1、 本试卷共 20 页第 1 页 本试卷共 20 页第 2 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_邯郸学院 2010-2011 学年第一学期 2009 级物理学、应用物理学专业本科期末考试试卷 (A) 课程名称： 光学 任课教师 ：史淑惠 考试时间： 1 2 0 分钟 考试性质（ 学生填写 “ ”）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（） 题 号 一 二 三 四 总分 满 分 30 20 18 32 100 得 分 阅卷 人 复 核人 一、填空题（每空 2分 ，共 30分 ） 1、真空中光速为 c，介质中光速为 v，介质的折射率为 ，在介质中通过距离 l 的光程是 。 2、光线在两种
2、不同介质的分界面上产生全反射的临界角为 ic ,当入射角为 i,产生全反射的条件 且 。 3、深度为 h 的水 (n=4/3)杯底有一点物，人站在上面垂直向下看到点物的深度是 。 4、肥皂泡在阳光照射下呈彩色，这是属于光的 _现象。 5、在单缝衍射的实验中，改变入射的单色光的波长，采取较长波长的单色光入射，则观察到的衍射图样的中央明条纹宽度如何变化 。 6、设某人的近点为 50cm，他应戴的凸透镜的度数是 。 7、按光源和光源到障碍物的距离的不同将衍射分为两类，如果光源和光屏距障碍物都很远，这种平行光的衍射称为 衍射，如果光源和光屏距障碍物为有限，称为 衍射。 8、在单轴晶体中光矢量振动方向垂
3、直于主截面的光称 ，平行于主截面的光称 。 9、光电效应中有无电子从金属逸出取决于入射光的 。 10、 有两个偏振片平行共轴放置，偏振化方向的夹角为 30，光强 度为 I 的自然光入射，则经过第一个偏振片光强变为 ，第 二 个偏振片光强变为 。 二、选择题 （每选 2分 ，共 20 分 ） 1、光学系统的虚物定义为：（ ） （ A）发散入射同心光束的顶点 （ B）会聚入射同心光束的顶点 （ C）发散出射同心光束的顶点 （ D）会聚出射同心光束的顶点 2、单球面折射系统的光心（光线通过该点方向不变）在哪里？（ ） （ A）球面顶点 （ B）球面的曲率中心 （ C）球面顶点与曲率中心的中点 （ D
4、）系统没有光心。 3、望远镜的放大本领 为 M，若将物镜的焦距减小一半，则放大本领变为（ ） （ A） M （ B） M/2 （ C） 2M （ D） 4M 4、日光照在窗玻璃上，从玻璃上、下表面反射的光迭加，看不见干涉图样的原因是：（ ） （ A）两侧光的频率不同 （ B）在相遇点两光振动方向不同 （ C）在相遇点两光的振幅相差太大 （ D）在相遇点两光的光程差太大 5、用半波带法研究菲涅耳圆孔衍射的结果说明，圆孔轴线上 P点的明暗取决于（ ） （ A）圆孔的大小 （ B）圆孔到 P点的 距离 （ C）半波带数目的奇偶 （ D）圆孔半径与波长的比值 6、下列的说法哪一种是正确的：（ ） （
5、A）自然光是单色光 （ B）偏振光是单色光 （ C）非常光是部分偏振光 （ D）寻常光是线偏振光 7、强度为 Io 的线偏振光垂直通过一偏振片，当偏振光的振动方向与偏振片的透光方向夹角为时，透过的光强为：（ ） （ A） 0cosI （ B） 0 cos /2I （ C） 20cosI （ D） 20 cos /2I 8、在杨氏双缝实验中，如果波长变长，则：（ ） （ A）干涉条纹间距变大 （ B）干涉条纹间距变小 （ C）干涉条纹间距不变 （ D）干涉条纹变红 9、下列什么现象说明光是横波？（ ） （ A）光的干涉现象 （ B）光的衍射现象 （ C）光的色散现象 （ D）光的偏振现象 10、
