<光学>期终试卷(一)
班级学号成绩
一.选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案)
1.下列说法正确的是
A.薄的凸透镜对入射光线一定是会聚的;
B.薄的凹透镜对入射光线一定是发散的
C.入射光的发散或会聚程度对厚凸、凹透镜的光焦度有影响
D.厚凸、凹透镜对入射光线可能是会聚的,也可能是发散的
2.光从一种介质进入另一种介质时,不发生变化的是
A.频率;
B.波长
C.速度;
D.传播方向
3.在菲涅尔双面镜干涉实验中,减少条纹间距的方法有
A.增大入射光的波长;
B.增大接收屏与镜的距离
C.增大两平面镜的夹角;
D.减小光源与双面镜交线的距离
4.白光正入射到空气中的一个厚度为3800埃的肥皂水膜上,水膜正面呈现什么颜色
(肥皂水的折射率为1.337)
A.红色
B.紫红色
C.绿色
D.青色
5.光栅光谱谱线的半角宽度Δθ与下列哪项无关?
A.谱线的衍射角
B.光谱的级次
C.光栅常数
D.光栅的总缝数
6.光是由量子组成的,如光电效应所显示的那样,已发现光电流依赖一于
A.入射光的颜色
B.入射光的频率
C. 仅仅入射光的强度D,入射光的强度与颜色
7.球面波自由传播时,整个波面上各次波源在空间某P点的合振动之振幅等于第一个
半波带在P点产生的振动之振幅的
A.1/2倍
B.1倍
C.2倍
D.4倍
8.天文望远镜物镜的直径很大,其目的不是为了
A.提高入射光的光强
B.提高分辨本领
C.能看到更大的像
D.能看到更清晰的像
9.使用检偏器观察一束光时,强度有一最大但无消光位置,在检偏器前置一1/4波片,使
其光轴与上述强度最大的位置平行,通过检偏器观察时有一消光位置,这束光是:
A.平面偏振光
B.椭圆偏振光
C.部分偏振光
D.圆偏振光和平面偏振光的混合
10.关于单轴晶体,下列哪种描述是正确的?
A.负晶体,V
0> V e ,n
B.正晶体,V 0> V e, n .> n e C.负晶体,V 0< V e n. > n e D.正晶体,V 0< V e, n > n e 二.填空(每小题2分,共20分) 1. 从一狭缝射出的单色光经过两个平行狭缝而照射到120cm 远的幕上,若此两狭缝相 距为0.2mm,幕上所产生的干涉条纹中两相邻亮纹间距离为3.60mm ,则此单色光的 波长为 ① mm 2. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中,放入折射率为n.厚度为d 的透明介质片,放入后, 两束光的光程差改变量为 ② 3. 用镜头焦距为50mm 的相机拍摄月球照片,已知月球的直径为3.48×106m,离地球距 离为3.8×108m,则底片上月球像的直径为 ③ mm 4. 一焦距为-60mm 的双凹透镜,安装在半径为60mm,折射率为 1.5平凸透镜前面 120mm 处,则系统的有效焦距为 ④ mm 5. 波长为500nm 的单色光垂直照射到宽为0.25mm 的单缝上,单缝右面置一凸透镜以 观察衍射条纹,,如果幕上中央条纹两旁第三个暗条纹间的距离为3mm,则其透镜的 焦距为 ⑤ mm 6. 当圆孔中露出4/3个半波带时,衍射场中心强度与自由传播时强度之比为 ⑥ 7. 已知某玻璃的折射率为1.54,当入射角为布儒斯特角时,其表面反射率为 ⑦ 8. 两尼科尔棱镜主截面间的夹角由30?转到45?,则透射光光强将由原来的I 0变为 ⑧ 9. 人眼观察远处物体时,刚好能被人眼分辨的两物点对瞳孔中心的张角,称为人眼的最 小分辨角,若瞳孔的直径为D,光在空气中的波长为λ,n 为人眼玻璃状液的折射率,则 人眼的最小分辨角为 ⑨ 10. 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0.1650m -1 则透射光强度的百分比为 ⑩ 三.