光学期末卷与答案

...下载可编辑.邯郸学院2009-2010学年第一学期2008级物理学、应用物理学专业本科期末考试试卷(A)课程名称：光学任课教师：史淑惠考试时间：120分钟考试性质（学生填写“√”）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（）题号一二三四总分满分18181450100得分阅卷人复核人一、选择题（每小题3分，共18分）1、一光束通过衍射光栅构成夫琅和费衍射，当光栅在光栅所在平面上沿刻线的垂直方向上作微小移动，则衍射图样：（）A、作与光栅移动方向相同方向的移动B、作与光栅移动方向相反方向的移动C、中心不变，衍射图样变化D、没有变化2、迈克耳逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率n，厚度为h的透明介质片，放入后，两光束的光程差改变量为：（）A、2（n-1）hB、2nhC、nhD、（n-1）h3、波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，要使反射光线得到增加，薄膜的厚度应为：（）A、4B、n4C、2D、n24、．屏上得到单缝夫琅和费衍射图样，当入射光波长变大时，中央最大值的宽度：（）A、变小B、变大C、不变5、晴朗的天空所以呈浅兰色，清晨日出或傍晚日落的晨曦和晚霞呈现红色，其原因为：（）A、太阳光被大气所吸收B、太阳光被大气所色散C、太阳光被大气所偏振D、太阳光被大气所散射6、左旋圆偏振光垂直通过2波片后，其出射光的偏振态为：（）A、右旋椭圆偏振光B、右旋圆偏振光C、左旋椭圆偏振光D、左旋圆偏振光二、填空题（每题3分，共18分）1、在空气中频率为5×1014Hz的单色光进入某种透明介质后波长变为4000Ǻ，则此介质的折射率为，光在介质内的频率为。2、用迈克耳逊干涉仪测微小的位移，若入射光的波长λ=5.893×10-7m，当动臂反射镜移动时，干涉条纹移动了2048条，反射镜移动的距离d=m。3、设某远视眼的近点为1.25m，他应戴的凸透镜的度数是。4、在单轴晶体中光矢量振动方向垂直于主截面的光称，平行于主截面的光称。5、显微镜物镜的横向放大率为45倍，目镜的视角放大率（即放大本领）为10倍，则显微镜的放大本领为倍。6、有两个偏振片平行共轴放置，偏振化方向的夹角为30°，光强度为I的自然光垂直入射，则经过第二个偏振片光强变为。三、作图题（每小题7分，共14分）1、已知空气中薄透镜的焦点，作出物点P的象。2、作出方解石晶体内o光和e光的波面和传播方向。满分18得分满分30得分满分14得分...下载可编辑.四、计算题（1、2每小题15分，3、4每小题10分，共50分）1、有一玻璃球，折射率1.5，半径为R，置于空气之中。问(1)物在无限远时经过球成像于何处?(2)物体在球前1.5R处，求像的位置及横向放大率。2、在杨氏双缝干涉实验中，(1)波长为632.8nm的激光射在缝的间距为0.022cm的双缝上。求距缝180cm处的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距；(2)若缝的间距为0.45cm，距缝120cm的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距为0.015cm，求光源的波长并说明是什么颜色的光。3、波长为0.6μm的一束平行光垂直照射在宽度为20μm的单缝上，透镜焦距为20cm，求(1)零级夫琅和费衍射斑的半角宽度和线宽；(2)若缝宽缩小到8μm，问第三级极小到中央的距离。4、使自然光通过两个透光方向成60°角的偏振片，透射光强为原光强的多少?满分50得分...下载可编辑.