光学试题3
光学试题3
一、选择题(2×6=12分)
1. 将折射率为n的薄透镜置于折射率为n′(>n)的介质中,则()
A凸透镜会聚、凹透镜发散; B凸透镜发散、凹透镜会聚;
C凸透镜发散、凹透镜发散; D凸透镜会聚、凹透镜会聚。2. 显微镜物镜采用油浸物镜的主要原因是因为()
A保护镜头; B提高放大倍数; C增加进入显微镜的光通量; D增加横向放大率。
3. 下列什么现象说明光是横波?( )
A光的干涉现象; B光的衍射现象; C 光的色散现象;
D 光的偏振现象。
4.一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃,则()
A反射光束为振动面垂直于入射面的线偏振光,而透射光束为振动面平行于入射面的线偏振光;
B反射光束为振动面平行于入射面的线偏振光,而透射光束是部分偏振光;
C反射光束为振动面垂直于入射面的线偏振光,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。
5.要使金属发生光电效应,则应()
A 尽可能增大入射光的强度;
B 选用波长较红限波长更短的光波为入射光;
C 选用波长较红限波长更长的光波为入射光波;
D 增加光照的时间;
6. 在康普顿散射实验中,一波长为0.07078nm的单色准直x射线入射
在石墨上,散射辐射作为散射角的函数,散射辐射的性质为()
A 散射辐射除了入射光的波长外,无其它波长;
B 波长的增加值等于波长的减少值;
C 波长的增加值与散射角无关;
D 波长的增加值与散射角有关。
二、简答题(5×6=30分)
1.普通光源为什么不具有相干性?相干光源必须满足什么样的条件?
2.什么叫单心光束?理想成像的条件是什么?
3.什么叫有效光阑?如何确定一个系统的有效光阑?
4.给定若干尼科耳棱镜,如何鉴别自然光、线偏振光和部分偏振光?
5.光的散射类型有哪些?试解释晴朗的天空为什么呈现浅蓝色?它属于
那一种类型的散射?
三、作图题(8分):用理想光具组的几何作图法画出轴上P 点的像。
四、计算题(10×5=50分):
1.在双缝干涉实验中,波长λ=550nm 的单色平行光垂直入射到间距
m
d 4
10
2-?=的双缝上,屏到双缝的距离D=2m ,求:
(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距;
(2)用一厚度为m e 6106.6-?=、折射率为n =1.5的玻璃片覆盖一缝后,
零级明纹将移到原来的第几级明纹处?
2. 在反射光中观察某单色光所形成的牛顿环。其第2级亮条环与第3级
亮条环间距为1mm ,求第19和20级亮环之间的距离。(提示:反射光中牛顿环的光程差
2
2λ
δ-
=
R
r k
。)
3. 波长为600nm 的单色光正入射到一平面透射光栅上,有两个相邻主最大分别出现在
2
.0sin =j
θ
和
3
.0sin 1
=+j θ
处,且第四级缺级。
(1) 求光栅常数d ; (2) 试求光栅的缝的宽度;
(3) 列出光屏上实际呈现的全部级数。
4.一个半径为的R 薄壁玻璃球盛满水,若把一物体放置于离其表面3R 处,
求最后的像的位置。玻璃壁的影响可忽略不计,水的折射率n=1.33。 5. 线偏振光垂直入射到一块光轴平行于表面的方解石波片上,光的振动面和波片的主截面成0
30角。求(1)透射出来的寻常光和非常光的相对强度为多少?(2)用nm 500=λ的光入射时要产生π的相位差,波片的厚度为多少?已知5533.1,5442.1==e o n n 。(10分)
光学试题3参考答案 一、选择题
1(B );2(C );3(D );4(C );5(B );6(D )。 二、简答题
1. 光源相干的条件必须满足:在振动不十分强烈的前提下,振动方向不互
相垂直、同频率、具有恒定的相位差。普通光源之所以不具有相干性是因为光源发出的大量波列完全时无规则的、杂乱的、所以没有恒定的相位差。
2. 凡具有单个顶点的光束都叫单心光束;理想成像的条件:光束的单心性
经过光学系统后没有改变或者说是在近轴光线,近轴物点等条件。 3. 在所有各光阑中,限制入射光束最起作用的那个光阑叫有效光阑;先求
出每一个光阑或透镜边缘对指定的物点所张的角,在这些张角中找出最小的那一个,和这个最小的张角对应的光阑就是该物点的有效光阑。 4. 在光路中放入一个尼科耳棱镜,转动一周,如果有消光现象,说明为线
偏振光,如果光强在整个过程中都没有变化则为自然光;如果在转动一周中无消光现象,但光强有变化说明为部分偏振光。
5. 散射类型(按散射微粒线度分类):米氏散射、瑞利散射、分子散射、康
普顿散射。晴朗天空呈现浅蓝色是因为分子密度涨落引起的,瑞利定律作用更明显,波长较短的青色、蓝色光比波长较长的红光散射厉害许多,故呈浅蓝色,属于分子散射。 三、作图题
1.(1)第10级明纹满足dsin θ=10λ或sin θ=10λ/d
第10级明纹与中央明纹中心的距离为X 10=Dtg θ=Dsin θ=10λD/d 两条第10级明纹中心的间距为l =20λD/d=0.11m (2)覆盖玻璃后,零级明纹应满足(n-1)e + r 1 = r 2
设未覆盖玻璃时,这一位置为k 级明纹,则有r 2- r 1=k λ=(n-1)e 由上式得k =(n-1)e/λ=6
零级明纹移到原来的第6级明纹处。
2.
2
2
λ
δ-
=
R
r
,
λ
R k r k )2
1(+
=
,
mm
R R r r 12
52
723=-
=
-λλ,
λ
λλR R R r r )2
392
41(
2
392
411920-
=-
=
-
mm
r r 39.05
739411920=-
-=
-
3.解:(1)由光栅方程得
λ
θ
j d j
=sin ,
λ
θ
)1(sin 1
+=+j d j ,则有
m
d j j μθθ
λ6.6)sin /(sin 1
=-=+
(2)b d 4=,m d μ6.6= m b μ65.1= (3)
λ
θ
j d j
=sin 把
2
π
θ=
代入得:11=j ,则全部看到的级数有0,±1,
±
2, ±3, ±5, ±6, ±7, ±9, ±10级。
4.一个半径为的R 薄壁玻璃球盛满水,若把一物体放置于离其表面3R 处,
求最后的像的位置。玻璃壁的影响可忽略不计,水的折射率n=1.33。
4. 采用逐次成像法求解,(1)第一个表面折射R s 3-=,33.1'=n ,n=1
R
n n s
n s
n -=
-
'
'
',R s 399'
-=。
(2)R s 401-=,R s 06.3'
=
5.解(10分)(1)根据马吕斯-杨定律得:
2
00230
sin
30cos I I I I e ==1
:330sin :30cos
:0
2
2
0==?I I e
(2)π?λ
π
δλπ
?=?-=
=
?d
n n e )(220)
(20n n d e -=
?λ
=d 0.055mm