试用作图法找像的位置和大小(5分) 四.论述题(10分) 试论述产生干涉的条件. 五.计算题(每题10分,共40分) 1. 一厚透镜的焦距f '=60毫米, 其两焦点之间的距离为125毫米, 若: (a) 物点置于光轴上物方焦点左方20毫米处; (b) 物点置于光轴上物方焦点右方20毫米处, 问这两种情况下象的位置各在何处. 2. 如图所示, 平凸透镜的曲率半径R=10米, n=1.50, 平板玻璃板由 两部分组成: 左和右的折射率分别为n 3=1.50和n 4=1.75. 平凸透镜 与玻璃板接触点在这两部分平玻璃板相接之处, 中间充以折射率为 1.62的液体. 若用单色光垂直照射, 在反射光中测得右边第j 级亮 条纹的半径r j =4毫米, j+5级亮条纹的半径r j+5=6毫米, 求左边第j 级亮条纹的半径. 3. 用可见光(760nm ~400nm )照射光栅, 其夫朗和费衍射的一级光谱和二级光谱是否重叠? ? 二级和三级又怎样? 如果不重叠, 求整个光谱的角宽; 如果重叠, 指出重叠的波长范围. 4.有一厚度为0.04毫米的方解石晶片, 其光轴平行于晶片表面, 将它插入正交尼科耳棱镜之间, 且使光轴与第一尼科耳棱镜主截面成不等于0?, 90?的任意角度.试问可见光中哪些波长的光不能透过这一装置. 已知方解石的折射率n e=1.6584, n o=1.4864. <光学>期终试卷(二) 一.选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案) 1.两个光焦度φ1 . φ2大于零的薄透镜,在空气中怎样组合时,才能得到一个发散的共轴 透镜组? A.两透镜之间的距离d=0 B.两透镜之间的距离d>(φ1+φ2)/(φ1φ2) C.两透镜之间的距离 d<(φ1+φ2)/(φ1φ2) D.不可能 2.下列说法正确的是 A,如物体和像重合,说明该光学系统一定存在一个反射光学元件 B.一个物体经一折射成像系统,也可以成像于物体所在位置上 C.经一成像光学系统后,物和像重合,说明光路是可逆的 D.一实物经光学系统后其像和物体重合,则必定是虚像 3.两平行光的干涉条纹为直线,增大干涉条纹间距的方法有 A.减小光的波长; B.增大两平行光的夹角 C.改变接收屏的位置; D.减小两平行光的夹角 4.在杨氏双缝干涉实验中,如果光源缝慢慢张开,则 A.条纹间距减小; B.干涉条纹移动 C.可见度下降; D.干涉条纹没有变化 5.在光栅的夫朗和费衍射中,当光栅在光栅平面内沿刻线的垂直方向上作很小移动时,则 衍射花样 A.作与光栅移动方向相同的方向移动 B.作与光栅移动方向相反的方向移动 C.中心不变,衍射花样变化 D.没有变化 1.随着绝对温度的升高,黑体的最大辐射能量将 A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.取决于周围环境 D.不受影响 2.波带片同普通透镜一样,可以对物体成像 A.普通透镜的焦距随波长的增大而增大，波带片的焦距随波长的增大而减少 B.波带片与普通透镜的成像原理是相同的 C.如两者的焦距相同,则对同一物点其像点位置也相同 D.同普通透镜一样,波带片也具有从物点发出的各光线到像点是等光程的 3.用显微镜对物体作显微摄影时,用波长较短的光照射较好,是因为 A.波长越短,分辨率越高 B.波长越短,底片越易感光 C.波长越短,显微镜放大率越大 D.以上都不对 4. 右旋圆偏振光垂直通过1/2波片后,其出射光的偏振态为 A.线偏振光; B.右旋圆偏振光 C.左旋圆偏振光; D.左旋椭圆偏振光 10.关于晶体的主平面,下列说法正确的是 A. e 光主平面一定在入射面内 B. e 光主平面与e 光的振动方向垂直 C. O 光主平面与O 光振动方向平行 D. O 光主平面是O 光与光轴所确定的平面 二．