《光学教程》考试练习题及答案

51. 石英晶体对波长为5829.90A的光的折射率为ne=1.55379,n0=1.54225,为了制成1/2波片,一块光轴平行于表面的石英晶片至少须切成的厚度为 。

52. 随着绝对温度的升高,黑体的最大辐射能量将向 方向移动

53. 在光电效应中,当频率为3×1015Hz的单色光照射在脱出功?为4.0eV的金属表面时,金属中逸出的光电子的最大速度为 m/s.

54. 某种介质的吸收系数α=0.32cm-1,透射光强为入射光强的20%时,介质的厚度为 。

55.波长λ=5000?的单色光垂直照射一缝宽a=0.25mm的单缝, 在衍射图样中,中央亮纹两旁第三暗条纹间距离为1.5mm,则焦距f为 。

56.在迈克尔逊的干涉仪中,如果当一块平面镜移动的距离为0.080mm时,有250条的干涉条纹通过现场。

则光源的波长为 。

57.在菲涅耳圆孔衍射实验装置中,R = 5m,r0 =10m,ρ=0.5cm,点光源发光波长λ=500nm。圆孔所含的半

波带数为 。

58. 某种介质的吸收系数α=0.32cm-1

,透射光强为入射光强的20%时,介质的厚度为

59. 汽车的两前灯相距1.5m,眼睛瞳孔产生的圆孔衍射,正常视力的人在 米距离处才能分辨出光源是两个灯。设眼睛瞳孔的直径为3mm,光源发出的光的波长λ为550nm。

60.在迈克尔逊的干涉仪中,如果当一块平面镜移动的距离为0.060mm时,有250条的干涉条纹通过现场。

则光源的波长为 。

61. 吸收系数α=0.32cm-1

,透射光强分别为入射光强的25%时,介质的厚度为

12.波长为180nm的光照到铝表面,已知铝的脱出功为4.2eV,出射的光电子的能量是。(h =6.626×10-34j.s, e =1.602×10-19C)

62.全息图记录了物光波的 和 全部信息。

63.要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°,至少需要让这束光通过________块理想偏振片.在此情况下,透射光强最大是原来光强的_____ 倍

64.在理想光学系统中,垂轴放大率?,轴向放大率?,角放大率?,三者的关系是________ 65.产生激光的必要条件 。

二、 简答题

1. 对于指定的轴上参考点P,说明确定光学系统有效光阑、入瞳和出瞳的方法。 2. 尼科耳棱镜能够从自然光中获得线偏振光。其主要光学原理是什么? 3.如何区分圆偏振光和自然?

4.什么是“全息照相”?其主要特点有哪些

5.光的吸收、散射和色散三种现象都是由啥引起的?实质上是由啥引起的? 6.什么是瑞利散射?瑞利定律如何表述? 7.开普勒望远镜与伽利略望远镜有哪些异同? 8.试分析白云和蓝天的光学现象。 9.简述激光器中谐振腔的作用。 10.如何检验线偏振光?

11.“激光”的基本原理是什么?它有哪些主要特点?

12.分析迈克尔逊干涉仪两个反射镜相对运动时,在观察场中的环形条纹如何变化。 13.光栅的光谱线在什么情况下缺级?在什么情况下重叠? 14.1905年,爱因斯坦在对光电效应的研究中做了什么假设?

15.实现偏振光的干涉至少需要哪几个元件?它们分别起什么作用? 16.你能说出几种获得线偏振光的方法?

17.两个像点刚好能分辨开的瑞利判据是如何表述的? 18.常用的波片有哪几种?各有哪些主要应用? 19.惠更斯-菲涅耳原理是怎样表述的? 20.照相机镜头表面为何呈现蓝紫色?

21.试用杨氏双缝实验说明干涉与衍射区别与联系.

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三、 作图题

1.画出伽利略望远镜的光路图。

2.画出开普勒望远镜的光路图

3.画出显微镜的光路图

4.用理想光具组的几何做图法画出轴上P点的像

5. 4 3? 1 1? N N? 2 H? H F? F?

3 2?

4?

6.试用作图法求惠更斯目镜的焦距和焦点、主点的位置.

7. 自然光入射方解石晶体表面,光轴在图面内,如图中斜线所示。作出晶体中o光、e光的传播方向及偏振。

四、计算题

1.凸透镜L1和凹透镜L2的焦距分别为20.0cm和40.0cm,L2在L1之右40.0cm, 小物放在L1之左30.0cm ,求它的像及像的性质。

2.如图所示,厚透镜前后表面的曲率半径分别为25厘米和40厘米,中心厚度是10厘米,折射率为1.5,

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后表面镀铝膜,一个高度为5毫米的虚物置于距透镜左表面右侧100厘米处,求最后成像的位置、高度及像的倒正、虚实和缩放?

