<光学>期终试卷(一)
班级学号姓名成绩
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 干涉条纹中强度的①。 2．如果波长可连续变化的平面光波正入射到涂有一层薄油膜的厚玻璃上。发现在波长为500nm与700nm处为完全相消干涉，而在这两波长间无其它波长发生相消干涉。设玻璃折射率为1.50,则此油膜折射率一定②玻璃折射率.(填大于,小于,或等于) 3．薄凸透镜的半径为2cm,其焦距为20cm,有一点光源P置于透镜之轴上左方离镜30cm处。 在透镜右方离透镜50cm处置一光屏，以接收来自P发出而经过透镜之光，光屏与镜轴垂直，光屏受光部分具有一定的形状及大小，今将光屏移至离透镜子③ cm远处，才能使受光部分之形状及大小与前相同。 4．将折射率n1=1.50的有机玻璃浸在折射率为n2=1.10的油中，试问临界角i c为④。5．已知菲涅耳波带片第4个半波带的半径p4为10.0mm,如用波长λ为1.06μm的单色平面光照射，则其主焦距为⑤m。 6．波长为520nm的单色光垂直投射到2000线/厘米的平面光栅上,试求第一级衍射极大所对应的衍射角近似为⑥。 7.设自然光以入射角57。投射于平板玻璃面后，反射光为平面偏振光，试问该平面偏振光 的振动面和平板玻璃面的夹角为⑦。 8.为正常眼调好的显微镜，患近视眼的人使用时应⑧物距。（填增大、减小） 9.天空某一恒星的黑体辐射为6000K,则具有最大发射强度单位波长的波长范围为⑨ ?。 10.光波垂直入射到折射率为n=1.33的深水表面的反射光和入射光强度之比⑩。 三、用作图法找像的位置及大小。(５分) B A C D F H’ H F’ 四、论述题。(10分) 把光作为波动处理实际问题时,什么时候作干涉处理,什么时候作衍射处理? 五.计算题(每题10分,共40分) 1. 一消色差目镜由两个薄会聚透镜组成, 两透镜之间距离d等于第一个透镜的焦距f1, 求第二个透镜的焦距f2, 以及目镜的焦距及其主平面的位置. 2. 平行光垂直入射一从中间发生厚度突变的玻璃板上, 如图所示, 透射光经透镜会聚到焦点上. 玻璃的折射率为n=1.5, 厚度变化量d=2/3 , 求透镜焦点处的光强. 已知玻璃板没有突变时, 焦点处的光强为I0 . 3. 用波长为624nm 的单色光照射一光栅, 已知光栅的缝宽为0.012毫米, 不透明部分为0.029毫米, 缝数为103条. (1) 单缝夫朗和费衍射图样的中央角宽度; (2) 单缝衍射图样中央宽度内能看到多少级光谱: (3) 谱线的半角宽度为多少? 4. 两尼科耳棱镜主截面夹角为60?. 中间插入一块水晶的四分之一波片, 其主截面平分上述夹角, 光强为I 0的自然光入射, 试问: (1) 通过四分之一波片后的偏振态; (2) 通过第二尼科耳棱镜的光强. <光学>期终试卷(五) 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. 试判断下列几种说法,正确的是 A.平面反射镜所成的像必然是虚像 B.凸面反射镜所成的像必然是虚像 C.透镜成像时,可能有色差,而反射镜所成的像不会有色差 D.空气中的凹透镜不可以得到正立放大的实像 2. 关于组合光学系统,下列说法不正确的是 A.组合系统主点的位置与物点的位置有关 B.组合系统主点的位置与物点的位置无关 C.组合系统的焦距的大小与主点的位置有关 D.组合系统的光焦度与折射率有关 3. 双缝干涉实验中,若增大其中一缝的宽度,干涉条纹将发生变化 A.干涉条纹位置改变; B.干涉条纹间距发生改变 C.干涉条纹可见度改变; D.干涉条纹形状发生改变 4. 