6、 对衍射现象的定性分析， 不 正确的是（ ） （ A）光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物 发生弯曲传播的现象 （ B）衍射花纹图样是光波相互叠加的结果 （ C）光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 （ D）光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 满分 20 得分 满分 30 得分 本试卷共 20 页第 3 页 本试卷共 20 页第 4 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_三、作图题（每题 6分 ，共 18 分 ） 1、 已知空气中薄透镜的焦点，作出物点 P 的象。 2、 图中 L为薄透镜 ,水平横线 MM 为主轴。 ABC 为已知的一条穿过这个透镜的路径，用作图法求出任一条光线 D
7、E 穿过透镜后的路径。 3、 作出方解石晶体内 o光和 e光的波面和传播方向。 四、计算题（ 每题 8分 ，共 32 分 ） 1、 一个焦距为 10cm 的薄凸透镜与一焦距为 -5cm 的薄凹透镜相距 10cm，高为3mm的物体在凸透镜前 20cm 处。求最后成像的位置、大小和性质。 2、 在杨氏双缝干涉实验中， (1)波长为 6328nm 的激光射在缝的间距为 0022cm的双缝上。求距缝 180cm 处的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距； (2)若缝的间距为 045cm，距缝 120cm 的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距为 0015cm，求光源的波长并说明是什么颜色的光。 满分
8、18 得分 满分 32 得分 本试卷共 20 页第 5 页 本试卷共 20 页第 6 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_3、折射率分别为 1.45 和 1.62的两块玻璃板，使其一端相接触，形成 6的尖劈。将波长为 5500oA 的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹。 (1) 试求条纹间距； (2) 若将整个劈浸入折射率为 1.52 的杉木油中，则条纹的间距变成多少 ? (3) 定性说明当劈浸入油中后，干涉条纹将如何变化 ? 4、钠黄光波长为 5893oA 。使用 15cm 长每毫米内有 1200 条缝的光栅进行衍射，求 (1)谱线中一级主极大的角位置； (2)各级主极
9、大值的间隔； (3)第一级主极大值的半角宽度。 本试卷共 20 页第 7 页 本试卷共 20 页第 8 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_邯郸学院 2010-2011 学年第一学期 2009 级物理学、应用物理学专业本科期末考试试卷 (B) 课程名称： 光学 任课教师 ：史淑惠 考试时间： 1 2 0 分钟 考试性质（ 学生填写 “ ”）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（） 题 号 一 二 三 四 总分 满 分 30 20 18 32 100 得 分 阅卷人 复核人 一、填空题（每空 2分 ,共 30 分） 1、 眼睛与物体 PQ 之间隔一块折射率是 1.5，厚度是 30c
10、m 的玻璃板，则眼睛看到的像与原物相比靠近了 cm。 2、光线在两种不同介质的分界面上产生全反射的条件是 。 3、 设某近视眼的近点为 1.25m，他应戴的凸透镜的度数是 。 4、光的相干条件 ， ， 。 5、波长为 550nm的单色光垂直投射在 折射率分别为 1.45 和 1.62 的玻璃板构成的夹角是 6 分的尖劈上，在上方观察劈的干涉条纹，条纹间距是 。 6、用平行的单色光垂直照射不透明的小圆板，在圆板后面的屏上发现圆形阴影的中心处有一个亮斑，这是光的 _ _现象。 7、光栅衍射实验中，光栅常数为 a b，缝数为 N，两相邻主最大之间有 个最小， 个次最大。 8、在单轴晶体中光矢量振动方