3.一个双凸透镜(f = 6.0cm);一个凹面反射镜(R =20cm);一物体高4cm,在透镜前12cm,透镜在凹反射镜前2cm,如图所示①计算其像的位置。②其像是实像还是虚像,正立还是倒立。

4.在单缝衍射实验中,波长为λ的单色光的第三级亮纹与λ=6300?的单色光的第二级亮度恰好相合,试计算λ的数值。

5.已知,r2??20mm的双凸透镜,置于空气中。物A位于第一球面前50mm处,第二面镀反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前5mm,如图所示。若按薄透镜处理,求该透镜的折射率n。 解:

B' B A A' d l2 -l=50 l1' -l2'=-l3' -l3

6.一个半径为的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。

x7.一透镜焦距f'?30mm,如在其前边放置一个???6的开普勒望远镜,求组合后系统的像方基点位置和

焦距,并画出光路图。

8.双缝实验中,采用波长为λ的单色光为光源,今将一厚度为b,折射率为n的薄玻璃片放在狭缝S2和观察屏P之间一条光路上,显然这时在屏幕上与狭缝S1、S2对称的中心c处,观察到的干涉条纹强度将为玻璃片厚度b的函数。如果I0表示b=0时c处的光强度,求:①c处光强度与玻璃片厚度b之间的函数关系。②b满足什么的条件时c处的光强最小。

9.在杨氏双缝干涉装置中,双缝前有两个线光源S和S?,两光源相距a。若S?在屏上的一级暗条纹和S的零级明条纹重合,求a所满足的条件。图中r0和d给定且a??r0,d。两光源的波长均为?。

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10.双缝实验中,采用波长为λ的单色光为光源,今将一厚度为b,折射率为n的薄玻璃片放在狭缝S2和观察屏P之间一条光路上,显然这时在屏幕上与狭缝S1、S2对称的中心c处,观察到的干涉条纹强度将为玻璃片厚度b的函数。如果I0表示b=0时c处的光强度,求:①c处光强度与玻璃片厚度b之间的函数关系。②b满足什么的条件时c处的光强最小。

11.用波长为500nm的单色光垂直照射在有两块光学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1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。(1)求空气劈尖的劈尖角,(2)改用600nm的单色光,问A处是明条纹还是暗条纹,(3)在(2)中从棱边算起到A处的范围内共有几条明纹?几条暗纹?

12.用迈克耳孙干涉仪观察等倾干涉圆条纹,原来视场中有12个亮环,移动可动镜M1的过程中,视场中心陷入10个亮斑,最后在视场中只剩下5个亮环,求原来视场中心亮斑的级次?

13. 用水银蓝光(? =435.8纳米)扩展光源照明迈克耳孙干涉仪,在视场中获得整20个干涉圆条纹.现在使M1远离M?2,使d逐渐加大,由视场中心冒出500个条 纹后,视场内等倾圆条纹变为40个.试求此干涉装置的视场角、开始时的间距d1和最后的间距d2.

14.薄钢片上有两条紧靠的平行细缝,用波长λ=5416?的平面光波正入射到薄钢片上。屏幕距双缝的距离为2.00m,测的中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为L=12.0mm。 (1) 求两缝间的距离。

(2) 从任一明条纹(记作0)向一边数到第20条明条纹,共经过多大距离? (3) 如果使光斜入射到钢片上,条纹间距将如何变化?

15.已知平面透射光栅狭缝的宽度b?1.582?10mm,若以波长的He-Ne激光??632.8nm垂直入射在此光栅上,发现第四级缺级,会聚透镜的焦距为1.5m,试求: (1)屏幕上第一级亮条纹与第二级亮条纹的距离; (2)屏幕上所呈现的全部亮条纹数。

16.宽度为10cm,每毫米具有100条均匀刻线的光栅,当波长为500nm的准直光垂直入射时,第四级衍射光刚好消失,求:①每缝宽度;②第二级衍射光亮度的角宽度;③二级衍射光可分辨的谱线的最小差异??。

17.请按以下要求设计一块光栅:① 使波长600 nm 的第二级谱线的衍射角小于30°,并能分辨其0.02 nm 的波长差;② 色散尽可能大;③ 第三级谱线缺级。则该光栅的缝数、光栅常量、缝宽和总宽度分别是多少?用这块光栅总共能看到600 nm 的几条谱线?

18.试设计一块光栅,当用白光垂直照射时,可以在衍射角300方向上观察到600纳米的第二级主极大,却观察不到400纳米的第三级主极大,并且该方向可以分辨波长为600纳米和600.01纳米的两条谱线。试求光

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