在干涉实验中,用激光代替普通光源,可以提高干涉条纹可见度,主要是因为 A.激光的光强比普通光源强; B.激光的相干长度长 C.激光的光斑小; D.激光的相干时间短 5. 已知一块光学玻璃对水银灯的蓝,绿谱线435.8nm 和54 6.1nm 的折射率分别为 1.65250和1.62450,则用科希公式可求出此光学玻璃对钠黄线589.3nm 的色散率以 ?1-为单位计,应为 A.-510643.1-? B.-1.1 12 510-? C.-1.847 510-? D.-1.431510-? 6. 在双缝干涉实验中,若以红滤色片遮住一条缝,而以蓝滤色片遮住另一条缝,以白光 作为入射光,则关于在屏幕上观察到的现象的下列几种描述中,正确的是 A.在屏幕上呈现红光单缝衍射光强和蓝光单缝衍射的光强的叠加 B.在屏幕上呈现红光单缝衍射振动光矢量和蓝光单缝衍射振动光矢量的叠加 C.在屏幕上呈现红光和蓝光的双缝干涉条纹 D.在屏幕上既看不到衍射条纹,也看不到干涉条纹 7. 在衍射光栅实验中,把光栅遮掉一半,不发生的变化的是 A. 强度 B. 条纹位置 C. 谱线半角宽度 D.分辨本领 8. 孔径相同的微波望远镜比光学望远镜的分辨本领小的原因是 A.星体发出的微波能量比可见光能量弱 B.微波波长比光波波长长 C.微波更易被大气吸收 D.大气对于微波的折射率较小 9.圆偏振光垂直通过1/4波片后,其出射光线为 A.圆偏振光; B.右旋椭圆偏振光 C.左旋椭圆偏振光; D.线偏振光 10.双折射晶体中,主折射率分别为n 0和n e ,则下列关于折射率的描述正确的是 A.O光在各方向的折射率都为n 0,e光在各方向的折射率都为n e B.O光在各方向的折射率为n 0,e光在光轴方向的折射率为n e ; C.O光在各方向的折射率为n 0,e光在垂直于光轴方向的折射率为n e ; D.O光在光轴方向的折射率为n 0,e光在光轴方向的折射率为n e 二.填空题(每小题2分,共20分) 5.如果迈克尔逊干涉仪中的M反射镜移动距离0.233mm,数得条纹移动792条,则光的波长为①nm 6.借助于玻璃表面上所涂的折射率为1.38的MgF 2 ，透明薄膜,可以减小折射率为1.60 的玻璃表面的反射,若波长为500nm的单色光垂直入射时,为了实现最小的反射,此透明薄膜的厚度至少为②nm 7.长度为L的线性短物体位于焦距为f的球面镜轴上,距镜的距离为S,它的像长L＇为③ 8.已知折射率为n=1.50的对称双凸薄透镜,其曲率半径为12cm,现将其浸没于折射率 为n＇=1.62的CS 2 中,则其焦距为④cm 9.在单缝夫朗和费衍射中,已知入射光波长为λ,第一极小的衍射角θ为π/6,则缝宽 a 为⑤ 6.如双缝的缝宽都为b,缝间距为d=2b,则中央衍射包络线中条纹有⑥条. 7.强度为I 的自然光通过透振方向互相垂直的两块偏振片,若将第三块偏振片插入起偏器和检偏器之间,且它的透振方向和起偏器透振方向成θ角,则透射光的光强为⑦ 8.设黄光波长为500nm,人眼夜间的瞳孔直径为D=5mm,两车灯的距离d=1.22m,试估计人眼能区分两个车灯的最远距离为⑧m 9.电子的康普顿波长的数量级为⑨nm 10垂直入射时,由折射率为1.52的玻璃平板所反射的光的偏振度为⑩ 三. L1Ex.P A.S L2En.P 四.论述题(10分) 试论述偏振光对干涉的影响. 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) 虚物点落在 光轴上象方主点右方20毫米处; (b) 虚物点落在光轴上象方主点左方20毫米处, 问这两种情况下象的位置各在何处. 2. 用λ1=600nm和λ2=450nm的两种波长的光观察牛顿环. 