現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)試卷及答案x

大學(xué)考試卷（A卷）課程名稱(chēng) 現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ) 考試學(xué)期10-11-2課程名稱(chēng) 現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ) 考試學(xué)期10-11-2得分H覺(jué)遵守考場(chǎng)鞍H覺(jué)遵守考場(chǎng)鞍紀(jì)律此答o|n卷獵無(wú)效一、選擇和填空題（共18題，共36分，每題二分）、將折射率為1.50的有機(jī)玻璃浸沒(méi)在汕中，汕的折射率為1.10，試問(wèn)光線從有機(jī)玻璃射向有機(jī)玻璃與油的界面時(shí)全反射臨界角是（A）A、arcsin（1.10/1.50）；B、1」0/1.50； C、arctan（1.10/1.50）；DAarccos（1.10/1.50）；E、arctan（1.50/1.10）o楊氏實(shí)驗(yàn)裝置中，光源的波長(zhǎng)為600nm,兩狹縫的間距為2mm,試問(wèn)在離縫300cm處的光屏上觀察到干涉花樣的間距是多少毫米（B）A、4.5mm； 0.9mm；C>3.1mm；D、4.1mm；E、5.2mm。在下列光的實(shí)驗(yàn)中，正確的說(shuō)法是：（A）A、 法布里■珀羅干涉儀是多光束T涉儀；B、 邁克耳遜干涉儀是分波面T-涉儀；C、 夫垠禾費(fèi)衍射是一種近場(chǎng)衍射；D、 楊氏雙縫干涉是分振幅干涉儀。一物體置于焦距為8cm的薄凸透鏡左邊12cm處，將另一焦距為6cm的薄凸透鏡放在第一個(gè)透鏡右側(cè)30cm處，最后成像的性質(zhì)是：（E）A、倒立的實(shí)像；B、放大的虛像；C、放大的實(shí)像；D、縮小的虛像；E、成像于無(wú)窮遠(yuǎn)處。假定汽車(chē)車(chē)燈的波長(zhǎng)是500nm的綠光，汽車(chē)兩個(gè)前車(chē)燈的間距為1.22m，人眼在夜間的瞳孔直徑D=5mm，考慮光波衍射所產(chǎn)生的影響，人眼能區(qū)分兩只汽車(chē)前燈的最人距離是多少公里（C）?A、1km；3km；C、10km；D、30km；E、100km。對(duì)于理想光具組基點(diǎn)和基面的描述，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）主點(diǎn)是一對(duì)共軌點(diǎn)；B.焦點(diǎn)是一對(duì)共軌點(diǎn)；C.節(jié)點(diǎn)是一對(duì)共軌點(diǎn)；D.兩主平面上的任一對(duì)等高點(diǎn)共軌。在邁克爾遜干涉儀的一條光路中放入一折射率為”，厚度為d的透明介質(zhì)片，放入后兩光路的光程差改變量為：（A）A、2（n?1）d；B、2nd:C、nd；D、（n-l）do在真空中行進(jìn)的單色自然光以布儒斯特角/>57°入射到平玻璃板上，卜-列敘述中哪一種是不正確的？（D）A、玻璃板的折射率等于UinbB、反射光與折射光夾角為90。；C、折射光為部分偏振光；D、反射光的電矢量振動(dòng)面平行于入射面。線偏振光垂直入射到方解石波片上，線偏振光的振動(dòng)面與主截面成。角，則與波片中的o光和e光對(duì)應(yīng)的出射光的振幅比為：（C）A、sin0;B、cos0;C>tan&;D、ctgOo牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置為：以平凸透鏡置于一平板玻璃上構(gòu)成。以平行單色光從上向下投射，并在反射方向觀察可看到許多明喑和間的同心圓環(huán)，為（D） 這些圓環(huán)的特點(diǎn)明暗條紋是等間距的同心圓環(huán)；明暗條紋是不A、 接觸點(diǎn)是明的，等間距的同心圓環(huán)；明喑條紋是等間距的同心圓環(huán)；明暗條紋B、 接觸點(diǎn)是明的，是不等間距的同心圓環(huán)oC、 接觸點(diǎn)是喑的，11.轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器觀察一束光，強(qiáng)度有最人但無(wú)消光位置。