第二章 干涉理论基础和干涉仪
2.1用迈克耳逊干涉仪进行精密测长，光源波长为633nm ，其谱线宽度为104-nm ，光电接收元件的灵敏度可达1/10个条纹，问这台仪器测长精度是多少？一次测长量程是多少？ 解答：设测长精度为l δ，则l δ由探测器接受灵敏度10λδ=N 所决定，N l δδ=2
∴ m 032.02
μδδ≈=
N
l （32nm ）
一次测长量程M l 由相干长度c l 所决定，c M l l =2
∴ m l l c M
221212
≈?==λ
λ
2.2 雨过天晴，马路边上的积水上有油膜，太阳光照射过去，当油膜较薄时呈现出彩色，
解释为什么油膜较厚时彩色消失。
解答：太阳光是一多色光，相干长度较小。当油膜较厚时光经上下两界面反射时的光程差超
过了入射光的相干长度，因而干涉条纹消失。
2.3计算下列光的相干长度
(1)高压汞灯的绿线，546.15nm nm λλ=?=
(2)HeNe 激光器发出的光，6331nm MHz λν=?=
解答：计算相干长度
（1） m 6.592
μλλ≈?=c L
（2） 300m c c
L ν
=≈?
2.4在杨氏双缝实验中
（1）若以一单色线光源照明，设线光源平行于狭缝，光在通过狭缝以后光强之比为1:2，求产生的干涉条纹可见度。
（2）若以直径为0.1mm 的一段钨丝作为杨氏干涉实验的光源，为使横向相干宽度大于1mm ，双缝必须与灯丝相距多远？设λ=550nm
解答：（1） δcos 2220000I I I I I ?++= V ∴=
（2）由(2-104)式 d
b
P λ=
0 λ
dP b =
∴ 182.0>b M
2.5图p2-5所示的杨氏干涉实验中扩展光源宽度为p ，光源波长为5893
A ，针孔P 1、P 2大小相同，相距为d ，Z 0=1m ， Z 1=1m
（1）当两孔P 1、P 2相距d=2mm 时，计算光源的宽度由p =0增大到0.1mm 时观察屏上可见度变化范围。
（2）设p=0.2mm ，Z 0、Z 1不变，改变P 1P 2之间的孔距d ，当可见度第一次为0时 d=? （3）仍设p=0.2mm ，若d=3mm ， 01Z m =.求0∑面上z 轴附近的可见度函数。
图p2-5
解答：（1）由(2-106)式 000
s i n s i n 0.82
p d Z p d V c pd Z Z πλλλ?? ?
??
=
=≈ （2）由(2-107)式 0 2.95Z d p
λ
=
≈mm （3） 30
1076.419
.319
.3sin sin
-?≈=
=
Z pd Z pd V λλπ
2.6 有两束振幅相等的平行光，设它们相干，在原点处这两束光的初相位02010==δδ，
偏振方向均垂直于xoy 平面，这两束光的入射方向与x 轴的夹角大小相等（如图p2-6所示），对称地斜射在记录面yoz 上，光波波长为633nm 。
(1) 作出yoz 平面，并在该平面上大致画出干涉条纹的形状，画三条即可。 (2) 当两束光的夹角 10和 30时，求yoz 平面上干涉条纹的间距和空间频率。 (3) 设置于yoz 平面上记录面感光物质的空间分辨率为2000条/mm ，若要记录干涉条
纹，问上述相干涉的两束光波波矢方向的夹角α最大不能超过多少度。
图p2-6-1
解答：参考教材(2-31)式，干涉条纹的间距
θ
λ
sin 2=
d
（1） 在yoz 平面上干涉条纹的大致形状如图p2-6-2所示。
图p2-6-2
（2）两光束夹角0
110α=时， 51=θ，
11
0.633m 3.63m 2sin 2sin5d λ
μμθ=
=
≈ ， 11
1
276f d =≈条/mm
两光束夹角0
230α=时， 215θ=，
22
0.633m 1.22m 2sin 2sin15d λ
μμθ=
=
≈ ， 22
1
820f d =≈条/mm
（3） 由
120002sin 2
mm λα=
和633nm λ=计算得到0
78.5α≈ 2.7如图p2-7所示，三束相干平行光传播方向均与xz 平面平行，与z 轴夹角分别为θ、0、θ-。光波波长为λ，振幅之比1:2:1::321=A A A 。设它们的偏振方向均垂直于xz 平面，在原点o 处的初相位0302010===δδδ。求在0=z 的平面上 (1) 合成振幅分布
(2) 光强分布 (3) 条纹间距
图p2-7
解答：
（1）三束光在xoy 平面上的复振幅分布分别为
)
sin exp(),(2),()sin exp(),(321θθjkx A y x A
y x jkx A y x -===U U U
总的复振幅分布
[])sin cos(12),(321θkx A y x +=++=U U U U
（2）在xoy 平面上光强分布
[]222
)sin cos(14)
,(),(θkx A y x y x I +==U
（3）条纹间距 θ
π
sin 2k x =
? 2.8 如图p2-8所示，S 为一单色点光源，P 1、P 2为大小相同的小孔，孔径间距为d ，透镜的半径为a ，焦距为f ，P 1、P 2关于z 轴对称。
（1）若在观察平面∑上看到干涉条纹，条纹的形状和间距如何？
（2）当观察屏∑的位置由Z=0开始增大时，求∑面上观察到的条纹横向总宽度，讨论条纹总数与Z 的关系。
图p2-8-1
解答：
图p2-8-2
由P 1P 2点发出的光波经透镜后变成两束平行光，设这两束光与z 轴的夹角大小为θ，两束光重叠区域z 坐标的最大值为0Z 。当观察屏∑由0=z 开始向右移动时屏上干涉区域的横向宽度为X ?。
（1） 2
/122)4(sin f d d +=θ
条纹垂直于纸面，间距
2/122)4(2sin 2f d d
l +=
=
?λ
θλ
（2）
d af f
d a
a Z 22tg 0===
θ
增至0z Z ≥时条纹消失，由
00
1
2X Z z a Z ?-= 当0 X a z Z f -?= =- 条纹总数 221/22(4)2d a z X f N l d f d λ- ?= == ?+ 2.9 在图P2-9所示的维纳驻波实验中，设光不是垂直入射而是以 45角入射。对于以下两种情况，求电能密度的时间平均值 (1) 入射光的偏振方向垂直于入射面； (2) 入射光的偏振方向平行于入射面； (3) 以上两种情形中那一种会使感光乳胶在曝光、显影后得到明暗相间的条纹。当图中乳胶膜与镜M 成α角时，求乳胶膜F 上条纹的间距。 图p2-9 维纳驻波实验 解答： （1）入射光的偏振方向垂直于入射面时0)(// 0=i E ，在入射角 45=θ时由（2-41）式给出 0 222exp 22sin 20) (0=??? ????????? ??---???? ??-= =⊥ z i y x E kx t j kz E E E πω 所以电矢量的振幅以及电能密度的时间平均值沿z 方向是周期变化的。由（1-81）式，电能 密度的时间平均值 ? ?? ? ??=?=?=⊥ kz E n n i 22sin )Re(4 )Re(4122 )(020*20* εεωE E D E 结果与坐标z 有关，与坐标x 、y 无关。 （2）入射光的偏振方向平行于入射面时，0)(0=⊥i E ，在入射角 45=θ时，由（2-41）式给 出 ??? ???? ????? ??--???? ??-==??? ????????? ??- --? ??? ??=kx t j kz E E E kx t j kz E E i z y i x 22exp 22cos 20 222exp 22sin 2)(//0) (// 0ωπω 由（1-81）式电能密度的时间平均值 2 )(// 020* *20*20*2 )(4)Re(4)Re(41i z z x x E n E E E E n n εεεω=+=?=?=E E D E 经时间平均后电能密度与z 无关。 （3）比较以上结果，当入射光的偏振方向平行于入射面时，ω与z 无关因而感光乳胶在曝光、显影后变黑是均匀的。当入射光的偏振方向垂直于入射面时，ω与z 有关，与x 、y 无关，在照像底片上能够得到明暗相间的条纹。 