光學試卷及答案

1、_級 _系 _專業(yè) _班 姓名_ 學號_密封線_邯鄲學院2010-2011學年第一學期 2009級物理學、應用物理學專業(yè)本科期末考試試卷(A)課程名稱： 光學 任課教師：史淑惠 考試時間： 120 分鐘考試性質(zhì)（學生填寫“”）：正?？荚嚕ǎ┚徔佳a考（）重修（）提前修讀（）題 號一二三四總分滿 分30201832100得 分閱卷人復核人滿分30得分一、填空題（每空2分，共30分）1、真空中光速為c，介質(zhì)中光速為v，介質(zhì)的折射率為 ，在介質(zhì)中通過距離的光程是 。2、光線在兩種不同介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生全反射的臨界角為ic ,當入射角為i,產(chǎn)生全反射的條件 且 。3、深度為h的水(n=4/3)杯底有一點

2、物，人站在上面垂直向下看到點物的深度是 。4、肥皂泡在陽光照射下呈彩色，這是屬于光的_現(xiàn)象。5、在單縫衍射的實驗中，改變?nèi)肷涞膯紊獾牟ㄩL，采取較長波長的單色光入射，則觀察到的衍射圖樣的中央明條紋寬度如何變化 。6、設某人的近點為50cm，他應戴的凸透鏡的度數(shù)是 。7、按光源和光源到障礙物的距離的不同將衍射分為兩類，如果光源和光屏距障礙物都很遠，這種平行光的衍射稱為 衍射，如果光源和光屏距障礙物為有限，稱為 衍射。8、在單軸晶體中光矢量振動方向垂直于主截面的光稱 ，平行于主截面的光稱 。9、光電效應中有無電子從金屬逸出取決于入射光的 。10、有兩個偏振片平行共軸放置，偏振化方向的夾角為30，光

3、強度為I的自然光入射，則經(jīng)過第一個偏振片光強變?yōu)?，第二個偏振片光強變?yōu)?。滿分20得分二、選擇題（每選2分，共20分）1、光學系統(tǒng)的虛物定義為：（ ）（A）發(fā)散入射同心光束的頂點 （B）會聚入射同心光束的頂點（C）發(fā)散出射同心光束的頂點 （D）會聚出射同心光束的頂點2、單球面折射系統(tǒng)的光心（光線通過該點方向不變）在哪里？（ ）（A）球面頂點 （B）球面的曲率中心（C）球面頂點與曲率中心的中點 （D）系統(tǒng)沒有光心。3、望遠鏡的放大本領為M，若將物鏡的焦距減小一半，則放大本領變?yōu)椋?） （A）M （B） M/2 （C） 2M （D） 4M4、日光照在窗玻璃上，從玻璃上、下表面反射的光迭加，看不見

4、干涉圖樣的原因是：（ ）（A）兩側(cè)光的頻率不同 （B）在相遇點兩光振動方向不同（C）在相遇點兩光的振幅相差太大 （D）在相遇點兩光的光程差太大5、用半波帶法研究菲涅耳圓孔衍射的結(jié)果說明，圓孔軸線上P點的明暗取決于（ ）（A）圓孔的大小 （B）圓孔到P點的距離（C）半波帶數(shù)目的奇偶 （D）圓孔半徑與波長的比值6、下列的說法哪一種是正確的：（ ）（A）自然光是單色光 （B）偏振光是單色光（C）非常光是部分偏振光 （D）尋常光是線偏振光7、強度為Io的線偏振光垂直通過一偏振片，當偏振光的振動方向與偏振片的透光方向夾角為時，透過的光強為：（ ）（A） （B） （C） （D）8、在楊氏雙縫實驗中，如果波