11、向垂直于主截面的光称 ，平行于主截面的光称 。 9、有两个偏振片平行共轴放 置，偏振化方向的夹角为 30，光强度为 I 的自然光垂直入射，则经过第二个偏振片光强变为 。 10、 显微镜物镜的横向放大率为 45 倍，目镜的视角放大率（即放大本领）为10 倍，则显微镜的放大本领为 倍。 11、 光电效应中有无电子逸出取决于入射光的 。 二、选择题（每选 2 分，共 20分） 1、光学系统的虚像定义为：（ ） （ A）发散入射同心光束的顶点 （ B）会聚入射同心光束的顶点 （ C）发散出射同心光束的顶点 （ D）会聚出射同心光束的顶 点 2、 在球面反射的情况下物空间和像空间重合。在实物物距 小于零
12、的情况下，若像距小于零，那么成的像是 （ A） 实像 （ B） 虚像 （ C） 实像或虚像 （ D） 不成像 3、日光照在窗玻璃上，从玻璃上、下表面反射的光迭加，看不见干涉图样的原因是：（ ） （ A）两侧光的频率不同 （ B）在相遇点两光振动方向不同 （ C）在相遇点两光的振幅相差太大 （ D）在相遇点两光的光程差太大 4、钠光（ =589nm）垂直照射光栅 ,若与法线成 450 角观察到第二级谱线，则光栅上每毫米的刻 线数为（ ） （ A） 300 （ B） 500 （ C） 600 （ D） 900 5、对衍射现象的定性分析， 不 正确的是（ ） （ A） 光的衍射是光在传播过程中绕过障
13、碍物发生弯曲传播的现象 （ B） 衍射花纹图样是光波相互叠加的结果 （ C） 光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 （ D） 光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论 6、 含有蓝、绿、黄、红颜色的一束光照射到一衍射光栅上，偏离 中心象最远的 是（ ） （ A）红 （ B）绿 （ C）黄 （ D）蓝 7、在菲涅耳圆孔衍射中，对轴线上 P 点只能露出 5 个菲涅耳半波带，设每个半波带对 P 点的振幅贡献均为 ，则 P 点的合振幅为：（ ） （ A） 0 （ B） （ C） 3 （ D） 5 8、下列的说法哪一种是正确的：（ ） （ A）自然光是单色光 （ B）偏振光是单色光 （ C）非寻常光是
14、部分偏振光 （ D）寻常光是线偏振光 9、 一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻璃，则 : （ A） 反射光的振动方向垂直 于入射面，而透射光束 的振动方向平行 入射面并成 为线偏光 （ B） 反射光的振动方向平行 于入射面，而透射光束是部分偏振光 （ C） 反射光的振动方向 垂直于入射面，而透射光束是部分偏振光 （ D）反射光束和透射光束都是部分偏振光 满分 30 得分 本试卷共 20 页第 9 页 本试卷共 20 页第 10 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_10、晴朗的天空所以呈浅兰色，清晨日出或傍晚日晚日落的晨曦和晚霞呈现红色，其原因为：（ ） （ A）太阳光被大气所吸收 （
15、B）太阳光被大气所散散 （ C）太阳光被大气所偏振 （ D）太阳光被大气所色射 三、作图题（每题 6分，共 18 分） 1、已知空气中薄透镜的焦点，作出物点 P 的象。 2、已知凹面镜的焦距，凹面镜前有一物体 PQ，求 PQ 的像。 3、作出方解石晶体内 o光和 e光的波面和传播方向。 四、计算题（每题 8 分，共 32分） 1、凸透镜 L1和凹透镜 L2的焦距分别为 20.0cm 和 40.0cm， L2在 L1右侧 40.0cm处。近轴小物体放在 L1左侧 30.0cm，物高 0.2cm。求其成像位置和性质。 2、 在杨氏双缝干涉实验中， (1)波长为 632.8nm 的激光射在缝的间距为
16、 0.022cm的双缝上。求距缝 180cm 处的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距； (2)若缝的间距为 0.45cm，距缝 120cm 的光屏上所形成的相邻两个干涉条纹的间距为 0.015cm，求光源的波长并说明是什么颜色的光。 满分 18 得分 满分 32 得分 本试卷共 20 页第 11 页 本试卷共 20 页第 12 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_3、 波长为 546.1nm 的平行光垂直地射在 1mm 宽的缝上，若将焦距为 100cm 的透镜紧贴于缝的后面，并将光聚焦在屏上，问衍射图样 的中央到（ 1）第一最小值； （ 2）第一最大值；（ 3）第三 最小值的距离分别