干涉条纹的间距 λθλ 2 2 sin 2= = d 考虑到乳胶膜与镜M 成α角，在乳胶膜上得到的条纹的间距 α λ αsin 22sin = = d D 2.10 在杨氏实验中光源为一双谱线点光源，发出波长为1λ和2λ的光，光强均为I 0，双孔距离为d ，孔所在的屏与观察屏的距离为D ，求： （1）观察屏上条纹的可见度函数。 （2）在可见度变化的一个周期中干涉条纹变化的次数。 （3）设1λ=5890 A ，2λ=5896 A ,d=2mm,D=50cm,求条纹第一次取极小值及可见度函数第一次为0时在观察屏上的位置。 解答： （1）???? ??+=x D d I x I 1012cos 12)(λπ ， ??? ? ??+=x D d I x I 2022c o s 12)(λπ ∴ ????? ???? ????? ?? ?+=+=x D d k x D d k I x I x I x I c o s c o s 14)()()(021 其中 1 12λπ = k ， 2 22λπ = k 图p2.10 212k k k +≈以及21k k k -=?，)(x I 表达式中有一个函数??? ????? ?? ?x D d k x D d k cos cos ，它是周 期函数??? ??D kdx cos 被一个?? ? ???x D kd cos 的振幅包络所调制的结果(见图P2-10)， 条纹的可见度 ??? ? ? ?=x D d k x V cos )( （2）可见度变化周期 d D k D d k l T ?= ?= ππ 条纹间距为 d D k D d k l ππ22= =? 在可见度变化的一个周期中明暗的变化次数为N ，则有 λλ ππ?=?=?=?= 222)(k k kd D kd D l x l N T 式中 12λλλ-= （N 2λ λ=?） （3）由2 π =?x D d k ，得 23.482??= k d D x πmm （可见度函数第一次为0） 由2 π =x D d k ，得 492D x m dk πμ= ? （条纹第一次消失） 2.11 光源的光谱分布规律如图p2-11所示，图中以波数k 作为横轴，波数的中心值为0k 在光谱宽度k ?范围内F(k ) 不变，将 从光源来的光分成强度相等的两束，设这两束光再度 相遇时的偏振方向相同，光程差为S ?，试求： （1）两光束干涉后所得光强的表达式I(S ?) （2）干涉条纹的对比度V()S ? （3）对比度V 的第一个零点所对应的S ?=？ 图p2-11 解答：两束光的每一束在dk 范围内光的强度为 k dk I I I ?= =2021 ， S k ?=δ （1） )cos 1(22cos 2)(02121S k k dk I I I I I x dI ?+?=++=δ ∴ ????? ????????????? ????+=?+?= ? ?+?-S k S k S k I S k k dk I x I k k k k 00220cos 22sin 1)cos 1()(00 （2）可见度 0k k < ∴?= （3）第一个零点处0)2sin(=??k ，由这一关系式得到λ λ?=?2 ||S 2.12 如图p2-12所示，一辐射波长范围为λ?、中心波长为λ的准单色点光源S 置于z 轴上，与透镜L a 相距a f （a f 为L a 的焦距）在与z 轴相垂直的屏∑0上有两个长狭缝S 1、S 2，它们垂直于纸面对称放置，透镜L b 紧靠在∑0在L b 的后焦∑面上观察干涉条纹，当X 由0增大时求条纹第一个零点所对应的X 值。 图p2-12-1 解答： 图p2-12-1 方法一 c L d =θsin ， λ λθ?=2 d ∴ λ λθ?=d 2 ， λλθ?==d f f X b b 2 方法二 θd S ?? 即 222 d k S πθλπ?? ? ?????== ，∴λλθ?=2d ， b X f θ=2b f d λλ =? 2.13 图p2-13所示是一个由光波导制成的马赫—曾特尔干涉仪。它由三个部分组成：第I 部分是对输入信号进行分路的耦合器，耦合器的长度为d ；第II 部分是长度相差L ?的 两条波导，它们的折射率eff n n n ==21；第III 部分与第I 部分的结构和功能相同，也是一个耦合器，其作用是将信号进行复合。以下讨论中不计光在波导中的传输损耗。耦合区长度为d 的耦合器传输矩阵为 ?? ? ? ??=d d j d j d M coupler κκκκcos sin sin cos 式中κ为常数。图p2-13中第II 部分的传输矩阵为 ?????? ??? ?? ???? ???-??? ???=2exp 002exp II L jk L jk M (1) 若I 、III 部分的耦合器对每一路输入信号均具有分束并平分功率的功能，试证明它的传输矩阵为 ?? ? ???= 1121j j M (2) 设频率ν附近有频率相差ν?（νν< 中左端的两个入口处输入，在进入端口时它们的初始相位相同。若要全部光功率只在右端 的同一个端口，如端口2 探测到，求干涉仪两臂差应满足的条件。 图p2-13 2.13解（1）对于一个平分功率的3dB 耦合器来说，传输矩阵coupler M 中4 π κ= d ，因此有 ?? ????= 1121coupler j j M （2）两个臂的输出光场out,1E 和out,2E 与输入场in,1E 和in,2E 的关系为 ?? ? ???=??????2,in 1,in 2,out 1,out E E M E E （P2.13-1） 式中 ?????? ????? ???? ???-??? ?????? ?????? ???=???? ??=??=2sin 2cos 2cos 2sin 2221 1211 L k L k L k L k j M M M M M M M M coupler coupler （P2.13-2） 图P2-13所示的结构就构成了一个复用器，设波长为1λ的光从1,in E 处注入，波长为2λ的光从2,in E 处注入。利用（P2.13-1）式得到输出场out,1E 和out,2E 分别是两个输入场单独分布时的总和： ??? ?????? ???+??? ???=2cos )(2sin )(222,in 111,in 1,out L k E L k E j E λλ （P2.13-3a ） ??? ?? ???? ???-??? ???=2sin )(2cos )(222,in 111,in 2,out L k E L k E j E λλ （P2.13-3b ） 式中j eff j n k π2=，（2 , 1=j ）。输出光功率 2,in 221,in 122 out,1 out,12cos 2sin P L k P L k E P ??? ???+??? ???== （P2.13-4a ） 2,in 221,in 122 out,2 out,22sin 2cos P L k P L k E P ?? ? ???+??? ???== （P2.13-4b ） 式中2 ,in ,in j j E P =，（2 , 1=j ）。在推导以上两式时，由于交叉项的频率是光载波频率的两 倍，光探测器不能响应，因而在式中没有写出该项。由以上两式可以看出，若要全部光功率只在右端的同一个端口如端口2探测到，需要有π=?21L k 及π=?22L k ，或者 πλλπ=?? ?? ? ??-=?-L n L k k 21eff 21112)( （P2.13-5） 因此干涉仪两臂的长度差应满足 ν λλ?= ??? ? ???????? ??-=?-eff 1 21eff 2112n c n L （P2.13-6） 式中ν?是由端口入射的两光波之间的频率差。 2.14 一直径为1cm 单色扩展圆形面发光光源，面上各面元发出的光波相互独立，如果用干涉孔径角来量度的话，其空间相干范围是多少弧度？如果用相干面积量度, 求离光源1m 远处的相干面积有多大？10m 远处的相干面积有多大？ 设光源波长0.55m λμ=。 