在檢偏D、 接觸點(diǎn)是暗的，器前置一1/4波片，使其光軸與上述強(qiáng)度最大方向平行，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器觀察時(shí)有一消光位置，問(wèn)這束光是：（D）人、自然光；B、線偏振光；C、部分偏振光；D>橢圓偏振光。12.單色平面光波投射到一個(gè)小孔上，在孔對(duì)稱(chēng)軸線上的一點(diǎn)P處進(jìn)行觀測(cè)，圓孔恰好露出了3個(gè)半波帶。則此時(shí)P處的光強(qiáng)應(yīng)為自由傳播時(shí)（無(wú)小孔）光強(qiáng)的（B）倍A、3倍；B、4倍；C、16倍；D、36倍。13對(duì)于望遠(yuǎn)鏡的放大木領(lǐng)而言，以下描述正確的是（C）A、 開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡所成的是正立的像；B、 伽利略望遠(yuǎn)鏡的物鏡和H鏡像方焦距均為正值；C、 伽利略望遠(yuǎn)鏡的目鏡為凹透鏡；D、 望遠(yuǎn)鏡的角放人率M=-兀”物。夫瑯和費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，若將透鏡垂直于軸線向上微微平移，則（A）。A、零級(jí)條紋跟著上移；B、零級(jí)條紋向相反方向移動(dòng)；C、零級(jí)條紋保持不變；D、以上答案都不正確。將鈉燈發(fā)射的黃光垂直投射于某一衍射光柵。而這種黃光包含著鈉雙線的波長(zhǎng)分別為5890A和5895.9A。若為了分辨第三級(jí)光譜中的鈉雙線，光柵的刻線數(shù)最少為：（B）A、222；B、333；C、444；D、555。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（D）A、 隱失場(chǎng)是非傳播場(chǎng)；B、 隱失波的信息都包含在近場(chǎng)范圍內(nèi)；C、 隱失波隨著離開(kāi)物體表面在空間急劇哀減；D、 隱失場(chǎng)是輻射場(chǎng)。17.激光掃描共焦顯微鏡運(yùn)用了空間濾波技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的信噪比，為了達(dá)到上述忖的，在系統(tǒng)中（B）A、 運(yùn)用激光作為照明光源；B、 光探測(cè)器前放置了小孔光闌；C、 插入了光束掃描裝置；波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為流明。D、 運(yùn)用了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件。波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為流明。18.X=555nm輻通量為1瓦的光源其對(duì)應(yīng)的光通量為（683或Km）流明,X=800nm輻通量為10瓦的光源其對(duì)應(yīng)的光通量為（0 ）問(wèn)答題（共三題，共24分，每題8分）（b）遮住1、（8分）如圖所示的夫瑯禾費(fèi)衍射裝置，若分別用（a）遮住Si（b）遮住觀察屏S2縫；（c）Si縫、S2縫均開(kāi)啟，試分析出現(xiàn)在觀察屏上的條紋分布（分析主最人位置、最小值位置等）。]]觀察屏焦距7解：（a）夫瑯和費(fèi)單縫衍射的中央主最大在透鏡的主軸上，最小值位置在b （b） 夫瑯和費(fèi)單縫衍射花樣和S）完全一樣，不發(fā)生變化或位移；（c） 夫瑯和費(fèi)雙縫衍射，主最大位置為sing叢j=O,±1,±2...,d其中d=a+b；整個(gè)花樣受單縫衍射調(diào)制，雙縫干涉最小值位置是，廣工±2,±4,±6…；2d 整個(gè)花樣受單縫衍射調(diào)制，單縫衍射最小值位置是sinA=—；b2、（8分）設(shè)晶體是負(fù)單軸晶體，玻璃的折射率為分別繪出下列兩種情形下自然光經(jīng)過(guò)如圖所示的棱鏡后雙折射光線的傳播方向和振動(dòng)方向。（注：其中折射時(shí)折射角不必精確，但必需能看出是大于、等于還是小于入射角）

