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1、哈工大 2007 年 秋 季学期 物理光学物理光学 (A) 试试 题题 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数 第第 1 页页 (共(共 6 页)页) 班号班号 姓名姓名 一、解释下列名词(每小题一、解释下列名词(每小题 2 分,总共分,总共 10 分)分) 1复色波的相速度: 2布儒斯特角: 3光的空间相干性: 4爱里斑: 5晶体的光轴: 二、简答题(每小题二、简答题(每小题 4 分,总共分,总共 40 分)分) 1由于一般光学玻璃在红外线波段不透光,所以在此波段要用锗板(n=4.0)作 为红外线仪器的窗口。试问光垂直经过由锗板作的窗片时,光能损失多少? 2把折射率 n1.
2、40 的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂中,如果由此产生了 7 条条纹的移动,若入射光的波长为 589nm,求薄膜的厚度。 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 试 题: 班号: 姓名: 第第 2 页页 (共(共 6 页)页) 3如图所示,用白光照射厚度为 d=400nm 的薄膜,若膜的折射率 n2=1.40,且 n1n2n3,问反射光中那些波长的光得到加强? 4在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径 5m,透镜半径为 10mm,在钠光的垂直 照射下(=589 纳米) ,能产生多少个干涉条纹? 5宇航员声称他恰能分辨在他
3、下面 100km 地面上两个黄绿点光源(=550nm) 。若瞳孔 直径为 4mm,试估算这两个点光源的间距。 6波长为 589nm 的黄光照在一双缝上,在距双缝为 1m 的观察屏上,测得 20 个亮条纹 的间距共宽 2.4cm,求双缝间的距离。 n1 n2 n3 d 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 试 题: 班号: 姓名: 第第 3 页页 (共(共 6 页)页) 7当单轴晶体的光轴与表面成一定角度,一束与光轴 方向平行的光入射到晶体表面之内时,它是否会发生 双折射?为什么? 8两偏振片之间插入一半波片,其快轴(
4、光轴)与 P1透振方向成 380角。设波长 632nm 的光垂直照射到 P1,欲使透射光有最大光强,P2应如何放置?为什么? 9一玻璃管长3.50m,内贮标准大气压下的某种气体。若这种气体在此条件下的吸收系 数为0.1650/m,求透射光强的百分比。 (忽略玻璃管表面的反射) 10用光的散射理论解释蓝天的形成。 光轴 入射光 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 试 题: 班号: 姓名: 第第 4 页页 (共(共 6 页)页) 三自然光从空气到玻璃(n=1.50)以 450角入射。试计算: (1)能流反射率 Rs和
5、Rp值; (2)总能流反射率 R 值。 (10 分)已知 12 12 sin() sin() s r ; 12 12 () () p tg r tg 四波长为 500nm 的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空 气劈尖上,在观察反射光的干涉现象中,距劈尖棱边 l=1.56cm 的 A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。求此空气劈尖的劈尖角 。 (10 分) A l 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 试 题: 班号: 姓名: 第第 5 页页 (共(共 6 页)页) 五、在菲涅耳圆孔衍射实验中,圆孔半径为 2.0
6、mm,光源离圆孔 2.0m,波长为 500nm。 当接受屏幕由很远的地方向圆孔靠近时,求:前两次出现中心亮斑(强度极大)的位置。 (10 分) 六有一块光栅,光栅常数 d=2m。现含有 500nm 和 500.01nm 两种波长的平面光波垂 直照射在光栅上, 若选定在第二级上进行工作, 试问该光栅将这两条谱线分开多大角度? (10 分) 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 试 题: 班号: 姓名: 第第 6 页页 (共(共 6 页)页) 七设晶体是负单轴晶体,玻璃的折射率为 n,分别绘出下列两种情形下自然光经过如图
7、 所示的棱镜后双折射光线的传播方向和振动方向。 (10 分) (1)n=ne (2)nno 玻璃 晶体 光轴 自然光 玻璃 晶体 光轴 自然光 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 1 2007A 答案答案 一、解释下列名词(每小题一、解释下列名词(每小题 2 分,总共分,总共 10 分)分) 1复色波的相速度:复色波的等相位面的传播速度。 2布儒斯特角:反射光为完全线偏振光时的入射角。 3光的空间相干性:光源大小对条纹可见度的影响称为光的空间相干性。 4爱里斑:圆孔衍射中,中央亮斑称为爱里斑(爱里斑占入射在圆孔上能