解答：光源线度1=P cm ，由(2-119)式，d A λθ=，对于角直径为θ的均匀圆盘光源 22.1=A ∴ d λ θ22.1= p b θ= ∴ 1.22p b d λ= 51.22 1.220.550.6710rad 1cm d m b p λμα-?? ==≈? 相干面积计算的准则，参考(2-109)式所下的定义，由 0P b d d b P λλ= →= ∴ 2 02 22 P b d λ= 在近似估计时所采用将线度平方的方法，根据这一方法，对于圆形光源由 2 22 )22.1(22.1P b d P b d λλ=→= ∴ 2 (1.22)4 c s b A A λπ≈? 当1=b m 时， 92 4.510c A m -≈? 当10=b m 时 72 4.510c A m -≈? 2.15 (1)什么是定域条纹，什么是非定域条纹。 (2)结合图2-30说明对于一个楔角很小的平面劈如何确定以S 为中心的扩展光源产生的定域条纹的位置。 (3)在图2-32所示的情形中，若入射的平行光垂直于劈角0≠α的尖劈表面，问干涉条纹定域在什么位置。 提示：（1）参考教材§2-6中有关部分。 （2）参考教材§2-6中图2-30及其说明（3）定域在尖劈的上表面 首页入门学 习 程序 员 计算机考 研 计算机电子书 下载 硬件知 识 网络知 识 专业课程答案 下载 视频教程下载 第一章 作者：佚名来源：网络 1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？ 答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故： CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59 若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87 故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % : 87 ％/59 ％=147 % 147 ％-100 % = 47 % 2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。 答：画出两道程序并发执行图如下： （1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图 第4章存储管理 “练习与思考”解答 1．基本概念和术语 逻辑地址、物理地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、碎片紧缩、虚拟存储器、快表、页面抖动 用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为相对地址或逻辑地址。 内存中各物理存储单元的地址是从统一的基地址开始顺序编址的，这种地址称为绝对地址或物理地址。 由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间，或简称为地址空间。 由内存中一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间，也称物理空间或绝对空间。 程序和数据装入内存时，需对目标程序中的地址进行修改。这种把逻辑地址转变为内存物理地址的过程称作重定位。 静态重定位是在目标程序装入内存时，由装入程序对目标程序中的指令和数据的地址进行修改，即把程序的逻辑地址都改成实际的内存地址。 动态重定位是在程序执行期间，每次访问内存之前进行重定位。这种变换是靠硬件地址转换机构实现的。 内存中这种容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”或“零头”。 为解决碎片问题，移动某些已分配区的内容，使所有进程的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端。这种技术称为紧缩（或叫拼凑）。 虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。 为了解决在内存中放置页表带来存取速度下降的矛盾，可以使用专用的、高速小容量的联想存储器，也称作快表。 若采用的置换算法不合适，可能出现这样的现象：刚被换出的页，很快又被访问，为把它调入而换出另一页，之后又访问刚被换出的页，……如此频繁地更换页面，以致系统的大部分时间花费在页面的调度和传输上。此时，系统好像很忙，但实际效率却很低。这种现象称为“抖动”。 2．基本原理和技术 （1）存储器一般分为哪些层次？各有何特性？ 存储器一般分为寄存器、高速缓存、内存、磁盘和磁带。 CPU内部寄存器，其速度与CPU一样快，但它的成本高，容量小。 高速缓存（Cache），它们大多由硬件控制。Cache的速度很快，它们放在CPU内部或非常靠近CPU的地方。但Cache的成本很高，容量较小。 内存（或称主存），它是存储器系统的主力，也称作RAM（随机存取存储器）。CPU可以直接存取内存及寄存器和Cache中的信息。然而，内存中存放的信息是易变的，当机器电源被关闭后，内存中的信息就全部丢失了。 磁盘（即硬盘），称作辅助存储器（简称辅存或外存），它是对内存的扩展，但是CPU不能直接存取磁盘上的数据。磁盘上可以永久保留数据，而且容量特别大。磁盘上数据的存取速度低于内存存取速度。 磁带保存的数据更持久，容量更大，但它的存取速度很慢，而且不适宜进行随机存取。所以，磁带设备一般不能用做辅存。它的主要用途是作为文件系统的后备，存放不常用的信息或用做系统间传送信息的介质。 （2）装入程序的功能是什么？常用的装入方式有哪几种？ 装入程序的功能是根据内存的使用情况和分配策略，将装入模块放入分配到的内存区中。 程序装入内存的方式有三种，分别是绝对装入方式、可重定位装入方式和动态运行时装入方式。 第二章光的干涉作业 1、在杨氏干涉实验中，两个小孔的距离为1mm，观察屏离小孔的垂直距离为1m，若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波，试求： （1）两光波分别形成的条纹间距； （2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。 2、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm，试决定该薄片的厚度。 3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采用垂直的激光束（632.8nm）垂直照射双棱镜，问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。 4、在洛埃镜干涉实验中，光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。洛埃镜长为40cm，置于光源和屏的中央。（1）确定屏上看见条纹的区域大小；（2）若波长为500nm，条纹间距是多少？在屏上可以看见几条条纹？ 5、在杨氏干涉实验中，准单色光的波长宽度为0.05nm， 平均波长为500nm ，问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。 6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。 7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ，太阳光的平均波长为550nm ，试计算地球表面的相干面积。 8、在平行平板干涉装置中，平板置于空气中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。 9、在平行平板干涉装置中，若照明光波的波长为600nm ，平板的厚度为 2mm ，折射率为 1.5，其下表面涂上高折射率（1.5）材料。试问：（1）在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑？（2）由中心向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=20cm ）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？ P P ’ 第一章绪论 1．什么是操作系统的基本功能? 答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算 机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。操作系统的基本功能包括： 处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理(文件系统管理)和用户接口等。 2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征? 答：批处理系统(batchprocessingsystem)：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序(monitor)自动依次处理。其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。 分时系统(timesharingoperationsystem)：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。 实时系统(realtimesystem)：在被控对象允许时间范围内作出响应。其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。 3．多道程序(multiprogramming)和多重处理(multiprocessing)有何区别? 答；多道程序(multiprogramming)是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时执行多个作业；而多重处理(multiprocessing)系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。 4．讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来? 答：讨论操作系统可以从以下角度出发： (1)操作系统是计算机资源的管理者； (2)操作系统为用户提供使用计算机的界面； (3)用进程管理观点研究操作系统，即围绕进程运行过程来讨论操作系统。 2.1 单色平面光照射到一个圆孔上，将其波面分成半波带，求第k 各带的半径。若极点到观察点的距离r 0为1m ，单色光波长为450nm ，求此时第一半波带的半径。 解：由菲涅耳衍射，第k 个半波带满足关系式)1 1(02 R r R k hk +=λ， 当∞→R 时，0r k R hk λ=。 第一半波带半径067.011045001100=???==-r k R hk λcm 。 2.2平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像摄像机光圈那样改变大小．问：(1)小孔半径应满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小孔中心4 m 的P 点的光强分别得到极大值和极小值；(2)P 点最亮时，小孔直径应为多大?设此光的波长为500nm 。 解：(1)由菲涅耳衍射，第k 个半波带满足关系式)1 1(02 R r R k hk +=λ， 当∞→R 时，k k r k R hk 414.14105000100=???==-λmm 。 K 为奇数时，P 点光强为极大值； K 为偶数时，P 点光强为极小值。 (2)P 点最亮时，由p 点的振幅)(2 1 1k k a a a += ，所以当k=1时，k a 为最大 所以2828.021==h R d cm 。 2.3 波长为500nm 的单色点光源离光阑1m ，光阑上有一个内外半径分别为0.5 mm 和1 mm 的透光圆环，接收点P 离光阑1 m ，求P 点的光强I 与没有光阑时的光强度I 0之比。 解：由菲涅耳衍射，第k 个半波带满足关系式)1 1(02 R r R k hk +=λ， 圆环内径对应的半波带数1)1 1 11(105000)105.0()11(102302 1 1=+??=+=--R r R k h λ 圆环外径对应的半波带数4)1 1 11(105000)101()11(10 2302 1 2=+??=+=--R r R k h λ 由题意可知，实际仅露出3各半波带，即142)(2 1 a a a a k ≈+=， 而112 1 )(21a a a a ≈+=∞∞ 所以光强之比4 2 0==∞a a I I k 。 2.4波长为632.8 nm 的平行光射向直径为2.76 mm 的圆孔，与孔相距l m 处放一屏，试问：(1)屏上正对圆孔中心的P 点是亮点还是暗点?(2)要使P 点变成与(1)相反的情况，至少要把屏幕分别向前或向后移动多少? 解：(1)由菲涅耳衍射，第k 个半波带满足关系式)1 1(02 R r R k hk +=λ， 《操作系统教程》习题答案 习题1 1．单项选择题 （1）大中小型计算机是以为中心的计算机系统。 A、CPU B、存储器 C、系统总线 D、通道 （2）以下关于操作系统的说法正确的是。 A、批处理系统是实现人机交互的系统 B、批处理系统具有批处理功能，但不具有交互能力 C、分时系统是实现自动控制，无须人为干预的系统 D、分时系统即具有分时交互能力，又具有批处理能力 （3）操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和。 A、为用户提供良好的工作环境和接口 B、对用户的命令作出快速响应 C、作为服务机构向其它站点提供优质服务 D、防止有人以非法手段进入系统 （4）设计实时操作系统时，首先应考虑系统的。 A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、优良性和分配性 D、灵活性和分配性 （5）多道程序设计是指。 A、在分布式系统中同一时刻运行多个程序 B、在一台处理器上并行运行多个程序 C、在实时系统中并发运行多个程序 D、在一台处理器上并发运行多个程序 （6）以下关于并发性和并行性的说法正确的是。 A、并发性是指两个及多个事件在同一时刻发生 B、并发性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 C、并行性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 D、并发性是指进程，并行性是指程序 （1）B （2）B （3）A （4）B （5）D （6）B 2．填空题 （1）微机是以总线为纽带构成的计算机系统。 （2）在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为前台作业，把由批处理系统控制的作业称为后台作业。 （3）在分时系统中，若时间片长度一定，则用户数越多，系统响应时间越慢。 （4）分布式操作系统能使系统中若干台计算机协同完成一个共同的任务，分解问题成为子计算并使之在系统中各台计算机上并行执行，以充分利用各计算机的优势。 （5）用户通过网络操作系统可以网络通信、资源共享，从而大大扩展了计算机的应用范围。 3．简答题 （1）什么是操作系统？现代操作系统的基本特征是什么？并发性 （2）什么是批处理系统，衡量批处理系统好坏的主要指标是什么？及时性 （3）试述分时系统的原理及其特性。时间片原则交互性同时性独立性及时性 第二章 理想光学系统 1.针对位于空气中的正透镜组() 0'>f 及负透镜组() 0' () /f l d -= () 0=l e ()/f l f = ')(f f l g -== '22)(f f l h -== +∞=l i )( 2.0' 0 e l (= ) f= l 2/ (f ) ( ) f g= l (= h) l l i)( +∞ = 2. 