《工程光学试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程光学试题（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程光学试题一、简答题（24 分，每小题 6 分）1、简要说明人类迄今关于光本性的认识；2、简要说明利用普通单色点光源产生干涉现象的基本方法；3、简要说明衍射现象及所满足的规则，并评衍射与干涉的联系和区别4、写出激光的主要特点。二、（12 分）若介质折射率为真空中光速 c 与介质中光速 v 比值，试由惠更斯原理推导出折射定律三、（20 分）一个双凸薄透镜的两个球面的曲率半径均为r （其中一个球面镀有全反射膜），透镜玻璃的折 射率为n。当物放在距离透镜距离为s时，反射像与物位于同一平面，试问：r、n、s三者之间的 关系怎样？1（提示：1）双凸薄透镜的焦距为人二一12 ； 2）整个成像过程可以看成
2、一个等效反射镜实（n -1）2r 现的，分别由三个密接镜，即：双凸薄透镜+球面镜+双凸薄透镜 进行的）四、（14 分）若有一直角棱镜（顶角约15。），拟在分光计上用自准直法测量该棱镜的折射率。请画出光路 示意图并说明实验原理，写出相应的测量公式及其误差传递公式。（提示：分光计上的望远镜中的 叉丝及叉丝像是否重合是判断自准直光路的依据，重合则表明平行光出射后沿原方向返回）五、（15 分）钠原子发出的黄光为等强度的双波长结构，其波长分别为心和九2，所对应的光波可分别表示2兀2兀c为 U （九,t） = A cos（k z 一 t）和 U （九,t） = A cos（k z 一 t）,（其中：k =
3、；k =；= 2k ；111122221 九 2 九 1 九1 2 1=2K二；c为光速）。请说明二者的叠加所形成的合成波包络仍是一个时空周期函数，并问其 2 九2时间和空间周期分别为多少？六、（ 20 分）如图所示，2束完全相干、波长为九、之间夹角为20的平行光，对称于z轴投射于屏幕（xy）, 设其振幅分别为A= A； A2=2A；其初相位在原点均为0。试求出干涉场的强度分布，并讨论干涉 场的主要特征。七、（15 分）波长为九，光强为I0的2路平行光分别照明如图所示的衍射屏BMW1和BMW2, SP为半透半 反镜（从O点观察BMW1和BMW2，二者成互补方式放置）若2路平行光来自不同的点光源
4、，问：1）2路光分别存在时，透镜焦平面上各自所产生的衍射花样是否异同？2）2 路光同时存在时，所叠加的总花样与 1）的衍射花样是否不同？八、（15 分）在两个静止的、理想的、透光方向正交的偏振片的左侧，入射强度为I0的平行自然光，假定 在两个的偏振片之间又插入另一个理想的偏振片，并以角速度绕入射光方向旋转，若t=0时中间 偏振片透光方向恰好与第一个偏振片透光方向成60。角，则最后从右侧的透射出的光强I（, t）=?九、（15 分） 请设计并论证区分椭圆偏振光与部分偏振光的实验方案，提出所需的元器件及数量，并说明 其中所包含的原理。参考答案一、简答题：（24 分，每小题 6 分）1、光是电磁波;
5、2分光在传播过程中表现出波动性;2分光在与物质相互作用中表现出粒子性;2分2、先分光：分振幅或分波前3分3分后合成3、衍射则指某束光在传播过程中因某种限制使传播方向和强 度发生重新分布的现象；满足菲涅耳衍射积分公式；2 分联系：都是波动现象，都服从并需要用波叠加原理处理；干涉中 有衍射，衍射中有干涉。2 分区别：干涉指不同束波之间叠加后光强度发生了重新分布；2 分4、高单色性;2分高亮度;2分高方向性2 分。4分如图所示，入射角为i;折射角为j;根据惠更斯原理，光走AD和走BC的时间一致，即:ADv2即BCv1或cAC sin jv2AC sin iv1siniv_1_ v-n_sin jvc
6、n2v114分4分三、解：（20 分） 成像过程可以看成一个等效反射镜实现的，分别由三个密接镜进行的 即：3 个镜的焦距分别为11透镜 f =2分12（n -1）r22球面镜 f = -4分2r3 透镜32(n -1)r 因此，总的等效反射镜焦距为1即 f = 2(2n -1)由等效反射镜的自准直条件，有-2n -1五、解：(15 分)合成波为如图所示，分别在分光计上测量出顶角A 和自准直时的入射角 i，则棱镜的折射率为sinin 二sin A误差传递公式(算术合成)为An = v?tgi Ai + IctgAl AAn4分4分2分4分4分2分4分4分U = U +U12k kco cok +
7、 kco + co=A cos(1 2 z j21)COS( 2 Z 一 亠 t)2 2 2 2A(z, t) cos(kz ot)其中，A( z, t) = A cos(k24分6分为合成波包络，其空间和时间周期分别为九九f = 21 2丿 九一九12c5分六、解：( 20 分)U (x, y) = Aeikxsin01U (x, y) = 2Ae-ikxsin05 分2干涉场为 U(X, y) = U (x, y) + U (x, y) 1 2U (x, y) = 3 A cos(kx sin 0) iA sin(kx sin 0)5分干涉强度的分布5分I（x, y）二 UU* 即：I（x
8、, y）二 A28cos2（kxsin0 ） +1讨论：1）平行y轴的直条纹；1分2）对比度为 0.8；2 分3）条纹间距（略）2 分七、解：（15 分）1）2路光分别存在时，除0点外，经BMW1和BMW2衍射所产生的花样完全一致；7 分2）2 路光同时存在时，除 0 点外，所叠加的总花样与 1）的衍射花样完全一致，且强度加倍；8 分八、解：（15 分） 最后通过的光振幅为A （,t） = A sin a= A cos a sin a321=A- sin 2a8 分2=l1sin（2（Wt + P）故透射光强为I （,t）二 I sin2 2（rnt +）7分34 13二一I sin 2 2（rnt +）8 03九、解：（15 分）1） 使用 2 块检偏器（正交）确定 1 枚1/4 波片主轴方向3 分2）使用1块检偏器确定椭圆偏振光的透光长轴或短轴方向2分3）椭圆偏振光经过 1/4 波片（其主轴方向与椭圆偏振光的透光长轴或短轴方向一致）后变为线偏振光，再用检偏器观察 有消光现象5 分4）部分偏振光经过 1/4 波片后仍为部分偏振光，再用检偏器观察无消光现象5 分