填空题（每小题2分，共20分） １． 如果法布里 珀罗干涉仪两反射面之间的距离为1.00cm,用波长为500nm 的 绿光作实验,则干涉图象的中心干涉级为 ① ２． 在一个折射率为1.50的厚玻璃板上,覆盖有一层折射率为1.25的丙酮薄膜,当波 长可变的平面光波垂直入射到薄膜上时,发现波长为600nm 的光产生相消干涉,而 波长为700nm 的光产生相长干涉,则此薄膜的厚度为 ② nm ３． 一微小物体位于凹面镜镜顶左侧4cm 处,凹面镜的曲率半径为12cm,象的放大 率为 ③ ４． 双凸透镜的折射率为1.5,其两面之曲率半径为10cm,如其一面镀以水银,使其成 为凹面镜,在距透镜20cm 处放一光点,光线自左向右,由未镀银之面射入,则其所成 象在 ④ cm 处 ５． 一波长为624nm 的平面波垂直地照射到半径为2.09mm 的圆孔上, 用一与孔相 距1m 的屏截断衍射花样,则发现中心点出现 ⑤ ６． 单色平行光垂直地入射到一缝距d 为1.1297mm 的双缝上,在缝后距其为D 处 的幕上测得两相邻亮条纹的距离Δx 为0.5362mm,如果原来D>>d ，现将幕移到 50.00cm 后，幕上相邻亮纹间的距离增到Δx ’ 为0.8043mm ,则光波波长为 ⑥ um ７． 有一厚度为5cm ，极板间距离为1mm 的克尔盒放在正交的起偏器和检偏器之 间，其中所盛液体的K 为2.131410-?cm 2/V 2。若以频率为107 HZ,峰值电压为6000V 的高频电压加在克尔盒的极板上,则当波长为546nm 的线偏振光通过克尔 盒时,每秒钟遮断次数为 ⑦ ８． 强激光束经一直径为2mm 的光阑后射向月球,若再加一个“10?”的望远镜扩束 装置后再射向月球,则两种情况下射在月球上的光斑直径,后者 ⑧ 前者 (填大于,小于,等于) ９． 某种玻璃对不同波长的折射率在波长为400nm 时，折射率为1.63； 波长为 500nm 时，折射率为1.58,若柯西公式的近视形式 n=a+b/λ2 适用,则此种玻璃在 600nm 时的色散率dn/d λ为 ⑨ cm -1 １０． 利用布儒斯特定律可以测定不透明物质的折射率, 今测得某种不透明介 质 的起偏角为58?,则其折射率为 ⑩ １１． 三.试用作图法找像的位置和大小(5分) 四.论述题(10分) 试论述干涉和衍射的区别与联系,试用杨氏双缝干涉实验加以说明. 一.计算题(每题10分,共40分) 1. 空气中双凹厚透镜的两个凹面半径r1和r2分别为-8厘米和7厘米, 沿主轴的厚度 为2厘米. 玻璃折射率n 为1.5. 求焦点和主平面位置, 一物点位于焦点F'处, 求其象点位置. 2.比耶对切透镜是由焦距为f=10厘米的薄会聚透镜从中间截取宽度为a后剩下的两 个半截对接构成. 在距其x=3/2 f处置一宽度为b的缝状光源, 发出的光波长为597nm, 缝上不同点所辐射的光是不相干的. 在对切透镜的另一侧L=330厘米处置观察屏, 试问当狭缝的宽度为多少时, 屏上干涉条纹消失? 3. 用一个每毫米有500条缝的衍射光栅观察钠光夫朗和费谱线(589nm), 问平行光(1) 垂直入射和(2) 以入射角30?入射时, 最多能看到第几级谱线? 4.把一个棱角为0.33?的石英劈尖, 其光轴平行于棱, 放置在正交的尼科耳棱镜之间. 当λ=656.3nm的光通过这个装置时, 产生干涉. 试计算相邻两条纹间的距离. 已知该波长入射时, 石英的折射率n e=1.55, n o=1.54. 《光学》期终试卷（三） 一、选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案) 1.一个置于空气中的非对称薄透镜，在其光轴上产生一个点状物体的象点，如果将此透镜翻转过来（沿通过透镜中心且垂直于光轴的铅垂轴转过1800），象距将 A．不变B．变大C．变小Ｄ．