已知照相物镜的焦距f’＝75mm,被摄景物位于（以F 点为坐标原点） =x ,2,4,6,8,10,m m m m m -----∝-处，试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远 的地方。 解： （1）x= -∝ ，xx ′=ff ′ 得到：x ′=0 （2）x ′= （3）x ′= （4）x ′= （5）x ′= （6）x ′= 3.设一系统位于空气中，垂轴放大率*-=10β，由物面到像面的距离（共轭距离）为7200mm ， 物镜两焦点间距离为1140mm 。求该物镜焦距，并绘出基点位置图。 解: ∵ 系统位于空气中，f f -=' 10' '-=== l l y y β 由已知条件：1140)('=+-+x f f 7200)('=+-+x l l 解得：mm f 600'= mm x 60-= 4.已知一个透镜把物体放大*-3投影到屏幕上，当透镜向物体移近18mm 时，物体将被放大 *-4，试求透镜的焦距，并用图解法校核之。 解：方法一： 31 ' 11-==l l β ? ()183321'1--=-=l l l ① 第一章： 一、3、10、15、23、27、35 3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？ 操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件. 主要作用 (1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序 (2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者 (3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机 (4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者 10.试述系统调用与函数（过程）调用之间的区别。 （1）调用形式和实现方式不同； （2）被调用的代码位置不同； （3）提供方式不同 15.什么是多道程序设计？多道程序设计有什么特点？ 多道程序设计是指允许多个作业（程序）同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。从宏观上看是并行的，从微观上看是串行的。 （1）可以提高CPU、内存和设备的利用率； （2）可以提高系统的吞吐率，使单位时间内完成的作业数目增加； （3）可以充分发挥系统的并行性，使设备和设备之间，设备和CPU之间均可并行工作。 23.现代操作系统具有哪些基本功能？请简单叙述之。 （1）处理器管理； （2）存储管理； （3）设备管理； （4）文件管理； （5）联网与通信管理。 27.什么是操作系统的内核？ 内核是一组程序模块，作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作，通常驻留在内核空间，运行于内核态，具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限，是仅有的能够执行特权指令的程序。 35.简述操作系统资源管理的资源复用技术。 系统中相应地有多个进程竞争使用资源，由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的，操作系统让众多进程共享物理资源，这种共享称为资源复用。 （1）时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用； （2）空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。 . 二、2、5 2、答：画出两道程序并发执行图如下： (1) (见图中有色部分)。 (2)程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见 图中有色部分)。 5、答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)： 第二章习题及答案 1、已知照相物镜的焦距f’＝75mm,被摄景物位于（以F点为坐标原点）x=、-10m、-8m、-6m、-4m、-2m 处，试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方。 解：（1）xx′=ff′，x= -∝得到：x′=0 （2）x= -10 ，x′= （3）x= -8 ，x′= （4）x= -6 ，x′= （5）x= -4 ，x′= （6）x= -2 ，x′= 2、已知一个透镜把物体放大-3x 投影在屏幕上，当透镜向物体移近18mm 时，物体将被放大-4x 试求透镜的焦距，并用图解法校核之。 解： 3．一个薄透镜对某一物体成实像，放大率为-1x,今以另一个薄透镜紧贴在第一个透镜上，则见像向透镜方向移动20mm，放大率为原先的3/4 倍，求两块透镜的焦距为多少 解： 4．有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半，今将物面向透镜 移近 100mm ，则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距。 解： 5．希望得到一个对无限远成像的长焦距物镜，焦距 =1200mm ，由物镜顶点到 像面的距离 L =700 mm ，由系统最后一面到像平面的距离（工作距）为 ，按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构，并画出光路图。 解： 6．一短焦距物镜，已知其焦距为 35 mm ，筒长 L =65 mm ，工作距,按最简单结 构的薄透镜系统考虑，求系统结构。 解： 7．已知一透镜求其焦距、光焦度。 解： 8．一薄透镜组焦距为100 mm，和另一焦距为50 mm 的薄透镜组合，其组合焦距仍为100 mm，问两薄透镜的相对位置。 解： 9．长60 mm，折射率为的玻璃棒，在其两端磨成曲率半径为10 mm 的凸球面，试求其焦距。 解： 《操作系统教程》习题答案 习题1 1(单项选择题 (1)大中小型计算机是以为中心的计算机系统。 A、CPU B、存储器 C、系统总线 D、通道 (2)以下关于操作系统的说法正确的是。 A、批处理系统是实现人机交互的系统 B、批处理系统具有批处理功能，但不具有交互能力 C、分时系统是实现自动控制，无须人为干预的系统 D、分时系统即具有分时交互能力，又具有批处理能力 (3)操作系统的职能是管理软硬件资源、合理地组织计算机工作流程和。 A、为用户提供良好的工作环境和接口 B、对用户的命令作出快速响应 C、作为服务机构向其它站点提供优质服务 D、防止有人以非法手段进入系统 (4)设计实时操作系统时，首先应考虑系统的。 A、可靠性和灵活性 B、实时性和可靠性 C、优良性和分配性 D、灵活性和分配性 (5)多道程序设计是指。 A、在分布式系统中同一时刻运行多个程序 B、在一台处理器上并行运行多个程序 C、在实时系统中并发运行多个程序 D、在一台处理器上并发运行多个程序 (6)以下关于并发性和并行性的说法正确的是。 A、并发性是指两个及多个事件在同一时刻发生 B、并发性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 C、并行性是指两个及多个事件在同一时间间隔内发生 D、并发性是指进程，并行性是指程序 (1)B (2)B (3)A (4)B (5)D (6)B 2(填空题 (1)微机是以总线为纽带构成的计算机系统。 (2)在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为前台作业，把由批 处理系统控制的作业称为后台作业。 (3)在分时系统中，若时间片长度一定，则用户数越多，系统响应时间越慢。 (4)分布式操作系统能使系统中若干台计算机协同完成一个共同的任务，分解问 题成为子计算并使之在系统中各台计算机上并行执行，以充分利用各计算机的优势。 (5)用户通过网络操作系统可以网络通信、资源共享，从而大大扩展了计算机的 应用范围。 3(简答题 (1)什么是操作系统,现代操作系统的基本特征是什么, 并发性 (2)什么是批处理系统，衡量批处理系统好坏的主要指标是什么, 及时性 (3)试述分时系统的原理及其特性。时间片原则交互性同时性独立性及时性 (4)操作系统有哪几大特征,它的最基本特征是什么, 并发性虚拟性共享性异步性最基本特征并发性 物理光学习题库——光的干涉部分 一、选择题 1. 下列哪一个干涉现象不属于分振幅干涉？ A. 薄膜干涉 B.迈克尔逊干涉 C.杨氏双缝干涉 D.马赫-曾德干涉 2. 平行平板的等倾干涉图样定域在 A. 无穷远 B.平板上界面 C.平板下界面 D.自由空间 3. 在双缝干涉试验中，两条缝的宽度原来是相等的，若其中一缝的宽度略变窄，则 A.干涉条纹间距变宽 B. 干涉条纹间距变窄 C.不再发生干涉现象 D. 干涉条纹间距不变，但原来极小处强度不再为0 4. 在杨氏双缝干涉实验中，相邻亮条纹和相邻暗条纹的间隔与下列的哪一种因素无关？ A.光波波长 B.屏幕到双缝的距离 C. 干涉级次 D. 双缝间隔 5. 一束波长为λ的单色光从空气中垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，要使反射光得到干涉加强，薄膜厚度应为 A.λ/4 B.λ/4n C. λ/2 D. λ/2n 6. 在白炽灯入射的牛顿环中，同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是 A.由里向外 B.由外向里 C. 不变 D. 随机变化 7. 一个光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长为500nm的单色光垂直照明，看到的反射光干涉条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切，则工 件的上表面缺陷是 A.不平处为凸起，最大高度为250nm B.不平处为凸起，最大高度为500nm C.不平处为凹槽，最大高度为250nm D. 不平处为凹槽，最大高度为500nm 8. 在单色光照明下，轴线对称的杨氏干涉双孔装置中，单孔屏与双孔屏的间距为1m，双孔屏与观察屏的间距为2m，装置满足远场、傍轴近似条件，屏上出现对比度K=0.1的等间隔干涉条纹，现将双孔屏沿横向向上平移1mm，则 A. 干涉条纹向下平移2mm B. 干涉条纹向上平移2mm C. 干涉条纹向上平移3mm D. 干涉条纹不移动 9. F-P腔内间距h增加时，其自由光谱范围Δλ A. 恒定不变 B. 增加 C. 下降 D. =0 10. 把一平凸透镜放在平玻璃板上，构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢向上平移时，由反射光形成的牛顿环 A. 向中心收缩，条纹间隔不变 B. 向中心收缩，环心呈明暗交替变化 C. 向外扩张，环心呈明暗交替变化 D. 向外扩张，条纹间隔变大 11. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，垂直光线方向放入折射率为n、厚度为h的透明介质片，放入后，两路光束光程差的改变量为 A. 2（n-1）h B. 2nh C. nh D. （n-1）h 12. 在楔形平板的双光束干涉实验中，下列说法正确的是 A. 楔角越小，条纹间隔越宽； B. 楔角一定时，照射波长越长，条纹间隔越宽 C. 局部高度变化越大，条纹变形越严重 D. 形成的干涉属于分波前干涉 13. 若把牛顿环装置（都是用折射率为1.52的玻璃制成的）由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹会 A. 不变 B. 变密集 C.变稀疏 D.不确定 14. 若想观察到非定域干涉条纹，则应选择 第二章习题答案 2—1 铯的逸出功为，试求： （1）铯的光电效应阈频率及阈值波长； （2）如果要得到能 量为的光电子，必须使用多少波长的光照射 解：光电效应方程 2 12 m mv h =ν-Φ （1） 由题意知 0m v = 即 0h ν-Φ= 14 15 1.9 4.59104.13610ev Hz h ev s -Φν= ==??? 1.24652.61.9c hc nm Kev nm ev λ?====νΦ （2） ∵ 2 1 1.52 m mv ev = ∴ 1.5c ev h h λ =ν-Φ=-Φ 1.24364.71.5 1.5 1.9hc nm Kev nm ev ev ev λ?= ==+Φ+ 2-2 对于氢原子、一次电离的氢离子He ＋ 和两次电离的锂离子Li ＋＋ ，分别计算它们的： （1）第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度；（2）电子在基态的结合能； （3）由基态带第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长。 解：（1）由波尔理论及电子的轨道半径公式 r 1为氢原子第一波尔半径 222 01122204()(197.3)0.0530.511e e c r a nm nm m e m c e 6 πε====≈/4πε?10?1.44 h h 氢原子第二波尔半径 可知：He + (Z=2) Li + + (Z=3) 电子在波尔轨道上的速率为 2 1 n n r r z =221140.212r n r r nm ===112 210.0265220.1062a r nm r a nm ====112 210.0176320.07053 a r nm r a nm ====n z v c n =α 第一章绪论 I.什么是操作系统的幕本功能? 答:操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软们资源，合理地组织计算 机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接u.操作系统的基本功能包括: 处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理(文们骡统管理)和用户接Ii等. 2.什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征? 答:批处理系统(batchprocess ingsystem) :操作员把用户提交的作收分类.把一批作收编成一 个作业执行序列，由专门编制的监督程序(monitor)自动依次处理.其主要特征是:用户脱机 使用计算机、成批处理、多道程序运行. 分时系统(timcsharingopcrationsystcm ):把处理机的运行时(fnJ分成很短的时fFIJ片，按I<"t fnJ 片轮 转的方式，把处理机分配给各进程使用.其主要特征是:交互性、多用户同时性、独立性。实时系统(rcaltimcsystcm):在被控对象允许时间范围内作出响应.其主要特征是:对实时信 息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。 3.多道程序(multiprogramming)和多爪处理(multiprocessing)有何区别? 答:多道程序(multiprogramming)是作收之间自动调度执行、共享系统资源.并不是真正地 同时俏行多个作业:而多熏处W.. (multiprocessing)系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持. 第二章作业管理和用户接口 1.什么是作业?.作业步？ 答：把在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务的处理的全部工作称为一个作业。作业由不同的顺序相连的作业步组成。作业步是在一个作业的处理过程中，计算机所做的相对独立的工作。