用λ1时的第j级暗纹与用λ2 时的第j+1级暗纹重合. 求用λ1时第j级暗纹的直径. 设凸透镜的曲率半径为90厘米. 3. 单色平行光垂直照射到衍射光栅上, 问缝宽a与光栅常数d 的比值a/d 为多少时 衍射的二级主极大的光强度为最大? a/d为多少时衍射的二级主极大的光强度为最小? 4. 一单色自然光通过尼科耳棱镜N1、N2 和晶片C, 其次序如图所示, N1的主截面竖 直, N2的主截面水平, C为对应于这一波长的四分之一波片, 其主截面与竖直方向成30?角.试问: (1) 在N1和C之间, C和N2之间, 以及从N2透射出来的光各是什么性质的光? (2) 若入射光的强度为I0, 则上述各部分光的强度各是多少?(椭圆偏振光须说明其分 解为长短轴方向上的平面偏振光的强度) C N2 <光学>期终试卷(六) 班级学号姓名成绩 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.试判断下列几种说法错误的是 A.空气中的凹透镜可以得到正立,放大的实像 B.空气中的凹透镜可以得到倒立,放大的虚像 C.空气中的凸透镜可以得到正立,缩小的实像 D.空气中的凸透镜可以得到倒立缩小的虚像 2.当全反射在两种媒质的分界面上发生时,不对的是 A.没有入射光线进入另一种媒质 B.反射定律不再适用 C.入射角大于临界角 D.入射光只在光密媒质里 3.在双缝干涉实验中,下列哪种方法可使干涉条纹间距增大 A.缩小双缝间距; B.缩小单缝与双缝的距离 C.缩小双缝至接收屏的距离; D.缩小入射光的波长 4由两个不同的光源发出的两束白光,在空间某处相遇是不会产生干涉图样的,这是 由于 A.白光是由许多不同波长的光组成的; B两光束的光强不一样 C.两个光源是独立的不相干光源 D.不同光源发出的光频率不一样 5.之所以说有一小孔的空腔接近于一绝对黑体,是因为 A.高温时,它的辐射谱线是连续的 B.高温时所有小孔发射的所有波长的辐射是有相同的强度的 C.低温时该空腔能吸收所有波长的辐射 D.空腔的温度是均匀的 6.在光栅衍射中,为了在屏幕上得到更高级次的谱线,可以 A.由原来的正入射改为斜入射 B.选用光栅常数小一些的光栅 C.用波长长一些的光入射 D.增大入射光的截面积,使光栅总缝数N大一些 7.设S为点光源,D为中间开一小孔的衍射屏,P为接收屏幕,如果P在某点处时刚好使 小孔露出一个半波带,则P上轴上点为一亮点,如果接收屏P一直向衍射屏移近,则P上轴上点 A.始终为亮点; B.始终为暗点 C.亮度逐渐变暗; D.亮暗交替变化 6.人眼在明视距离25cm远处,能分辨的最近两点之间的距离大约为 A.0.55mm B.0.055mm C.0.1mm D.1mm 7.线偏振光垂直通过λ/8波片后,其出射光为 A.椭圆偏振光; B.线偏振光 C.左旋圆偏振光; D.右旋圆偏振光 8.关天晶体的主平面,主截面和光的入射面,下列说法正确的是 A.入射面,主平面和主截面重合 B.入射面,主平面和主截面一定不重合 C.当入射面和主截面重合时,主平面也与之重合 D.当入射面和主平面重合时,主截面也与之重合 二.填空题(每小题2分,共20分) 1.沿着与肥皂膜表面成45 角的方向观察时,膜呈绿色,该入射光波长为5000?.肥皂膜的折射率为1.33,则肥皂膜的最薄厚度为①? 2.在迈克尔逊干涉仪的一臂上,放置一个具有玻璃窗口长为t=5.0cm 的密闭小盒,所使用的 光波长λ=500nm,用真空泵将小盒中空气慢慢抽走,从观察中发现有60条干涉条纹从视场中通过,由此可求出在一个大气压下空气的折射率为② 3.照相机的透镜往往采用两个薄透镜胶合而成.