大連水產(chǎn)學(xué)院2006至2007學(xué)年第一學(xué)期期末考試光學(xué)試題《

光學(xué)

》試

題題號一二三1三2三3三4三5三6三7三8四五總

分得分

說明：本試卷共

4

頁，五

道大題，滿分為100分，請考生仔細(xì)檢查，以免漏答。得

分一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）1．波長為400nm和800nm的兩條譜線的瑞利散射強(qiáng)度之比為：（A）2

（B）16

（

C）4

（

D）32

［

］2．全息照片記錄的是(A)

被拍照物體表面光波光強(qiáng)的分布．(B)

拍照物體表面光波相位的分布．(C)

物光與參考光的干涉圖樣．(D)

被拍照物體的像．(E)

被攝物體的倒立實(shí)像．

［

］3．一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃,則：(A)反射光束是垂直于入射面振動(dòng)，而透射光束平行于入射面振動(dòng)，并都為線偏光.(B)反射光束是平行于入射面振動(dòng)的線偏振光，而透射光束是部分偏振光.(C)反射光束是垂直于入射面振動(dòng)的線偏振光，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.［

］4．在單縫夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，若增大縫寬，其他條件不變，則中央明條紋(A)

寬度變小.(B)

寬度變大.(C)

寬度不變，且中心強(qiáng)度也不變.(D)

寬度不變，但中心強(qiáng)度變小．

［

］5．僅用一個(gè)偏振片觀察一束單色光時(shí)，發(fā)現(xiàn)出射光存在強(qiáng)度為最大的位置（標(biāo)出此方向MN），但無消光位置．在偏振片前放置一塊四分之一波片，且使波片的光軸與標(biāo)出的方向MN平行，這時(shí)旋轉(zhuǎn)偏振片，觀察到有消光位置，則這束單色光是(A)

線偏振光．

(B)

橢圓偏振光．(C)

圓偏振光.

（D）

自然光.得分二、填空題（每小題3分，共24分）1．能量為2電子伏特的光子頻率為

。（e=1.6×10-19C，）2.一束單色光波在折射率為n的介質(zhì)中由A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，位相改變了2π，問光程改變了_______________________。３．光柵衍射中，欲使雙縫夫瑯禾費(fèi)衍射的中央峰內(nèi)恰好含有11條干涉條紋，則縫寬和縫間距需要滿足什么條件______________________。４．用波長λ=632.8nm的光源照明邁克耳孫干涉儀測量長度時(shí)，發(fā)現(xiàn)一鏡移動(dòng)一段距離后，干涉條紋移動(dòng)2000條，這段距離為______________mm。５．如圖所示的劈形薄膜，當(dāng)上表面BB’平行地向上移動(dòng)時(shí)，條紋將向

移動(dòng)。6．用波長為l的單色光垂直照射折射率為n2的劈形膜,各部分折射率的關(guān)系是n1＜n2＜n3．觀察反射光的干涉條紋，從劈形膜尖開始向右數(shù)第5條明條紋中心所對應(yīng)的厚度e＝____________________．7．一束單色線偏振光沿光軸方向通過厚度為l的旋光晶體后，若旋光晶體對該光的旋光率為a，則線偏振光的振動(dòng)面發(fā)生，旋轉(zhuǎn)的角度的表示式為_________．8.激光器的基本結(jié)構(gòu)包括三部分，即________________、______________和__________________．三、計(jì)算題（8小題，共56分）得

分1.

(本題6分)若空氣中一均勻球形透明體能將平行光束會(huì)聚于其背面的頂點(diǎn)上，此透明體的折射率應(yīng)等于多少？得

分2.

(本題6分)用波長為632.8nm的激光束測量單縫寬度，若測得中心附近兩側(cè)第五個(gè)極小間的距離為6.3cm，縫與屏的距離為5m，試求縫寬？得

分３．(本題6分)用K9玻璃（n=1.5136）制成He-Ne激光腔上的布儒斯特片。問窗片的法線與激光軸夾角應(yīng)為多大？得

分4．(本題6分)楊氏干涉的應(yīng)用之一是測氣體的折射率，其原理性結(jié)構(gòu)如下圖所示。在S1后面放置長度為l的透明容器，當(dāng)待測氣體注入容器而將空氣排出的過程中，接收屏上的干涉條紋就會(huì)移動(dòng)。由干涉條紋移動(dòng)的數(shù)目可以推知待測氣體的折射率。設(shè)待測氣體的折射率為nx，且大于空氣的折射率n0。如果充入的氣體為氯氣，l=2.0cm，條紋移動(dòng)的數(shù)目Δm=20，光波波長λ=589.3nm，空氣的折射率n=1.000276，問（1）干涉條紋如何移動(dòng)？（2）待測氯氣的折射率是多少？得