无法确定 2、下列说法正确的是（） A．对单个凸透镜光学系统来说，入射光和出射光相互平行，说明入射光必经过凸透镜的光心； B．入射光和出射光相互平行，说明其角放大率为+1； C．入射光和出射光相互平行，说明入射光必经过节点； D．入射光和出射光相互平行，说明入射光必经过主点。 3、利用迈克耳孙干涉仪获得等倾干涉条纹，增大干涉条纹的间距的方法有 A．增大等效空气层的厚度h B．减小入射光的波长 C. 减小等效空气层的厚度h D．以上说法都不对 4、光强都为I0的两列相干波发生相长干涉时，其光强度是 A．2 I0 B．4 I0 C．I0 D．2I0 5、由太阳光在雨滴上的作用而产生虹的原因是 A．仅在于反射B．仅在于折射C．反射和衍射 D ．反射和折射 E ．反射和干涉 6.用单色光做单缝衍射实验时，当缝的宽度比单色光的波长大很多时，观察不到衍射条 纹，这是因为 A ． 零级条纹集中了太多的光能，其它高级次极大不明显 B ． 光程差太大，以致衍射光之间几乎不相干 C ． 各条纹的衍射角太小，几乎重叠在一起，以致不能分辩 D ． 以上都不对 7、在光栅光谱中，下列描述正确的是 A ． 级次越高，各种波长谱线展得越开，谱线越宽 B ． 级次越高，各种波长谱线展得越开，谱线越窄 C ． 级次越高，各种波长谱线越展不开，谱线越窄 D ． 级次越高，各种波长谱线越展不开，谱线越宽 8、为正常眼调好的显微镜，当近视眼的人使用时，应怎样调节？ A ． 减小物距 B ．增大物距 C ．缩短镜筒 D ．拉长镜筒 9.右旋椭圆偏振光垂直通过2 1波片后，其出射光为 A.左旋圆偏振光 B ．线偏振光 C ．右旋椭圆偏振光 D ．左旋椭圆偏振光 10、关于晶体主平面，下列说法正确的是 A ． 主平面是光轴和晶面法线所确定的平面 B ． 主平面是晶体内光线和晶面法线所确定的平面 C ． 主平面是光轴和晶体内光线所确定的平面 D ． 以上说法都不正确 E ． 二、填空题（每小题2分，共20分） 1、用波长为650nm 之红色光作杨氏双缝干涉实验，已知狭缝相距10- 4 m 从屏幕上量得 相邻亮条纹间距为1cm ，则狭缝到屏幕间距为 ① m 。 2、当牛顿环装置中的透镜与玻璃之间充以液体时，则第10个亮环的直径由1.4cm 变 为1.27cm ，故这种液体的折射率为 ② 。 3、如图所示，将凸透镜L 的主轴与X 轴重合， 光心O 就是坐标原点，透镜焦距为10cm ，现有 一平面镜M 置于y= - 2cm ，x>0的位置处，则光 源P 应位于 ③ 处，才使眼睛从平面镜反 射光中看到最后的像位于P 〃(-10cm,-12cm) 4、将折射率为n=1.50的玻璃构成的薄凸透镜完 全浸入折射率为n ′=3 4的水中时，试问透镜的焦 距f ′与空气中的薄凸透镜焦距f 0之比值为 ④ 。 5、波长为入=5460 ?的单色平行光垂直投射于缝宽a 为0.10mm 的单缝上，在缝后置一焦距为50cm ，折射率为1.54的凸透镜。若将该装置浸入水中，试问夫浪和费衍射中央亮条纹的宽度为 ⑤ mm 。 6、若一个菲涅耳波带片只将前五个偶数半波带挡住，其余地方都开放，则衍射场中心强度与自由传播时之比为 ⑥ 。 P 〃 7、已知水晶对钠黄光的旋光度α为21.750/mm,则左右旋园偏振光折射率之差Δn 为 ⑦ 。 8、在直径为3m 的园桌中心上面2m 高处挂一盏发光强度为200cd 的电灯，园桌边缘的照度为 ⑧ l x 。 9、波长λ为0.10 ?的X 射线光子迎头撞击电子后反冲回来，则电子获得的动能为 ⑨ J 。 10、若光在某种介质中的全反射临界角为450，求光从空气射到该介质界面时的布儒斯特角 为 ⑩ 。 三、试用作图法找到像的位置及大小（5分） 四、论述题（10分） 从惠更斯原理，惠更斯――菲涅耳原理至基尔霍夫衍射理论是如何发展起来的？ 五.计算题(每题10分,共40分) 1.