《光学》期末考试卷(A)

青海师范大学物理系—学年度第学期物理教育专业年级班《光学》考试试卷A姓名：_______________学号：_______________启用时间：200年月日题号一二三四五六总分分数一、填空（每空2分，共计40分）1一介质的折射率为，一束单色光在该介质中传播的距离为，则其光程为。nr2波长为的绿光投射到间距的双缝上，则在距双缝处的光屏nm500cmd022.0cm180上，两亮条纹顶点间的距离为。3在杨氏双缝干涉实验中，用一块折射率为15的玻璃片盖住其中的一条缝，发现第五级.明纹恰好位于中央零级明纹处，若入射波的波长为，则玻璃片的厚度为m7106。4迈克耳逊干涉仪的反射镜M2移动时，看到条纹移过的数目为个，设光是垂mm25.0909直入射的，则所用光源的波长为。5波长为的红光以入射角入射到厚度为的肥皂膜上，反射干涉条nm700030nm426纹为二级明纹，则肥皂的折射率为。6用单色光观察牛顿环，测得某一亮环的直径为，在其外边第五个亮环的直径为mm3，如果所用平凸透镜的曲率半径为，则此单色光的波长为mm6.4m03.1。7波长为的平面单色光照射到一个小圆孔上，若极点到观察点的距离为，则第nm450m1一半波带的半径为。8用每毫米内有刻痕的平面投射光栅观察波长为的钠光谱，当光垂直入射时，400nm589最多能观察到级光谱。9水面下深处有一点光源，如果水的折射率为，则水面光斑的半径为。hn10一个高的物体放在球面镜前处，所成的像为高的虚像，则该球面镜曲率cm5cm10cm1半径为。11平行放置的两个偏振片，偏振化方向的夹角为，如果偏振片都相对于平行于偏振化060方向的振动吸收为，则透射光与入射光（自然光）的强度之比为%10。12自然光由空气射向水面，当入射角=时，反射光为完全线偏振光。（水的折射率为）33.113对于的黄光，方解石的光、光的主折射率之差为，则四分之一nm590oe172.0波片的厚度为。14一束圆偏振光，垂直入射到一1/8波片上，则透射光的偏振态为。得分评卷人15如果两种颜色混合起来能够成为白光的话，则一种颜色称为另一种颜色的。16已知铯的逸出功为，现用波长为的紫外光照射，则光电子的初速度为ev88.1nm300。17一只灯泡，的辐射功率是可见光，假定可见光的平均波长为，则每W100%5nm500秒辐射的可见光光子的数目为。18如果一光子的能量等于一个电子的静能量的话，则该光子的动量为19一小球的质量为，速度为，则其德布罗意波长为。mv20在康普顿效应中，波长的偏移与散射物质以及入射光的波长无关，仅决定于二、计算题（60分）1白光形成的单缝衍射图样中，其中某一波长的第三个次最大与波长为的光波的第nm600二个次最大重合，求该光波的波长。（3分）2波长为的单色点光源离光阑，光阑上有一个内、外半径分别为、nm500m1mm5.0的透光圆环，接收点P离光阑，求P点的光强I与没有光阑时的光强I0之比。mm1m1（7分）3欲使由无限远发出的近轴光线通过透明球体并成像在右半球面的顶点处，该透明球体的折射率应为多少？（8分）得分评卷人4两片极薄的表玻璃，曲率半径分别为和，将两片表玻璃的边缘粘起来，形cm20cm25成内含空气的双凸透镜，把它置于水中，求其焦距为多少？（11分）5孔径都等于的两个薄透镜组成同轴光具组，一个透镜是会聚的，其焦距为，cm4cm5另一个是发散的，其焦距为，两个透镜中心间的距离为，对于会聚薄透前面cm10cm4处的一个物点，试问：cm6（1）哪一个透镜是有效光阑？（5分）（2）入射光瞳和出射光瞳的位置在哪里？入射光瞳和出射光瞳的大小各等于多少？（7分）6通过偏振片观察一束部分偏振光，当偏振片由对应透射光强度最大的位置转过，其060光强减为一半，试求这束部分偏振光中的自然光和线偏振光的强度之比以及光束的偏振度（7分）。7波长为的X射线被碳块散射，如从和入射角成的方向去观察散射辐射，试nm02.0090求（1）散射后X射线的波长；（2）反冲电子获得的能量；（3）反冲电子的动量与X射线的入射方向间的夹角。（12分）、《光学》考试试卷A答案及评分标准一、填空（每空2分，共计40分）1、。2。3、。4、。5、。6、。7、nrcm409.0cm4106nm55033.1nm3.590cm067.08、4。9、。10、。11、。12、。13、)1tan(sin1nhcm58008133.1arctancm5106.814、椭圆偏振光。15、互补色。16、。17、个。18、sm/109.85191026.1smkg/1073.22219、。20、散射角mvh二、计算题（60分）1解：单缝衍射的次最大满足：b)21k(sin设所求波长为，依题意得：1b600)212(b)213(1则：nm6.4286007512解：波带数目，透光圆环间露出的波带数目为：)11(02RrRkh310500)105.0()101(2)11)((9232302221RrRRkhh则点的振幅为：p131ka)aa(21A当光阑不存在时点的振幅为：p2aA10故光强之比为4)2a(aAA21212023解：依题意知：，srs2'由球面折射成像公式可得：rnnsnsn'''rnnrn''2故：2'n4解：依题意知：；；；cmr201cmr25233.121nn1n由薄透镜的物象公式：22111'2rnnrnnsnsn可求得物方焦距及像方焦距分别为：/（）=sfslim'1n2211rnnrnncm8.44/（）=2''limnsfs2211rnnrnncm8.445解：（1）将凹透镜对凸透镜成像，由于物在右方，故：2L1L，。代入高斯公式得：，成像的高度为：cms4cmf5cmsfsfs20'''cmyssy204420''则凹透镜经凸透镜所成的像对物点所张的孔径角为：2L1L''30'221135arctan62arctan02'''syuL凸透镜对物点所张的孔径角为：1L'261831arctan62arctan01yuL由于，所以凸透镜为同轴光具组的的有效光阑。12'LLuu1L（2）凸透镜为入射光瞳，其直径为。凸透镜经凹透镜成的像为出射1Lcm41L2L光瞳，其位置及大小可分别计算如下：'s'y把、代入高斯公式得：cms4cmf10'cmsfsfs857.2'''由横向放大率公式可得出出射光瞳的直径为：cmyssy857.2''6解：部分偏振光相当于自然光和线偏振光的叠加。设自然光的强度为，线偏振光的nI强度为。当偏振片处于使透射光的强度为最大位置时，透过偏振片的线偏振光的强pI度仍然为，而透过偏振片的自然光的强度为，即透射光的强度为pI2/nI。偏振片转过后，透射光的强度变为21npIIIo60。24260cos2npnpIIIIIo依题意：，即。从而得：212II2npII)24(2npII1pnII该部分偏振光的最大光强为，该部分偏振光的最小光强为maxInnpIII232，则其偏振度为：minI2nI21minmaxminmaxIIIIP7解：（1）散射后X射线波长的改变为：。故散射后Xnmcmho0024.02sin22射线波长的波长为nmnmnm0224.00024.002.0'（2）根据能量守恒，反冲电子获得的能量就是入射光子与散射光子的能量之差，E即：JhchcE16107.10'（3）根据动量守恒得：，cosePhsin'ePh故：12122'22'231044.4)(smkghPe即：753.0cosePh'9410