5、長變長，則：（ ）（A）干涉條紋間距變大 （B）干涉條紋間距變?。–）干涉條紋間距不變 （D）干涉條紋變紅9、下列什么現(xiàn)象說明光是橫波？（ ）（A）光的干涉現(xiàn)象 （B）光的衍射現(xiàn)象（C）光的色散現(xiàn)象 （D）光的偏振現(xiàn)象10、對衍射現(xiàn)象的定性分析，不正確的是（ ）（A）光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物發(fā)生彎曲傳播的現(xiàn)象（B）衍射花紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果（C）光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)（D）光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結(jié)論滿分18得分三、作圖題（每題6分，共18分）1、已知空氣中薄透鏡的焦點，作出物點P的象。2、圖中L為薄透鏡,水平橫線MM為主軸。ABC為已知的一條穿過這

6、個透鏡的路徑，用作圖法求出任一條光線DE穿過透鏡后的路徑。3、作出方解石晶體內(nèi)o光和e光的波面和傳播方向。滿分32得分四、計算題（每題8分，共32分）1、 一個焦距為10cm的薄凸透鏡與一焦距為-5cm的薄凹透鏡相距10cm，高為3mm的物體在凸透鏡前20cm處。求最后成像的位置、大小和性質(zhì)。2、在楊氏雙縫干涉實驗中，(1)波長為6328nm的激光射在縫的間距為0022cm的雙縫上。求距縫180cm處的光屏上所形成的相鄰兩個干涉條紋的間距；(2)若縫的間距為045cm，距縫120cm的光屏上所形成的相鄰兩個干涉條紋的間距為0015cm，求光源的波長并說明是什么顏色的光。 3、折射率分別為1.4

7、5和1.62的兩塊玻璃板，使其一端相接觸，形成6的尖劈。將波長為5500的單色光垂直投射在劈上，并在上方觀察劈的干涉條紋。(1) 試求條紋間距； (2) 若將整個劈浸入折射率為1.52的杉木油中，則條紋的間距變成多少? (3) 定性說明當劈浸入油中后，干涉條紋將如何變化?4、鈉黃光波長為5893。使用15cm長每毫米內(nèi)有1200條縫的光柵進行衍射，求(1)譜線中一級主極大的角位置；(2)各級主極大值的間隔；(3)第一級主極大值的半角寬度。 邯鄲學院2010-2011學年第一學期 2009級物理學、應用物理學專業(yè)本科期末考試試卷(B)課程名稱： 光學 任課教師：史淑惠 考試時間： 120 分鐘考

8、試性質(zhì)（學生填寫“”）：正常考試（）緩考補考（）重修（）提前修讀（）題 號一二三四總分滿 分30201832100得 分閱卷人復核人滿分30得分一、填空題（每空2分,共30分）1、眼睛與物體PQ之間隔一塊折射率是1.5，厚度是30cm的玻璃板，則眼睛看到的像與原物相比靠近了 cm。2、光線在兩種不同介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生全反射的條件是 。3、設某近視眼的近點為1.25m，他應戴的凸透鏡的度數(shù)是 。4、光的相干條件 ， ， 。5、波長為550nm的單色光垂直投射在折射率分別為1.45和1.62的玻璃板構成的夾角是6分的尖劈上，在上方觀察劈的干涉條紋，條紋間距是 。6、用平行的單色光垂直照射不透明的小

9、圓板，在圓板后面的屏上發(fā)現(xiàn)圓形陰影的中心處有一個亮斑，這是光的_ _現(xiàn)象。7、光柵衍射實驗中，光柵常數(shù)為ab，縫數(shù)為N，兩相鄰主最大之間有 個最小， 個次最大。8、在單軸晶體中光矢量振動方向垂直于主截面的光稱 ，平行于主截面的光稱 。9、有兩個偏振片平行共軸放置，偏振化方向的夾角為30，光強度為I的自然光垂直入射，則經(jīng)過第二個偏振片光強變?yōu)?。10、顯微鏡物鏡的橫向放大率為45倍，目鏡的視角放大率（即放大本領）為10倍，則顯微鏡的放大本領為 倍。11、光電效應中有無電子逸出取決于入射光的 。二、選擇題（每選2分，共20分）1、光學系統(tǒng)的虛像定義為：（ ）（A）發(fā)散入射同心光束的頂點 （B）會聚