已知置于空气中的半玻璃球, 其曲率半径为r, 折射率为1.5 , 平面一边镀以银. 如图所示, 一物体PQ, 放在曲面顶点的前面3r 处. 求: (a). 由球面所造成的第一个象的位置. Q (b). 经反射镜所造成象的位置. P (c). 经整个光组成象的位置. 2. 如图所示, A 为平凸透镜, B 为平板玻璃板, C AB 之间有空隙, 图中绘出的是接触的情况. 而A 固结在框架的边缘 A 上. 温度变化时,C 发生收缩, 而A 、B 、D 都假设不发生收缩. 用 波长为633nm 的激光垂直照射.试问: 在温度变化时, 若观察到10个 D 亮条纹移到中央而消失, 问C 的长度变化了多少毫米? 3.一光栅的光栅常数d=4mm, 总宽度W=10cm, 现有波长为500nm 和500.01nm 的平面波垂直照射到这块光栅上, 选定光栅在第二级工作. 问这两条谱线分开多大的角度? 能否分辨此双线? 4.平行于光轴切割的一块方解石晶片, 被放置在一对尼科耳棱镜之间, 光轴方向与两个棱镜主截面均成15 角, 求: (1) 从方解石射出的o 光和e 光的振幅和光强; (2) 投影于第二个尼科耳棱镜的 o 光和e 光的振幅和光强; 设入射的自然光的光强为I 0=A 2. 《光学》试卷(四) 一、选择题：(每小题2.5分,共25分 每小题只有一个正确答案) １.一薄凸透镜的焦距大小为f 1，一薄凹透镜的焦距大小为f ２，满足什么条件才能使平行光 入射两透镜组合的系统后出射光仍为平行光？ A.f1 < f2 B.f1 = f2 C.f1 > f2 D.以上全都可以 ２.关于物和像，下列说法正确的是： A.入射光是从物体上发出来的光线; B.像点就是出射光线的会聚点; C.一个理想成像光学系统对一个物点来说必定只有一个对应的像点; D.因为光路是可逆的,所以一个像点同时也是一个物点。 ３.在牛顿环实验中,要增大干涉条纹的间距可以 A.增大平面玻璃与透镜球面之间的折射率; B.增大透镜球面的曲率半径; C.缩小入射光的波长; D.增大平面玻璃与透镜球面之间的距离。 ４.有两束相干光相遇而产生干涉现象,下列哪个因素对干涉条纹的可见度没有影响 A.振幅大小 B.振动方向 C.频宽 D.波长长短 ５.天空中的蓝色可以认为是下列的哪一种原因引起的? A.太阳光受大气的散射; B. 太阳光受大气的折射; C.太阳光在小水滴内的全反射; D.太阳光的吸收; E.太阳光受大气中微粒的衍射。 ６.用单色光做单缝衍射实验时,单缝的宽度比单色光波长小很多时,观察不到衍射条纹,是因为 A.衍射光太弱 B.衍射角太大,以致只能观察到零级条纹的一部分 C.各级衍射条纹都重叠在一起,分辨不清 D.以上都不对 ７.光栅中透明缝的宽度与不透明缝的宽度相等时,除中央亮条纹外,哪些亮纹将不出 现? A.所有偶数级 B.所有奇数级 C.±2级 D. ±1级 ８.调准一架望远镜,使它具有最大的放大本领和最大的视场,下面哪种叙述是正确的? A.通过物镜形成的实像在它的焦平面上 B.通过目镜形成的虚像在眼睛的明视距离处 C.眼睛位于通过目镜形成的物镜的像出现的地方 D.通过物镜形成实像在目镜的焦平面上 ９.线偏振光垂直通过1/2波片后,其出射光为 A.左旋圆偏振光 B. 右旋圆偏振光 C.右旋椭圆偏振光 D.线偏振光 10.从尼科耳棱镜透射出来的非常光,入射到各向同性介质中时 A.不遵从折射定律 B.遵从折射定律 C.可能遵从,也可能不遵从 D.不能确定 二﹑填空题：（每小题２分共２０分） 1．设洛埃镜实验中光源Ｓ１发射出波长为 ５×10-4mm单色光，直射光S1A垂直于S1 屏且与过镜面的B点的反射光交于屏上 相同点A，设L=1m,h=2mm.则A点应是
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