分5．(本題8分)在兩個(gè)正交偏振片之間插入第三個(gè)偏振片，自然光依次通過三個(gè)偏振片。求：（1）當(dāng)最后透過的光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的時(shí)，插入偏振片的方位角；（2）為使最后透過的光強(qiáng)為零，插入的偏振片應(yīng)如何放置？（3）能否找到插入偏振片的合適方位，使最后透過的光強(qiáng)為入射自然光強(qiáng)的？得

分6．(本題8分)一塊平面透射光柵，在1mm內(nèi)有500條狹縫，現(xiàn)對鈉光譜()進(jìn)行觀察。試求：當(dāng)光束垂直入射到光柵上時(shí)，最多能看到幾級光譜？（2）當(dāng)光束以30°角入射時(shí)，情況如何？得

分7．(本題8分)光電管的陰極用逸出功為A

=2.2eV的金屬制成，今用一單色光照射此光電管，陰極發(fā)射出光電子，測得遏止電勢差為|

Ua

|=5.0V，試求：(1)

光電管陰極金屬的光電效應(yīng)紅限波長；(2)

入射光波長．（普朗克常量h

=6.63×10-34

J·s，

基本電荷e

=1.6×10-19

C）得

分8．(本題8分)在通常亮度下，人眼瞳孔直徑約為3mm，若視覺感受最靈敏的光波長為550nm(1nm=10-9m)，試問：(1)

人眼最小分辨角是多大？(2)

在教室的黑板上，畫的等號的兩橫線相距2mm，坐在距黑板10m處的同學(xué)能否看清？（要有計(jì)算過程）得

分四、作圖(本題5分)一束平行的自然光從空氣中垂直入射到方解石上，方解石（負(fù)晶體）的光軸在紙面內(nèi)，方向如圖所示，試用惠更斯作圖法示意地畫出方解石中折射線的方向，并標(biāo)明o光和e光及其光矢量振動(dòng)方向．得

分五、簡答題（5分）實(shí)驗(yàn)中常用半波片改變圓偏振光和橢圓偏振光的光矢量旋轉(zhuǎn)方向。試說明理由，并指出半波片應(yīng)如何放置？大連水產(chǎn)學(xué)院

2006

—2007

學(xué)年第

一

學(xué)期《光學(xué)》試卷標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)命題教師：楊桂娟

所在院（系）：

理學(xué)院考試專業(yè)班級：應(yīng)用物理專業(yè)2005級1~2班一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10分）1、B

，2

、

C，3、

C，4、

A

，5

、

B二、填空題（每小題3分，共24分）1．

2．3．4.

0.63mm5.

向下移動(dòng)6．

7.Df

=

a

l8.

工作物質(zhì)、激勵(lì)能源、光學(xué)諧振腔三、計(jì)算題(56分)1.(6分)解設(shè)球體的半徑為R據(jù)題意球面的焦距f=2R由

3分有

以n=1代入，得

6分2.(6分)解：激光束入射到單縫上可視為平行光入射，在縫后5m接收，這是夫瑯禾費(fèi)衍射。單縫夫瑯禾費(fèi)衍射，產(chǎn)生極小值的條件為m=±1，±2…

3分據(jù)題意：

∴

6分3．(6分)解窗片法線與激光軸間的夾角應(yīng)為光從空氣入射到窗片上的布儒斯特角。4．(6分)解

(1)條紋向上移動(dòng)。

2分(2)，

4分=1.000276+0.0005893=1.00086536分5.(8分)解據(jù)題意：設(shè)第三個(gè)偏振片與第一和第二個(gè)偏振片的透光軸夾角分別為θ和，則透過三個(gè)偏振片后的光強(qiáng)為：3分（1）若出射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的，則，θ=45°

5分（2）若I=0，則，θ=0或90°

7分（3）若，，這是不可能的，即無論θ為何值，都不會(huì)有

8分6.(8分)解據(jù)題意有：當(dāng)光垂直入射時(shí)1分取整數(shù)34分當(dāng)光以30°角入射時(shí)（取整數(shù)）

6分答：光線垂直入射時(shí)最多能看到第3級光譜光線以30°角時(shí)最多能看到第5級光譜。

8分7.(8分)解：(1)

由

得

5.65×10-7

m

=565nm4分(2)

由

,

得

1.73×10-7

m

=173nm8分8.(8分)解：(1)

已知

d

=

3mm，=550nm，人眼的最小分辨角為：2.24×10-4

rad4分(2)

設(shè)等號兩橫線相距x

=

2mm時(shí)，人距黑板l剛好看清，則l

=

Dx

/

q

=

8.9m

6分所以距黑板10m處的同學(xué)看不清楚．

8分四.作圖題(5分)圖．

評分標(biāo)準(zhǔn)：(1)

e光，o光波面：橢球面包圍球面

1分兩波面在通過其中心的光軸上相切

1分(2)

折射線：o