17、是多少？ 4、已知平面透射光栅狭缝的宽度 b=1.582 10-3 mm，若以波长 =632.8nm 的氦氖光垂直入射在这个光栅上，发现第四级 开始有 缺级 现象 ，会聚透镜的焦距为 1.5m，求： （ 1）屏幕第一级亮条纹与第二级亮条纹的间距 （ 2）屏幕上所呈现的全部亮条纹数 本试卷共 20 页第 13 页 本试卷共 20 页第 14 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_邯郸学院 2010-2011 学年第一学期 2009 级物理学、应用物理学专业本科期末考试 （ A）卷 答案及评分标准 课程名称： 光学 任课教师：史淑惠 时间： 120 分 一、填空题（每空 2分，共 30分）
18、1、 vc vlc 2、光线由光密介质射向光疏介质 i ic 3、 3h/4cm 4、薄膜干涉 5、变宽 6、 50 度 7、远场 近场 8、 o 光 e 光 9、频率 10、 0.5I ， 0.375I 二、选择题（每题 2分，共 20分） 1B 2B 3B 4D 5C 6D 7C 8A 9D 10D 三、画图题（每题 6分，共 18分） 四、计算题 (每题 8分，共 32分 ) 1、解：由逐次成像法计算物体的成像情况 （ 1） f1/=10cm s1=-20cm y=3mm 由/11/1 111 fss ，代入数 1012011/1 ss1/=20cm，即物体经凸透镜成像在其右侧 20cm
19、 处。 111/ss 2020 1 （ 3分） （ 2） f2/=-5cm s2=20cm-10cm=10cm 由/22/2 111 fss ，代入数据得511011/2 s， s2/=-10cm 即物体经凹透镜成像在其左侧 10cm 处，和凸透镜的位置重合。 （ 3 分） 本试卷共 20 页第 15 页 本试卷共 20 页第 16 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_ 22/2ss1010 1 1 2 1 最后象的位置在凹透镜左侧 10cm 处，大小是 3mm，正立虚像。（ 2分） 2、 解： (1)根据题中给的已知条件， =632.8 10-9m， d=0.022 10-2m， r
20、0=180 10-2m，代入公式 (4-14) cmdry 52.0108.63210022.0 10180 9220 （ 4分） (2)已知 d=0.45cm, r0=120cm, y=0.015cm (4-14) nmyrd 5.562015.0120 45.00 (黄光 ) 4分） 3、解： (1)两片玻璃之间形开成空气尖劈， n =1。根据公式 1.01 8 012105 5 0 0210 nx=0.158mm （ 3 分） (2)浸入油中后 n =152 条纹间距 x变为 1 0 4.052.1 1 5 8.02 nxnx mm （ 3 分） (3)未浸入油时，光束从上面玻璃的下表面
21、反射时不存在半波损失；而光束从下面玻璃的上表面反射时，由于是从光 疏介质射向光密介质，反射时产生半波损失现象。因此反射光的光程差仍含有半波损失。尖劈的接触棱边为暗纹。浸入油中后，上下表面的反射光都有半波损失，因此公式中不计额外光程差。两块玻璃相接触棱边从暗条纹变成亮条纹。另外根据 (2)的计算可知，条纹间距变窄，观察者将见到条纹向棱边靠拢。（ 2分） 4、 解：光栅的光栅常数为 mmd 12001 (1) 根 据 光 栅 方 程 ， 一 级 主 极 大 的 衍 射 角 为 5.58447 0 6 8.0s ins in 111 od （ 3分） (2)根 据光栅方程 jd sin jjd s