(1)n=n(2)n>n0Io光(1)n=n(2)n>n0Io光e光門(mén)然光e光0光光軸3、（8分）汽車(chē)的片視鏡都采用凸面反射鏡，請(qǐng)證明凸面反射鏡前任意位置（ISI>0）的實(shí)物經(jīng)凸面反射鏡所成的像為一縮小的正立虛像。證明：根據(jù)1+1］二蘭，根據(jù)符號(hào)法則，對(duì)于凸面反射鏡而言，假定光從左側(cè)5*5r1212121入射）總有：r>0;-5>0;艮口有一二——二一---= s'rsr-sr\sI對(duì)上式進(jìn)行改寫(xiě)可得：法二施上式右邊始終為正，可見(jiàn)所成的像與物在凸面鏡的兩側(cè)，故實(shí)物所成的為正立的虛像；另外因?yàn)楣ざ?虛像；另外因?yàn)楣ざ?S1VI,所成的像始終為縮小的像。+1三、計(jì)算題（共四題，共40分，?每題10分）1、（10分）折射率為1.5的平凹透鏡與平板玻璃構(gòu)成如圖所示的干涉裝置，中間的空腔充滿折射率為1.33的水，波長(zhǎng)為589.3nm的平行光垂直入射時(shí)可看到反射此的4個(gè)圓環(huán)形干涉暗條紋及中心暗斑：（1） 圖中邊緣處條紋是喑條紋還是亮條紋？（2） 求水溶液中心處的厚度？（3） 若將空腔中溶液換成折射率為1.62的CS2溶液，圖中邊緣處的條紋是暗紋還是亮紋？此時(shí)能看到幾條喑條紋？2n/i+-=（2j+l）-,圖中邊緣處厚度為0,對(duì)應(yīng)的應(yīng)該是0級(jí)暗條紋。即邊緣處22為暗條紋。（2）4條暗條紋對(duì)應(yīng)的T涉級(jí)數(shù)分別為0,1,2,3。故水溶液中心可能的最大厚度處應(yīng)該對(duì)應(yīng)j=4，此時(shí)厚度為：

424x0.5893?0.89//mmax 2n2x1.33(3)如空腔中的溶液折射率改為1.62，對(duì)應(yīng)的干涉條紋的暗紋公式仍為：2 22a7/7+-=(2j4-1)-,圖中邊緣處厚度為0,對(duì)應(yīng)的仍是0級(jí)暗條紋。即邊緣處為22暗條紋。對(duì)應(yīng)的條紋數(shù)應(yīng)為j=INT(A)+1=5此時(shí)能看到5條喑條紋。2. （10分）如圖所示，單色平行光斜入射到透射式衍射光柵上，入射方向與光柵法線成（）o角，分別在與法線成50°和20°的方向上出現(xiàn)第一級(jí)光譜，并且位于法線兩側(cè)，求①入射角（）o:②如果光柵常數(shù)d=lum,入射單色平行光的波長(zhǎng)為多少？如圖（a）所示，入射光線方向與衍射方向位于法線兩側(cè)，則1級(jí)衍射角為:dsinO-dsin%=2如圖（b）所示，入射光線方向與衍射方向位于法線同側(cè)，則1級(jí)衍射角為：dsin0‘+dsin&（）=A聯(lián)立求解上述兩式，得：sin&（）=+（sin〃一sin〃'）即&（）二arcsin[-（sin50"—sin20”）=12.2。心d（sin0—sin%）=1x（sin50°—sin12.2°）=0.555“加3.10分）顯微鏡物鏡的焦距為lcm,物鏡的數(shù)值孔徑為0.25；目鏡焦距為3cm,兩鏡間距為20cm。求此顯微鏡的放大本領(lǐng)是多少？如照明光源的波長(zhǎng)為0.58um，求此顯微鏡的分辨本領(lǐng)是多少？物體置于物鏡左側(cè)的何處時(shí)，才能最終成像在H鏡左方25厘米處？解（1）已知fjAlcm,f2，=3cm,/=20cm,根據(jù)顯微鏡放大本領(lǐng)計(jì)算公式：M?—二”二166.6f、f2（2）根據(jù)顯微鏡分辨本領(lǐng)計(jì)算公式1A<QAy=0.61——=0.61上上=1.4152pmnsinu0.25(3js2，=-25cm/A^,像公式由—~: =—得S2=—2.68cm.s2's2firs2=-(20-si，)cm,得si'=17.32,代入成像公式,得si=—1.06cm.物體應(yīng)放在物鏡左方1.06厘米處。4人(10分)如圖所示，在兩個(gè)偏振片P］和P?中插入厚度d滿足(no-ne)d=—X/3的石英波片W,波片的光軸與偏振片Pi和P2透振方向的夾角分別為45。和30°。光強(qiáng)為Io的單色平行自然光垂直入射到該裝置，忽略吸收和反射等損耗，求出射光波的偏振