10、入射同心光束的頂點（C）發(fā)散出射同心光束的頂點 （D）會聚出射同心光束的頂點2、在球面反射的情況下物空間和像空間重合。在實物物距小于零的情況下，若像距小于零，那么成的像是（A）實像 （B）虛像 （C）實像或虛像 （D）不成像3、日光照在窗玻璃上，從玻璃上、下表面反射的光迭加，看不見干涉圖樣的原因是：（ ）（A）兩側(cè)光的頻率不同 （B）在相遇點兩光振動方向不同（C）在相遇點兩光的振幅相差太大 （D）在相遇點兩光的光程差太大4、鈉光（=589nm）垂直照射光柵,若與法線成450角觀察到第二級譜線，則光柵上每毫米的刻線數(shù)為（ ）（A）300 （B）500 （C）600 （D）9005、對衍射現(xiàn)象的定

11、性分析，不正確的是（ ）（A）光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物發(fā)生彎曲傳播的現(xiàn)象（B）衍射花紋圖樣是光波相互疊加的結(jié)果（C）光的衍射現(xiàn)象為光的波動說提供了有力的證據(jù)（D）光的衍射現(xiàn)象完全否定了光的直線傳播結(jié)論6、含有藍、綠、黃、紅顏色的一束光照射到一衍射光柵上，偏離中心象最遠的是（ ）（A）紅 （B）綠 （C）黃 （D）藍7、在菲涅耳圓孔衍射中，對軸線上P點只能露出5個菲涅耳半波帶，設每個半波帶對P點的振幅貢獻均為 ，則P點的合振幅為：（ ）（A）0 （B） （C）3 （D）58、下列的說法哪一種是正確的：（ ）（A）自然光是單色光 （B）偏振光是單色光（C）非尋常光是部分偏振光 （D）尋常

12、光是線偏振光9、一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，則: C （A）反射光的振動方向垂直于入射面，而透射光束的振動方向平行入射面并成為線偏光 （B）反射光的振動方向平行于入射面，而透射光束是部分偏振光 （C）反射光的振動方向垂直于入射面，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10、晴朗的天空所以呈淺蘭色，清晨日出或傍晚日晚日落的晨曦和晚霞呈現(xiàn)紅色，其原因為：（ ）（A）太陽光被大氣所吸收 （B）太陽光被大氣所散散（C）太陽光被大氣所偏振 （D）太陽光被大氣所色射滿分18得分三、作圖題（每題6分，共18分）1、已知空氣中薄透鏡的焦點，作出物點P的象。2、已知凹面鏡的焦距

13、，凹面鏡前有一物體PQ，求PQ的像。3、作出方解石晶體內(nèi)o光和e光的波面和傳播方向。滿分32得分四、計算題（每題8分，共32分）1、凸透鏡L1和凹透鏡L2的焦距分別為20.0cm和40.0cm，L2在L1右側(cè)40.0cm處。近軸小物體放在L1左側(cè)30.0cm，物高0.2cm。求其成像位置和性質(zhì)。2、在楊氏雙縫干涉實驗中，(1)波長為632.8nm的激光射在縫的間距為0.022cm的雙縫上。求距縫180cm處的光屏上所形成的相鄰兩個干涉條紋的間距；(2)若縫的間距為0.45cm，距縫120cm的光屏上所形成的相鄰兩個干涉條紋的間距為0.015cm，求光源的波長并說明是什么顏色的光。3、波長為54