一个是焦距为10cm的凸透镜,另一个为焦距为15cm的凹透镜,那么这一透镜组的焦距为③cm 4.往某箱内注入折射率为1.33的水至6cm,再将一硬币放到箱底,此硬币到水面的视距为 ④cm 5.波长为589nm的光垂直照射到1.0mm宽的缝上,观察屏在距缝3.0m远处,在中央衍射极大任一侧的头两个衍射极小间的距离为⑤mm 6.设波带片第五环半径为 1.5mm,求波带片对于波长0.5um的单色光的焦距为⑥mm 7.一束非偏振光入射到一个由四个偏振片所构成的偏振片组上,每个偏振片的透振方向相对于前面一个偏振片沿顺时针方向转了一个30?角,则透过这组偏振片的光强与入射光的光强的比为⑦ 8.外壳由毛玻璃制成的球形灯炮的直径为20cm,灯丝的发光强度为1000坎德拉,若一表面积为0.25m2的光屏接收到此灯总光通量的10%,此屏的照度为⑧勒克斯 9.波长为253.6nm和546.1nm两条谱线的瑞利散射强度之比为⑨ 10.光从空气向折射率n=1.50平板玻璃垂直入射时,所折射的光的偏振度为⑩ 三.试用作图法找像的位置和大小(5分) （PQ为虚物） 四.论述题(10分) 试论述单缝衍射和光栅衍射的联系和区别,用哪一种衍射测定波长较准确? 五.计算题(每题10分,共40分) 1.一个会聚薄透镜和一个发散薄透镜相互接触而成一个光组, 当物距为-80厘米时, 其象距60厘米, 若会聚透镜的焦距为10厘米, 问发散透镜的焦距为多少? 2. 双棱镜的折射棱角α=3'26". 在单色(λ=500nm)点光源和双棱镜之间置一透镜, 使干涉条纹的宽度与屏到双棱镜的距离无关. 若双棱镜玻璃的折射率n=1.5, 试求相邻暗条纹间的距离. 若使屏与棱镜的距离L=5米时, 求在该装置中所能观察到的最多条纹数N. 3.波长λ=600nm的单色平行光垂直入射到带圆孔的不透明遮光板上, 圆孔直径D=1.2mm. 在板后轴线上距其为b=18cm处观察到暗点. 为使在衍射图象的中心重又观察到暗点, 问从此点沿孔轴所应移开的最小距离是多少? 4. 由一尼科耳棱镜透射出来的平面偏振光, 垂直射到一块石英的四分之一波片上, 光的振动面和波片光轴成30?角. 然后又经过第二个尼科耳棱镜, 主截面和第一尼科耳棱镜的主截面夹角为60?角. 和波片主轴夹角也是30?角. 试求透过第二个尼科耳棱镜后的光强度, 设入 射光强为I0. <光学>期终试卷(七) 班级学号姓名成绩 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.薄凸透镜的像方焦距一定是正的 B.薄凹透镜的像方焦距一定是负的 C.薄凹透镜的光焦度一定小于零 D.以上全错 2.关于费马原理,下列哪种说法不对 A.费马原理适用于理想成像问题,对非理想成像问题不适用 B.费马原理确定了光传播的实际路径 C.费马原理是几何光学的基本原理,反射定律和折射定律是其推论 D.费马原理既运用于均匀媒质中的光传播问题,又适用于非均匀媒质中的 光传播问题 3.增大劈尖干涉的条纹间距,我们可以 A.增大劈尖的长度 B.增大入射光的波长 C.增大劈尖的折射率 D.增大劈尖的顶角 4.两束平面平行相干光,都以强度I照射表面,彼此间位相差π／２,被照射的 表面强度为 A. I B. 2I C. 2I D. 4I 5戴维孙---盖未实验中以电子射向晶体镍的表面,通过该实验 A.测定电子的荷质比; B.确定光电效应的真实性; C.表明电子的波动性; D.观察到原子能级的不连续性 6.对一定的波长,衍射光栅可分辨的最小频率差Δυ与分辨本领R 之间的关系为 A. Δυ与R 成反比; B. Δυ与R 成正比 C. Δυ与R 无关; D. 