22、ins in 1 在 j不太大时 j sin j 则有 7 0 7 2.0101 2 0 01 105 8 9 3 3101 djjrad （ 3分） (3)半角宽度为 0 1 9.01055.55.5844c o s151089.5c o s65r a dcmcmNd o（ 2 分） 本试卷共 20 页第 17 页 本试卷共 20 页第 18 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_邯郸学院 2010-2011 学年第一学期 2009 级物理学、应用物理学专业本科期末考试 （ B）卷 答案及评分标准 课程名称： 光学 任课教师：史淑惠 时间： 120 分 一、填空题（每空 2分，共 30
23、分） 1、 10cm 2、光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角 3、 320 度 4、相同的频率，相同的振动方向，恒定的相位差 5、 0.158mm 6、衍射或填泊松亮斑 7、 N-1， N-2 8、寻常光，非寻常光 9、 0.375I 10、 450 11、频率 二、选择题（每题 2分，共 20分） 1C 2A 3D 4C 5D 6A 7B 8D 9C 10B 三、画图题（每题 6分，共 18分） 四、计算题（每题 8 分，共 32分 ） 1、解：高斯法： 第一次成像 s1=-30.0cm 1f =20.0cm，代入公式 111 111 fss 得 1s =60.0cm （ 3分）
24、20.30 0.60111 ss 成倒立放大的实像 第二次成像 cmdss 0.200.400.6012 cmf 402 222 111 fss 得 2s =40.0cm （ 3 分） 20.20 0.40222 ss 成正立的放大的虚像 第二次是由虚物成像而来的，因此最终得一放大的实像 42221 （ 2 分） 2、解： (1)根据题中给的已知条件， =632.8 10-9m， d=0.022 10-2m， r0=180 10-2m，代入公式 cmdry 52.0108.63210022.0 10180 9220 （ 4 分） (2)已知 d=0.45cm, r0=120cm, y=0.01
25、5cm nmyrd 5.562015.0120 45.00 (黄光 ) （ 4 分） 3.解 : 根据单缝衍射图样的最小值位置的公式可知 : kfybbb ta ns in （ 2 分） 得第一、第三最小值的位置分别为 本试卷共 20 页第 19 页 本试卷共 20 页第 20 页 _级_系_专业_班姓名_ 学号_密封线_mm5 4 6 1.0104 6 1.511 0 0 0 41 bfy （ 1分） mm638.133 bfy （ 2 分） 由单缝衍射的其它最大值（即次最大）位置的近似式 21s in 00 kfybb k （ 2 分） 得 mm8 1 9.0104 6 1.511 0 0
26、 02323 410 bfy （ 1分） 4.解： (1)设透射光栅中相邻两缝间不透明部分的宽度均等于 a，光栅常数 d=a+b，当 d=4b时，级数为 4， 8， 12，的谱线都消失，即缺级，故光栅常数 d 为： d=4b=6.328 10-3mm （ 1 分） 由光栅方程可知第一级亮条纹与第二级亮条纹距中央亮条纹的角距离 (即衍射角 )分别为： dd 2s in,s in 21 若会聚透镜的焦距为 f，则第一级亮条纹与第二级亮条纹距中央亮条纹的线距离分别为： 2211 , tgfxtgfx （ 2 分） 当很小时，则， dfxdfx 2, 21 （ 1 分） 在屏幕上第一级与第二级亮条纹的间距近似为 1 5 0 0103 2 8.6 106 3 2 82 37 dFdfdfx =150mm=15cm （ 1 分） (2)由光栅方程 jd sin 可得 sin =1 可得 sindj 代入 1sin 得 10103 2 8.6 103 2 8.6 73 dj（ 2 分） 考虑到缺级 j= 4， 8，则屏幕上显现的全部亮条纹数为 2 (9-2)+1=15 这里 j= 10级时 sin = 1，对应衍射角 2 ，故无法观察到。（ 1 分）
