10分）答案一、填空题（每小题4分，总共24分）1.56.30；33.70A=2k（n1-n2）e/九凹a=b3相同，不同1008.d（sin申土sin0）=m九二、简答题（每小题6分，总共36分）何谓复色波的群速度？何谓复色波的相速度？什么介质中复色波的群速度大于其相速度？什么介质中复色波的群速小于其相速度？答：复色波的相速度：等相位面的传播速度。复色波的群速度：等振幅面的传播速度。正常色散介质中相速度大于群速度，反常色散介质中相速度小于群速度。简述光波的相干条件。计算膜最小厚度，应取m=0,进而克得膜最小厚度为两谱线第二次重合时有答：频率

6、相等，有相互平行的振动分量，初相位差稳定。3.汽车两前灯相距1.2m，设灯光波长为九=600nm,人眼瞳孔直径为D=5mm。试问：对迎面而来的汽车，离多远能分辨出两盏亮灯？答：二】.22*1，222600 xlO-65=1.462IO-41.4时二8219m一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后，分解成o光和e光，传播速度快的是o光还是e光？为什么？答：入射光方向与光轴方向平行时，o光和e光的传播速度相同，其它情况下，传播速度快的是e光,因为负单轴晶体中nnoennoecn2n3，因此薄膜干涉光程差公式A二2ndcose22相干相消满足2ndcose二(m+1/2)X22式中e=0，cose=

7、1，因此上式可简化为222nd二(m+1/2)X2t632.8x10-6d=1.146x10-4mm4n4x1.382四、波长为尢=450nm的兰色平面光波垂直入射到不透明的白色屏上。屏上有一个半径为0.6mm的小孔及一个与小孔同心的环行透光圆环，环的内半径为0.6j2mm、外半径为0.6J3mm。求离屏80cm共轴点处的光强是将屏撤去时的多少倍？（10分）解：（1）1rY1+r丿0P2rt0对于小孔的边缘处，其半波带数为p2Nr九4.5X10-4x80000.62对于圆环的内半径处，其半波带数为P2N2rt4.5x10-4x8000对于圆环的外半径处，其半波带数为p2宀N=N=3r九4.5x

8、10-4x8000根就题意，第一、第三波带为开带，第二波带为闭带，所以P处的和振幅为2a1，而撤去屏时，P处的振幅为a1/2。因此P处的光强和撤去屏时的光强之比为22二16（1）211-:20nsi44-6二当两谱线重合时有ei=e2，即m369_1=m2462m4|m二6i二nnd=i9=60o1六、图示为一渥拉斯顿棱镜的截面，它是由二块锐角均为450的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成的。棱镜ABC的光轴平行于AB,而棱镜ADC的光轴垂直于图截面。方解石对o光和e光的折射率分别为n=1.658,ne=1.486。当自然光垂直AB入射时，问：(1)图中哪一条是o光，哪一条是e光？a为多少？(3)画出o光和e光的振动方向。(10分)解：(1)从已知条件可得，入射角为450,下边晶体的o(e)光到上边晶体时变为e(o)光，因此根据折射定律可得nsin450=nsin9oeensin450=nsin9eoosin9envsin9onsin450=onens