邯郸学院2009-2010学年第一学期2008级物理学、应用物理学专业本科期末考试试卷（B）课程名称：光学任课教师：史淑惠考试时间：120分钟考试性质（学生填写“√”）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（）题号一二三四总分满分18181450100得分阅卷人复核人一、选择题（每小题3分，共18分）1、杨式双缝实验装置中，光源的波长为6000Ǻ。两狭缝的间距为2mm。在离缝300cm的一光屏上，观察到干涉图样的明条纹的间距为：（）A4.5mmB4.1mmC3.1mmD0.9mm2、将折射率为n1=1.5的有机玻璃浸没在油中，而油的折射率为n2=1.10，则临界角ic为：（）A、sin-1（1.10/1.50）B、1.10/1.50C、1.50/1.10D、cos-1（1.10/1.50）3、一菲涅耳波带片包含16个半波带，外半径ρ16=32mm，中央的第一个半波带的半径ρ1等于：（）A、16mmB、8mmC、4mmD、2mm4、含有兰、绿、黄、红颜色的一束光照射到一衍射光栅上，偏离中心象最远的光是：（）A、兰B、绿C、黄D、红5、自然光通过尼科耳棱镜后，出射光为：（）A、圆偏振光B、部分偏振片C、振动面垂直于棱镜主平面的线偏振光D、振动面平行于棱镜主平面的完全偏振光6、光电效应中的红限依赖于：（）A、入射光的强度B、入射光的频率C、金属的逸出功D、入射光的颜色二、填空题（每小题3分，共18分）1、一平凸透镜放在一平晶上，以波长λ=5.893×10-7m的单色光垂直照射其上，测量该装置的牛顿环，测得从中央数起第k亮环的弦长为kL=3103m，第k+5亮光环弦长5kL=3106.4m，则平凸透镜的球面半径R=m。2、深度为h的水(n=4/3)杯底有一点物，人站在上面垂直向下看到点物的深度是。3、真空中光速为c，介质中光速为v，介质的折射率为，在介质中通过距离l的光程是。4、按光源和光源到障碍物的距离的不同将衍射分为两类，如果光源和光屏距障碍物都很远，这种平行光的衍射称为衍射，如果光源和光屏距障碍物为有限，称为衍射。5、将两个偏振片布置为起偏器和检偏器，它们的透振方向之间的夹角为30°，今以强度为I0的自然光正入射起偏器，则透过检偏器的光强为。6、在光栅衍射中，若a+b=3a=8.0×10-6m,当用λ=7.0×10-7m的红光垂直照射时，单缝衍射中央亮纹区出现的衍射明纹数为。三、作图题（每小题7分，共14分）1、已知空气中薄透镜的焦点，作出物点P的象。2、作出方解石晶体内o光和e光的波面和传播方向。满分18得分满分18得分满分14得分...下载可编辑.四、计算题（1、4每小题10分，2、3每小题15分，共50分）1、一个1.2cm高的物体，放在离凹球面镜前0.05m处，凹球面镜的曲率半径为0.20m，试确定像的位置和性质。2、在牛顿环实验中，透镜的曲率半径为50m，而透镜的直径为20cm，使用的光波波长为589nm。问：(1)在空气中可以产生多少个环形干涉条纹?(2)把透镜与玻璃板之间充以水(n′=1.33)时，可以产生多少个环形干涉条纹?(设透镜凸面与平板玻璃为良好接触)3、已知平面透射光栅狭缝的宽度mmb310582.1，若以波长nm8.632的He-Ne激光垂直入射在此光栅上，发现第四级缺级，会聚透镜的焦距为1.5m，试求：(1)屏幕上第一级亮条纹与第二级亮条纹的距离；(2)屏幕上所呈现的全部亮条纹数。4、波长λ=5.893nm的一束左旋圆偏振光垂直入射到5.141×10-14cm厚的方解石波晶片上，试问透射光束具有什么样的偏振态。已知no=1.65836，ne=1.48641。满分50得分...下载可编辑.2383421mfl22102.103.0102222022bj邯郸学院2009-2010学年第一学期2008级物理学、应用物理学专业本科期末考试（A）答案及评分标准课程名称：光学任课教师：史淑惠时间：120分一、选择题（每选3分，共18分）1、D2、A3、B4、B5、D6、B二、填空题（每小题3分，共18分）1、1.55×1014Hz2、410034.63、3204、o光e光5、4506、I83三、作图题（每小题7分，共计14分）四、计算题（15＋15＋10＋10分,共50分）1、解：已知n1=1.0，11n=1.5，12n=1.0，r1=R，r2=-R。