14、6.1nm的平行光垂直地射在1mm寬的縫上，若將焦距為100cm的透鏡緊貼于縫的后面，并將光聚焦在屏上，問衍射圖樣的中央到（1）第一最小值； （2）第一最大值；（3）第三最小值的距離分別是多少？4、已知平面透射光柵狹縫的寬度b=1.58210-3 mm，若以波長=632.8nm的氦氖光垂直入射在這個光柵上，發(fā)現(xiàn)第四級開始有缺級現(xiàn)象，會聚透鏡的焦距為1.5m，求：（1）屏幕第一級亮條紋與第二級亮條紋的間距（2）屏幕上所呈現(xiàn)的全部亮條紋數(shù)邯鄲學院2010-2011學年第一學期 2009級物理學、應用物理學專業(yè)本科期末考試（A）卷答案及評分標準課程名稱： 光學 任課教師：史淑惠 時間： 120分一、

15、填空題（每空2分，共30分）1、 2、光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) 3、3h/4cm 4、薄膜干涉5、變寬 6、50度7、遠場 近場8、o光 e光9、頻率 10、0.5I ，0.375I二、選擇題（每題2分，共20分）1B 2B 3B 4D 5C 6D 7C 8A 9D 10D 三、畫圖題（每題6分，共18分）四、計算題(每題8分，共32分)1、解：由逐次成像法計算物體的成像情況 （1）f1/=10cm s1=-20cm y=3mm 由，代入數(shù) s1/=20cm，即物體經(jīng)凸透鏡成像在其右側(cè)20cm處。11 （3分） （2）f2/=-5cm s2=20cm-10cm=10cm 由，代入數(shù)據(jù)得，s2

16、/=-10cm 即物體經(jīng)凹透鏡成像在其左側(cè)10cm處，和凸透鏡的位置重合。 （3分） 21 121 最后象的位置在凹透鏡左側(cè)10cm處，大小是3mm，正立虛像。（2分）2、解：(1)根據(jù)題中給的已知條件，=632.810-9m，d=0.02210-2m，r0=18010-2m，代入公式(4-14) （4分） (2)已知d=0.45cm,r0=120cm,y=0.015cm，根據(jù)公式(4-14)(黃光) （4分）3、解：(1)兩片玻璃之間形開成空氣尖劈，n=1。根據(jù)公式 =0.158mm （3分） (2)浸入油中后 n=152 條紋間距x變?yōu)閙m （3分） (3)未浸入油時，光束從上面玻璃的下表

17、面反射時不存在半波損失；而光束從下面玻璃的上表面反射時，由于是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，反射時產(chǎn)生半波損失現(xiàn)象。因此反射光的光程差仍含有半波損失。尖劈的接觸棱邊為暗紋。浸入油中后，上下表面的反射光都有半波損失，因此公式中不計額外光程差。兩塊玻璃相接觸棱邊從暗條紋變成亮條紋。另外根據(jù)(2)的計算可知，條紋間距變窄，觀察者將見到條紋向棱邊靠攏。（2分） 4、 解：光柵的光柵常數(shù)為 (1)根據(jù)光柵方程，一級主極大的衍射角為 （3分） (2)根據(jù)光柵方程 在j不太大時 jsinj 則有 rad （3分） (3)半角寬度為 （2分）邯鄲學院2010-2011學年第一學期 2009級物理學、應用物理學專業(yè)本

18、科期末考試（B）卷答案及評分標準課程名稱： 光學 任課教師：史淑惠 時間： 120分一、填空題（每空2分，共30分）1、10cm2、光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角3、320度4、相同的頻率，相同的振動方向，恒定的相位差5、0.158mm6、衍射或填泊松亮斑7、N-1，N-28、尋常光，非尋常光9、0.375I10、45011、頻率二、選擇題（每題2分，共20分）1C 2A 3D 4C 5D 6A 7B 8D 9C 10B三、畫圖題（每題6分，共18分）四、計算題（每題8分，共32分）1、解：高斯法：第一次成像s1=-30.0cm=20.0cm，代入公式 得 =60.0cm （3分） 成倒立放大的實像第二次成像 得 =4