以上都不对 7.用平行光入射中间开小圆孔的衍射屏,当接收屏足够远时,为夫郎和费衍射, 当接收屏较近时,为菲涅尔衍射,两种衍射图案 A.完全相同; B.衍射图案相似,不同的是前者衍射图案中心为亮点,而后者的衍射图案 中心亮暗都可能. C.衍射图案相似,不同的是前者衍射图案中心为亮点,而后者的衍射图案 中心为暗点 D.完全不同 8.关于孔径光阑,下列说法哪些是不对的 A.孔径光阑控制着到达像面的光能; B.对一光学系统来说,孔径光阑是唯一确定的 C.对一光学系统来说,孔径光阑随物点的位置的改变而改变 D.孔径光阑经其前面系统所成的像称为入瞳. 9.右旋圆偏振光垂直通过λ／８波片后,其出射光为 A. 左旋圆偏振光; B.右旋圆偏振光 C. 左旋椭圆偏振光; D.右旋椭圆偏振光 10. 关于晶体的光轴,下列说法正确的是 A.光轴是晶体中特定的方向,只有一个方向 B.O光的光轴与e光的光轴,一般来说是不相同的 C.在光轴方向上,O光和e光的性质完全相同,实际上不存在双折射 D.在光轴方向上,O光和e光的性质不相同，传播速度不一样 一．填空题（每小题2分，共20分） 1.波长为700nm 的光源与菲涅尔双面镜的相交棱之间的距离r为20cm，这 棱到屏间的距离L为180cm，若所得干涉条纹的相邻亮条纹的间隔为1 mm 则双镜平面之间的交角θ为① 2．在折射率为1.5的玻璃板上表面镀一层折射率为2.5的透明介质膜可增强反射,设在镀膜过程中用一束波长为600nm的单色光从上方垂直照射到介质膜上,并用照度表测量透射光的强度,当介质膜的厚度逐渐增大时,透射光的强度发生时强时弱的变化,求当观察到透射光的强度第三次出现最弱时,介质膜已镀了②?厚度. 3.一焦距为30cm的凸透镜放置在一平行光束的路径上,另一只焦距为10cm的透镜放置 在离第一只透镜③cm远的地方(两透镜共轴),才能使从第二个透镜出来的光还是平行光. 4.由折射率为1.65的玻璃制成的薄凸透镜,前后两球面的曲率半径相同,如要使透镜焦距 为31cm,则曲率半径为④cm 5.一宇航员声称,他恰好能分辨在他下面R为160KM地面上的两个发射波长为550nm的 点光源,假定宇航员的瞳孔直径为5.0mm,如此两点光源的间距为⑤m 6.一个用于X射线(λ=40?)的波带片(当作正透镜)能分辨的最小间隔为0.01mm,片上有 ２５个开带,则波带片的直径应该是⑥mm 7．一束部分偏振光是由2w/m2的偏振光和8w/m2的自然光组成，则该光的偏振度为⑦ 8.一个可以认为是点光源的灯泡悬挂在面积为25 m2的正方形的房子中央,为使房角 处的照度最大,灯炮距地面的高度为⑧m 9.入射强度为I的能量一定的光子束经过厚度为d的铅板后,强度减为I/2,若铅板的厚度 增加到3d，它的强度减小为⑨ 10．垂直入射情况下，从空气向折射率为n=1.60的玻璃平板所反射的光的偏振度为⑩ 三 四.论述题(10分) 试论述单色光双缝干涉,单缝衍射和光栅衍射条纹的区别 五.计算题(每题10分,共40分) 1.照相机物镜的焦距为12厘米, 暗箱可拉长20厘米. 今要拍摄距物镜15厘米的物体, 为使暗箱完全拉开时, 能够呈现清晰的象, 应在照相机的物镜上再附加一个什么样的透镜? 2. 将焦距f=50厘米的透镜从正中切去宽度为a 的部分, 再将剩下的两半接触在一起. 在透镜的一侧置一单色点光源(λ=600nm), 另一侧置一观察屏. 屏上干涉条纹相邻亮纹间的距离?x=0.5毫米, 且当屏沿光轴移动时, 此间距不变. 求a . 3. 波长为500nm和520nm的光照射到光栅常数为0.002厘米的衍射光栅上. 在光栅后面用焦距为2米的透镜把光会聚在屏上. 