如.编辑愉入是一个作业步.它产生源程序文件:编译也是一个作业步.它产生目标代码文件. 2.作业山几部分组成?各有什么功能? 荞:作业山三部分组成:程序、数据和作业说明书.程序和数据完成用户所要求的业务处理工作.作业说明书则体现用户的控制愈图. 3.作业的愉入方式有哪JL种?各有何特点 谷:作业的输入方式有5种:联机输入方式、脱机袖入方式、直接棍合方式、SPOOLING (Simultancous Peripheral OperationsOnlinc)系统和网络愉入方式.各有如卜特点: (1)联机输入方式:用户和系统通过交互式会话来怕入作业. (2)脱机输入方式，又称预输入方式，利用低档个人计甘机作为外幽处理极进行钧入处理，存储在后备存储器I:.然后将此后援存储器连接到高速外围设备1二和上机相连。从而在较短 的时间内完成作业的愉入工作。 (3)直接祸合方式:把上机和外围低档机通过一个公用的人容量外存六接祸合起来，从而省去了在脱机愉入中那种依靠人工干预末传递后援存储雄的过程. (4)SPOOLING系统nl译为外田设备同时联机摊作。在SPOOLING系统中.多台外团设备通好道或DMA 器件和主机与外存连接起来作业的愉入愉出过程由土机中的掩作系统控 翻。 (5)网络怕入方式:网络愉入方式以上述几仲泊入方式为赞拙.当用户需要把在计算机网络中 1. 单色平面光照射到一小圆孔上，将其波面分成半波带。求第к个带的半径。若极点到观察点的距离r 0为1m ，单色光波长为450nm ，求此时第一半波带的半径。 解： 20 22r r k k +=ρ 而 20λ k r r k += 20λ k r r k = - 20202λρk r r k = -+ 将上式两边平方，得 42 2020 20 2 λλρk kr r r k + +=+ 略去22λk 项，则 λ ρ0kr k = 将 cm 104500cm,100,1-80?===λr k 带入上式，得 cm 067.0=ρ 2. 平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样改变大小。问：（1）小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心4m 的P 点的光强分别得到极大值和极小值；（2）P 点最亮时，小孔直径应为多大？设此时的波长为500nm 。 解：（1）根据上题结论 ρ ρ0kr k = 将 cm 105cm,400-50?==λr 代入，得 cm 1414.01054005 k k k =??=-ρ 当k 为奇数时，P 点为极大值； k 为偶数时，P 点为极小值。 （2）P 点最亮时，小孔的直径为 cm 2828.02201==λρr 3．波长为500nm 的单色点光源离光阑1m ，光阑上有一个内外半径分别为0.5mm 和1mm 的透光圆环，接收点P 离光阑1m ，求P 点的光强I 与没有光阑时的光强度I 0之比。 解：根据题意 m 1=R 500nm mm 1R mm 5.0R m 121hk hk 0====λr 有光阑时，由公式 ???? ??+=+=R r R R r r R R k h h 11)(02 002λλ 第二章光的干涉作业 1、在氏干涉实验中，两个小孔的距离为1mm，观察屏离小孔的垂直距离为1m，若所用光源发出波长为550nm 和600nm的两种光波，试求： （1）两光波分别形成的条纹间距； （2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。 2、在氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm，试决定该薄片的厚度。 3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采用垂直的激光束（632.8nm）垂直照射双棱镜，问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。 4、在洛埃镜干涉实验中，光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。洛埃镜长为40cm，置于光源和屏的中央。（1）确定屏上看见条纹的区域大小；（2）若波长为500nm，条纹间距是多少？在屏上可以看见几条条纹？ 5、在氏干涉实验中，准单色光的波长宽度为0.05nm， 平均波长为500nm ，问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。 6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。 7、太阳对地球表面的角约为0.0093rad ，太的平均波长为550nm ，试计算地球表面的相干面积。 8、在平行平板干涉装置中，平板置于空气中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。 9、在平行平板干涉装置中，若照明光波的波长为600nm ，平板的厚度为 2mm ，折射率为 1.5，其下表面涂上高折射率（1.5）材料。试问：（1）在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑？（2）由中心向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=20cm ）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？ P P ’ 操作系统教程课后习题参考答案 习题一 习题二 习题三 习题四 习题五 习题六 习题一 1．设计操作系统的主要目的是什么？ 设计操作系统的目的是： （1）从系统管理人员的观点来看，设计操作系统是为了合理地去组织计算机工作流程，管理和分配计算机系统硬件及软件资源，使之能为多个用户所共享。因此，操作系统是计算机资源的管理者。 （2）从用户的观点来看，设计操作系统是为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无需了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地使用计算机。 2．操作系统的作用可表现在哪几个方面？ (1) 方便用户使用：操作系统通过提供用户与计算机之间的友好界面来方便用户使用。 (2) 扩展机器功能：操作系统通过扩充硬件功能和提供新的服务来扩展机器功能。 (3) 管理系统资源：操作系统有效地管理系统中的所有硬件和软件资源，使之得到充分利用。 (4) 提高系统效率：操作系统合理组织计算机的工作流程，以改进系统性能和提高系统效率。 (5)构筑开放环境：操作系统遵循国际标准来设计和构造一个开放环境。其含义主要是指：遵循有关国际工业标准和开放系统标准，支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和互操作性。 3．试叙述脱机批处理和联机批处理工作过程 （1）联机批处理工作过程 用户上机前，需向机房的操作员提交程序、数据和一个作业说明书，后者提供了用户标识、用户想使用的编译程序以及所需的系统资源等基本信息。这些资料必须变成穿孔信息，（例如穿成卡片的形式），操作员把各用户提交的一批作业装到输入设备上（若输入设备是读卡机，则该批作业是一叠卡片），然后由监督程序控制送到磁带上。之后，监督程序自动输入第一个作业的说明记录，若系统资源能满足其要求，则将该作业的程序、数据调入主存，并从磁带上调入所需要的编译程序。编译程序将用户源程序翻译成目标代码，然后由连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序装配成一个可执行的程序，接着启动执行。计算完成后输出该作业的计算结果。一个作业处理完毕后，监督程序又可以自动地调下一个作业处理。重复上述过程，直到该批作业全部处理完毕。 （2）脱机批处理系统 脱机批处理系统由主机和卫星机组成，如下图所示。