(1)物在无限远时，对第一折射面，s1=∞Rs0.15.10.15.11即Rs31同样，对第二折射球面s2=s′1-2R=R，有RRs5.115.112即22Rs（5分）无限远处的物体将成像于球外离第二折射表面0.5R处，此即球的第二焦点。(2)物在球前1.5R处，s1=-1.5R，由第一折射球面，有RRs0.15.15.10.15.11即Rs9145.15.190.111111RRsnsn对于第二折射球面，RRRdss112912RRs5.11115.112,Rs4112（5分）83110.14115.122222RRsnsn总的横向放大率形成倒立的放大的实像。（5分）2、解：(1)根据题中给的已知条件，λ=632.8×10-9m，d=0.022×10-2m，r0=180×10-2m，代入公式(4-14)（7分）cmdry52.0108.63210022.0101809220(2)已知d=0.45cm,r0=120cm,y=0.015cm(4-14)推nmyrd5.562015.012045.00(黄光)（8分）3、解：(1)λ=0.6μmb=20μmf=20cm根据公式可知零级夫琅和费衍射斑的半角宽度屏上中央零级条纹的线宽度根据公式得（5分）(2)若缝宽缩小，则条纹向外扩展，条纹宽度变大，根据(5-19)式jbsin其中b′=8μmλ=0.6μmj=3rad225.086.03sin'3'3cmfl5.4225.020'3/3...下载可编辑.0202128160cos21cosIIII（5分）4、解：设自然光光强为0I，自然光通过第一个偏振片后光强为1I则（5分）0121II由题意，第一偏振片出射的光是平面偏振光，振动方向与P1相同。并与P2夹角为60°，根据马吕斯定律：通过第二个偏振片的光强2I为（5分）邯郸学院2009-2010学年第一学期2008级物理学、应用物理学专业本科期末考试（B）答案及评分标准课程名称：光学任课教师：史淑惠时间：120分一、选择题（每选3分，共计18分）1、D2、A3、B4、D5、D6、C二、填空题（每小题3分，共计18分）1、1.03m2、h433、VClVC4、远场衍射（夫琅禾费衍射）近场衍射（菲涅尔衍射）5、083I6、3三、作图题（每小题7分，共计14分）四、计算题（共计50分）1、解：光线自左向右进行，如图1-19所示，s=-0.05m,r=-0.20msrs12105.0120.02ms10.010.01根据符号法则判定，像在O点右侧距O点0.10m处，横向放大率（5分）205.010.0ssyy像是正立的放大的虚像，像的大小y′得myy024.0012.02（5分）2、解：根据牛顿环亮环半径公式得Rjr212j=0，1，2，3…(1)5.3321`10510589121272Rrj（7分）亮纹的最大级次为33级，有34个完整的亮纹。(2)装置放在水中7.4421`10510589133.1212722Rnrj亮纹的最大级次为44级，出现45条完整的亮环。（8分）3、解：(1)设透射光栅中相邻两缝间不透明部分的宽度均等于a，光栅常数d=a+b，当d=4b时，级数为±4，±8，±12，…的谱线都消失，即缺级，故光栅常数d为：d=4b=6.328×10-3mm...下载可编辑.由光栅方程可知第一级亮条纹与第二级亮条纹距中央亮条纹的角距离(即衍射角)分别为：dd2sin,sin21若会聚透镜的焦距为f′，则第一级亮条纹与第二级亮条纹距中央亮条纹的线距离分别为：2211','tgfxtgfx当θ很小时，，则，dfxdfx2','21（5分）在屏幕上第一级与第二级亮条纹的间距近似为150010328.610632