2008-2009-1《光学》B卷参考答案

共5页，第页12008—2009学年第一学期《光学》试卷B卷参考答案一．填空题（35分）1.（4分）当光线沿着和原来相反的方向传播时，其路径_与原来传播路径相反_____，这称为光的_可逆性原理________。2.（2分）一个点光源发出的光线经过一个光学系统后形成一束发散的同心光束，则这个点光源经过这个光学系统后所成的像是实像还是虚像？__虚像_______3.（2分）用焦距和物像距表示的放大率公式为________''fsfs__________。4.（3分）一部分线偏振光，光强的最大值是IM，最小值是Im，则部分偏振光的偏振度为_MmMmIIII__。5.（4分）光衍射的两种实验装置是___菲涅耳衍射装置______和_夫琅禾费衍射装置___________________，它们的区别在于___菲涅耳衍射是光源和接收屏距离衍射屏有限远，___夫琅禾费衍射是光源和接收屏距离衍射屏无限远_____。6.（4分）一波带片由20个半波带组成，其中偶数带被遮挡，轴上点的光强是光未受遮挡时光强的__400________倍。7.（3分）一束部分偏振光由光强比为2:8的线偏振光和自然光组成，这束部分偏振光的偏振度为___3：10___________8.（3分）一束正左旋椭圆偏振光经过半波片后其偏振状态为__正右旋椭圆偏振光。9.（4分）一束自然光通过一个偏振片后光的强度是原来的___一半_____，如何检验一束自然光和一束圆偏振光？___另其分别经过一个四分之一波片和一个偏振片，转动偏振片，有消光现象的是圆偏振光_______________________________10.(2分)多光束干涉和两光束等顷干涉条纹的区别主要是____多光束干涉条纹很细锐__。11.(4分)球面单色光波波函数的形式：振幅_____与场点到光源的距离成反比__________共5页，第页2位相___与场点到光源的距离的副值成正比_______________________________。二．简答题（10分）在两个独立的点光源共同照明区域内的某点能否产生稳定的干涉现象，通过产生干涉的相干条件进行说明。答：不能，由于产生稳定干涉条纹的相干条件之一为：在场点处具有稳定的位相差，由于普通光源的发光特点是场点的位相具有不确定性，因而两个独立点光源照明空间内各点处位相差不稳定，不能满足相干条件，因而不能产生稳定的干涉条纹。三．计算题（55分）1.（15分）一光学系统由一焦距为5cm的凹透镜L1和一5cm的凸透镜L2组成，L2在L1右5cm处，在L1左方15cm处放置一傍轴小物，用公式法求经此光学系统后所成像的位置，像的虚实，像的放缩和像的倒正,并作出光路图。（作图5分）解：公式法：a.第一次成像'111111ssf其中；1s=15cm，1f=-5cm'111115()114scmfs虚像……………………….（2分）放大率：'11115s14Vs154（缩小的虚像）……………………….（2分）b.第二次成像：22'2111fss其中2s=15/4+5=35/4cm，2f=5cm'222135()113scmfs实像……………………….（2分）共5页，第页3放大率：'35s43V35s34２２２倒立、放大的实像……………………….（2分）最后总放大率：12141433VVV是倒立，缩小的实像，缩小到了原来的1/3。……………………….（2分）2.（15分）波长500nm的单色平行光正入射到双孔平面上，已知双孔间距为0.5mm，在双孔屏另一侧5cm处放置一像方焦距为5cm的理想薄透镜L，并在L的像方焦面处放置接收屏，求：（1）干涉条纹间距等于多少？（2）将透镜往左移近双孔2cm，接收屏上干涉条纹间距又等于多少？解：（1）由于小孔位于凸透镜的物方焦面上，因此通过小孔的光线经透镜后将会转化为两束平行光，这是两束平行光的干涉问题。由平行光的干涉可知，干涉条纹间距为：12sinsinx……………………….（2分）由题意，=500nm，1sin2tf，2sin2tf，其中t=0.25mm，f=5cm。……………………….（2分）可得：12sinsinx=50μm……………………….（2分）（2）设将透镜往左移近双孔后，小孔经透镜后所成的像到屏幕的距离为D，小孔像与物之间的放大率为V，根据透镜成像的高斯公式可得，'111ssf，……………………….（2分）其中s=5-2=3cm，f=5cm，可得：s‘=-7.5cm……………………….（2分）放大率为's7.5V2.5s3２……………………….（2分）因而所求解的问题转化为一杨氏实验问题，两小孔距屏幕为D=7.5+7=14.5cm，两小孔之间共5页，第页4的距离为t=0.5*2.5=1.25mm，根据两束同心光束干涉的干涉条纹间距公式可得：'/xDt=14.5*500nm/1.25=58μm……………………….（3分）3.(12分)若光栅的宽度为10cm，每毫米内有500条缝，在波长为632.8nm的单色光正入射的情况下，试求第一级和第二级谱线的半角宽度。解：谱线半角宽度的公式为：cosNd……………………….（3分）由题意，d=1/500mm，N=100500=50000，……………………….（2分）对于第一级谱线：1sind，对于第二级谱线2sin2d，………………….（4分）则221cos/0.948dd，221cos4/dd0.775所以第一级和第二级谱线的半角宽度为：516.67510，528.1610……………………….（3分）4（13分）如何获得线偏振光，左旋圆偏振光和左旋正椭圆偏振光？答：1.线偏振光的获得：让自然光垂直入射一偏振片，出射光为振动矢量沿透振方向的线偏振光。……………………….（2分）2.获得左旋圆偏振光的方法有二种：（1）让一束自然光垂直射入一偏振片和一/4片组成的系统，偏振片透振方向与波晶片光轴方向之间的夹角为-45o（迎着光射来的方向看去），出射波晶片的光为左旋圆偏振光。……………………….（3分）（2）让一束自然光垂直射入一偏振片，一/4片和一/2片组成的系统，/4片放置在偏振片和/2片之间，偏振片透振方向与波晶片光轴方向之间的夹角为45o（迎着光射来的方向看去），出射/2片的光为左旋圆偏振光。……………………….（3分）3.获得左旋正椭圆偏振光的方法：（1）让一束自然光垂直射入一偏振片和一/4片组成的系统，偏振片透振方向与波晶片光轴方向之间的夹角为90o—180o之间且不等于135o（迎着光射来的方向看去），出射波晶片共5页，第页5的光为左旋圆偏振光。……………………….（3分）（2）让一束自然光垂直射入一偏振片，一/4片和一/2片组成的系统，/4片放置在偏振片和/2片之间，，偏振片透振方向与波晶片光轴方向之间的夹角为0o—90o之间且不等于45o（迎着光射来的方向看去），出射波晶片的光为左旋圆偏振光。………………（2分）