卫星机又称外围计算机，它不与主机直接连接，只与外部设备打交道。卫星机负责把输入机上的作业逐个转输到输入磁带上，当主机需要输入作业时，就把输入带与主机连上。主机从输入带上调入作业并运行，计算完成后，输出结果到输出磁带上，再由卫星机负责把输出带上的信息进行输出。在这样的系统中，主机和卫星机可以并行操作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。 操作系统教程第5版课后答案 费祥林、骆斌编著 第一章操作系统概论 习题一 一、思考题 1.简述现代计算机系统的组成及层次结构。 答：现代计算机系统由硬件和软件两个部分组成。是硬件和软件相互交织形成的集合体，构成一个解决计算问题的工具。硬件层提供基本可计算的资源，包括处理器、寄存器、内存、外存及I/O设备。软件层由包括系统软件、支撑软件和应用软件。其中系统软件是最靠近硬件的。 2、计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。 答：包括两大类，硬件资源和信息资源。硬件资源分为处理器、I/O设备、存储器等；信息资源分为程序和数据等。 3.什么是操作系统？操作系统在计算机系统中的主要作用是什么？ 答：操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 操作系统在计算机系统中主要起4个方面的作用。 （1）服务用户观点——操作系统提供用户接口和公共服务程序 （2）进程交互观点——操作系统是进程执行的控制者和协调者 （3）系统实现观点——操作系统作为扩展机或虚拟机 （4）资源管理观点——操作系统作为资源的管理者和控制者 4.操作系统如何实现计算与操作过程的自动化？ 答：大致可以把操作系统分为以下几类：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。其中批处理操作系统能按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行，实现计算机操作的自动化。又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行，多个作业可自动、顺序地被装入运行。批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器，中央处理器轮流地执行各个作业，各个作业可以同时使用各自所需的外围设备，这样可以充分利用计算机系统的资源，缩短作业时间，提高系统的吞吐率 5．操作系统要为用户提供哪些基本的和共性的服务？ 答：（1）创建程序和执行程序；（2）数据I/O和信息存取；（3）通信服务；（4） 差错检测和处理。为了保证高效率、高质量的工作，使得多个应用程序能够有效的共享系统资源，提高系统效率，操作系统还具备一些其他的功能：资源分配，统计，保护等。 6.试述操作系统所提供的各种用户接口。 答：操作系统通过程序接口和操作接口将其服务和功能提供给用户。程序接口由一组系统调用组成，在应用程序中使用“系统调用”可获得操作系统的低层服务，访问或使用系统管理的各种软硬件资源，是操作系统对外提供服务和功能的手段；操作接口由一组命令和（或）作业控制语言组成，是操作系统为用户提 第二章 例 题 例题2.1 凸平透镜r 1=100mm ，r 2=∞，d=300mm ，n=1.5，当物体在-∞时候， 1）求高斯像面的位置； 2）在平面上刻十字，问其共轭像在什么位置； 3）当入射高度为h=10mm ，问光线的像方截距是多少？和高斯像面相比相差多少？说明什么问题？ 解： 1）根据近轴光线光路计算公式可以求出高斯像面的位置。 将1111,' 1.5,1,100l n n r mm =-∞===代入单个折射球面成像公式'''n n n n l l r --=，可以求得1'300l mm =。又由题意d=300mm ，发现此时所成的像在凸平透镜的第二面上。 2）由光路可逆原理知道，若在平面上刻十字，其共轭像应在物方 -∞处。 3）当入射高度为h=10mm 时，光路如下图所示： 此时利用物在无限远时，L =?∞时， 公式sin sin 'sin '''sin ''(1)sin 'h I r n I I n U U I I I L r U ?=???=???=+-??=+?? 中的第一和第四式求解得： ※ 光线经过第一面折射时，11110sin 0.1100h I r = ==，所以1 5.739o I =。又11111sin 'sin 0.10.06667' 1.5 n I I n ==?=，所以1'arcsin 0.06667 3.822o I ==，1111''(0 5.739 3.822) 1.9172o o U U I I =+-=+-=， 1111sin '0.0667'11001299.374sin '0.0334547I L r mm U ????=?+=?+= ? ????? 。 ※ 光线再经过第二个面折射，21'0.626L L d mm =-=-，21' 1.9172o I U -==，则2222sin 'sin 1.5sin1.91720.05018'o n I I n ==-=-，2' 2.87647o I =-。2222'' 1.9172 1.9172 2.87647 2.87647o o o o U U I I =+-=-+=。 由三角关系知道：21tan '0.626tan1.91720.02095o x L U mm ==-=-，20.02095'0.4169tan 2.87647 o L mm =-=-。即此时像与高斯像面的距离为-0.4169mm 。 说明：正透镜，负球差！ 例题2 一个玻璃棒（n=1.5）长500mm ，两端为半球面，半径分别是50mm 和-100mm ，物体高1mm ，垂直于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上，试求： 第二章 光的衍射 1. 单色平面光照射到一小圆孔上，将其波面分成半波带。求第к个带的半径。若极点到 观察点的距离 r 0 为 1m ，单色光波长为 450nm ，求此时第一半波带的半径。 r k = r + k λ r 2 = ρ2 + r 2 0 2 解： 而 k k 0 = k λ = k λ ρ2 + r 2 - r r - r k 0 k 0 0 2 2 将上式两边平方，得 2 ρ2 + r 2 = r 2 + kr λ + k λ k 0 0 0 4 ρ k = kr 0λ k 2 λ 2 略去 项，则 -8 k = 1, r 0 = 100cm, λ = 4500 ? 10 cm 带入上式，得 将 ρ = 0.067cm 2. 平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样 改变大小。问：（1）小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心 4m ρ k = kr 0 ρ 解 ：（ 1）根据上题结论 -5 将 r 0 = 400cm, λ = 5 ? 10 cm 代入，得 ρ = 400 ? 5 ? 10 -5 k = 0.1414 k cm k 当 k 为奇数时，P 点为极大值； k 为偶数时，P 点为极小值。 （2）P 点最亮时，小孔的直径为 2ρ1 = 2 r 0λ = 0.2828cm 3．波长为 500nm 的单色点光源离光阑 1m ，光阑上有一个内外半径分别为 0.5mm 和 1mm 的透光圆环，接收点 P 离光阑 1m ，求 P 点的光强 I 与没有光阑时的光强度 I 之比。 r 0 = 1m R hk 1 = 0.5mm R hk 2 = 1mm λ = 500nm R = 1m 解：根据题意 2 2 R h (R + r 0 ) R h ? 1 1 ? λ r + ? R k = = λr R ? ? 有光阑时，由公式 0操作系统教程_孙钟秀(第四版)课后习题答案
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