光学教程考试练习题及答案

光学教程考试练习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在杨氏双缝干涉实验中，若在一缝的光路中插入一块薄玻璃片，则干涉条纹将（）A.条纹间距变大B.条纹间距变小C.条纹整体平移D.条纹消失答案C解析插入玻璃片使该路光的光程增大，零级条纹向未插片的缝一侧移动，条纹间距不变，表现为条纹整体平移。2.两束光发生干涉的必要条件不包括（）A.频率相同B.振动方向相同C.相位差恒定D.振幅相等答案D解析相干条件为频率相同、振动方向相同、相位差恒定，与振幅大小无关。3.用反射光观察牛顿环时，中心处是（）A.亮斑B.暗斑C.半明半暗D.无法确定答案B解析中心处空气膜厚度为零，但光从空气到玻璃反射时存在半波损失，两束反射光的光程差为λ/4.自然光以布儒斯特角入射到两种介质界面时，反射光为（）A.自然光B.部分偏振光C.线偏振光D.圆偏振光答案C解析以布儒斯特角入射时，反射光中平行于入射面的振动分量为零，反射光为振动方向垂直于入射面的完全偏振光。5.光栅方程dsinθ=A.透光缝的宽度B.光栅的总宽度C.光栅常数D.透镜的焦距答案C6.强度为I0的线偏振光通过偏振化方向与其振动方向夹角为θA.IB.IC.ID.I答案B解析由马吕斯定律，透射光强I=7.在劈尖干涉中，相邻两条明纹对应的空气膜厚度差为（）A.λB.λC.λD.2答案B解析相邻明纹对应的光程差变化一个波长，对应空气膜厚度变化λ/8.望远镜的最小分辨角取决于（）A.目镜的焦距B.物镜的焦距C.物镜的口径D.放大倍数答案C解析由瑞利判据，最小分辨角θ=1.22λ9.光发生全反射的条件是（）A.光从光疏介质射向光密介质，入射角大于临界角B.光从光密介质射向光疏介质，入射角大于临界角C.光从光疏介质射向光密介质，入射角小于临界角D.光从光密介质射向光疏介质，入射角小于临界角答案B10.在迈克尔逊干涉仪中，观察到干涉条纹移动了N条，则反射镜移动的距离为（）A.NB.NC.2D.N答案B解析反射镜移动Δd时，两臂光程差变化2Δd，条纹移动条数N二、填空题（每题2分，共20分）1.折射率为n的介质中，光速v=答案c2.杨氏双缝干涉中，相邻明条纹间距Δx与缝间距d、缝屏距离D、波长λ的关系为Δ答案D3.光程等于光在介质中通过的几何路程与该介质______的乘积。答案折射率4.光从光疏介质射向光密介质反射时，反射光产生π的相位突变，相当于附加光程差为______。答案λ5.布儒斯特定律的数学表达式为tani答案n6.一束自然光通过理想偏振片后，透射光强为入射光强的______。答案17.光栅常数d表示相邻两缝______之间的距离。答案对应点（中心）8.瑞利判据指出，当一个爱里斑的中心与另一个爱里斑的______重合时，两物点刚好能分辨。答案第一暗环（第一极小）9.单缝夫琅禾费衍射中，中央明条纹的宽度约为其他明条纹宽度的______倍。答案2解析中央明条纹宽度对应±110.光的干涉和衍射现象表明光具有波动性，光的偏振现象表明光波是______波。答案横三、简答题（每题5分，共20分）1.什么是相干光？产生相干光的必要条件有哪些？答案能够产生稳定干涉现象的两列光称为相干光。相干条件为：(1)频率相同；(2)振动方向相同；(3)相位差恒定。2.什么是半波损失？发生半波损失的条件是什么？答案光在界面反射时，反射光与入射光之间产生π的相位突变，相当于光程增加或减少半个波长，称为半波损失。其发生条件是光从光疏介质（折射率较小）射向光密介质（折射率较大），并在界面上反射。3.简述自然光、线偏振光与部分偏振光的区别。答案自然光的光矢量在垂直于传播方向的平面内沿各方向振动，振幅相等且相位无固定关系；线偏振光的光矢量只沿一个固定方向振动；部分偏振光的光矢量在某一方向振动占优势，其他方向振动较弱，可视为自然光与线偏振光的叠加。4.写出单缝夫琅禾费衍射的暗纹条件，并说明中央明纹半角宽度的表达式。答案暗纹条件为asinθ=kλ（k四、计算题（每题10分，共40分）1.在杨氏双缝实验中，双缝间距d=0.2mm，缝屏距离D=(1)求相邻明条纹的间距；(2)若在一缝前插入厚度e=5 解析(1)相邻明条纹间距为Δ(2)插入玻璃片后，两缝到屏上某点的附加光程差为Δ零级明纹移动到使附加光程差被原光程差抵消的位置，移动的条纹数为N零级明纹向未插玻璃片的缝一侧移动5个条纹间距。答案：(1)Δx2.利用空气劈尖测量细丝直径。将两块平面玻璃板一端接触，另一端夹入待测细丝，玻璃板长度L=10cm。用波长(1)相邻明纹间距；(2)劈尖夹角；(3)细丝直径。解析(1)10条明纹之间有9个间距，故相邻明纹间距为l(2)空气劈尖中相邻明纹对应的厚度差为λ/θ(3)细丝直径h答案：(1)l=0.467mm；(2)θ=3.一光栅的光栅常数d=1.0×10−(1)求能看到的最大衍射级次；(2)求第一级主极大的半角宽度。解析(1)由光栅方程dsinθ=k(2)光栅总缝数为N第一级主极大角位置满足sin主极大半角宽度为Δ答案：(1)kmax=204.自然光依次通过两个偏振化方向夹角为60∘的偏振片后，透射光强为I(1)求入射自然光的光强