8、量的 83%) 。 5晶体的光轴:在晶体中,光沿某方向传播时不发生双折射现象,该方向称为 光轴。 二、简答题(每小题二、简答题(每小题 4 分,总共分,总共 40 分)分) 1由于一般光学玻璃在红外线波段不透光,所以在此波段要用锗板(n=4.0)作 为红外线仪器的窗口。试问光垂直经过由锗板作的窗片时,光能损失多少? 解: 光在锗板表面的能流反射率为 2 4.0 1.0 0.36 4.0 1.0 R 两次总能流的反射损失为 0.36(1 0.36) 0.360.5959% 2把折射率n1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂中,如果由此产生了7 条条纹的移动,若入射光的波长为589nm,求薄膜的厚
9、度。 解: 7 589 5154mm 2(1)2 (1.4 1) m d n 3如图所示,用白光照射厚度为d=400nm的薄膜,若膜的折射率 n2=1.40,且n1n2n3,问反射光中那些波长的光得到加强? 解:由于n1n2n3,两反射光皆无半波损失现象,两反射光的光程 差为 2 2dn 令其为波长的整数倍,得到: 2 2dnm 对m取不同的值加以讨论。当m取2时,有: n1 n2 n3 d 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 2 2 560nmn d 当m取其他值时, 波长均超出可见光范围, 因此只有波长560n
10、m的光得到放大。 4在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径5m,透镜半径为10mm,在钠光 的垂直照射下(=589纳米) ,能产生多少个干涉条纹? 解: 222 36 10 34 5 10589 10 rr RN NR 5宇航员声称他恰能分辨在他下面100km地面上两个黄绿点光源(=550nm) 。 若瞳孔直径为4mm,试估算这两个点光源的间距。 解:设恰可分辨的两个点光源的间距为l,点光源到宇航员距离为L。两个点光 源对人眼的张角即为人眼最小分辨角,黄绿点光源所发波长为550nm,因此有 9 3 3 1.221.22 550 10 100 1016.77m 4 10 lLL d 6波长为58
11、9nm的黄光照在一双缝上,在距双缝为1m的观察屏上,测得20个亮 条纹的间距共宽2.4cm,求双缝间的距离。 解: 9 4 2 20 589 101 4.9 10 m 2.4 10 m dmd m l d l 7当单轴晶体的光轴与表面成一定角度,一束与光轴 方向平行的光入射到晶体表面之内时,他是否会发生 双折射?为什么? 解:只有晶体内部光束与光轴平行时,不发生双折射 现象,但是目前入射光束在晶体外边与光轴平行,因此为了满足折射定律,光入 射到晶体表面之内时,会发生双折射现象。 8两偏振片之间插入一半波片,其快轴(光轴)与P1透振方向成380角。设波 长632nm的光垂直照射到P1, 欲使透射
12、光有最大光强,P2应如何放置?为什么? 解:偏振片P1和P2的振动方向应夹760,因为半波片把入射光的振动方向旋转 2 角。 光轴 入射光 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn 3 9一玻璃管长3.50m,内贮标准大气压下的某种气体。若这种气体在此条件下的 吸收系数为0.1650/m,求透射光强的百分比。 (忽略玻璃管表面的反射) (XP285) 解:由吸收定律可得透射光强与入射光强的百分比为 0.1650 3.50 0 56.1% l I ee I 10用光的散射现象简述蓝天的形成。 解:蓝天的形成是由瑞利散射引起
13、的,瑞利散射中散射光强度与入射光波长的四 次放成反比,即 4 1 ( )lLI 在天空中蓝光的散射强度大于红光,因此天空形成了蓝色。 三自然光从空气到玻璃(n=1.50)以450角入射。试计算: (1)能流反射率Rs 和Rp值; (2)总能流反射率R值。 (10分) (XP119) 解: (1)由折射定律可得: 0 11 2 2 sin arcsin28.1 n n 由菲涅耳公式可得: 2 2 12 2 12 sin ()0.085 9% sin ()0.914 ss Rr 2 2 12 2 12 ()0.093 0.9% ()10.69 pp tg Rr tg (2)自然光入射时,有 ()/25% sp RRR 四波长为500nm的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上, 在观察反射光的干涉现象中,距劈尖棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四 条暗条纹中心。求此空气劈尖的劈尖角 。 解:因是空气薄膜,有n1n2no 玻璃 晶体 光轴 自然光 玻璃 晶体 光轴 自然光 更多考研资料下载:h t t p :/k a o y a n .h a g o n g d a .co m .cn