试求这两波长的光第一级谱线间的距离和第三级谱线间的距离 4. 在两个正交尼科耳棱镜之间置一厚度d=0.045 mm的晶片, 其折射率为n e=1.55, n o=1.54. 晶片是沿光轴方向切出的. 放置晶片时使其光轴与第一个尼科耳棱镜主截面成30?角. 波长为600nm, 光强为I0的自然光垂直射到系统上, 试求通过这一系统后的光强. 光学期终试卷(八) 班级学号姓名成绩 二.选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案) 1.有一半径为R的薄壁空心玻璃球, 满成着水,将一物置于距球面3R处,如忽略玻壁产 生的影响,则其像的位置离球心为 A. R B. 2R C.3R D.4R 2.平行光从光密媒质进入光疏媒质时,其截面积将 A. 不变 B.变小 C. 变大 D. 不能确定 3.在菲涅尔双棱镜干涉装置中,不影响干涉条纹间距的参数是 A.入射光的波长; B.双棱镜的顶角 C.接收屏离双缝的距离 D.两束相干光交叠的区域的大小 4.在水面上飘浮一层油,日光下,可以看到彩色条纹, 是什么现象? A. 衍射 B. 偏振 C. 干涉 D.色散 5.若入射光的波长从400nm变到300nm 时,则从金属表面发射的光电子的遏止电压 将 A. 增大1.035V, B. 减小1.035V C.增大0.165V D.减小0.56V 6.将光栅作为分光元件,下列说法正确的是 A.光栅常数d越小, 光谱散得越开,总缝数N越大,分辨本领越好; B. 光栅常数d 越大,光谱散得越开,总缝数N 越小,分辨本领越好; C. 光栅总缝数越大,光谱散得越开,光栅常数越小,分辨本领越好; D. 光栅总缝数越小,光谱散得越开,光栅常数越大,分辨本领越好 7. 关于夫朗和费衍射和菲涅尔衍射,下列说法正确的是 A. 因为是不同的衍射,所以处理方法不同 B. 两种衍射的基本原理是相同的 C. 两种衍射图案是完全相同的 D. 对同一衍射系统，作为夫朗和费衍射和作为菲涅尔衍射来处理时,其结果不同. 8. 线偏振光垂直通过λ/4波片后,其出射光为 A. 圆偏振光 B.右旋圆偏振光 C. 椭圆偏振光 D. 右旋椭圆偏振光 9. 一块制作好的全息图,如果将其打破, 剩下一小块,用光照射这一小块来再现时,看到 的现象是 A. 看到一小部分像 B.看不到像 C.看到完整的像 D.看到大部分像 10. 晶体中的O 光是满足折射定律的, 但e 光 A. 不满足折射定律 B. 在平行或垂直光轴方向传播性,满足折射定律 C. 在平行光轴方向传播时,满足折射定律 D. 在垂直光轴方向传播时,满足折射定律 三. 填充题(每小题2分,共20分) 1.波长为4106-?mm 单色光垂直地照射到夹角很小,折射击率n 为1.5的玻璃尖劈上,在 长度为1cm 内可观察到10条干涉条纹,则玻璃尖劈的夹角为 ① 2.间隔为0.5mm 的双缝用波长为600nm 的单色光垂直照射,把光屏置于双缝的另一侧 120cm 处观察条纹,条纹间隔为 ② mm 3.有一会聚透镜距一屏20cm, 当有一物置于镜前某位置时,其像正好落在屏上,如把一发 散透镜放在会取聚镜与屏的中点,则屏需后移20cm 方能在屏上重新得到清晰的像,则 此发散透镜的隹距为 ③ cm 4.发光点与屏幕间的距离D 是固定的,隹距为f’的会聚透镜有两个位置能在屏幕上将发 光体的光会取成实像,这两个位置间距为 ④ 5.有一透射光栅,其栅线间距d 为4105.1-? cm,在波长为600nm 的单色平行光照射下, 第一级衍射光束与入射方向的夹角φ和入射光线对光栅的入射角θ。之间的关系为 ⑤ 6.在波带片的左侧3m 处放置一个光源,其像成在波带片右侧2m 处,试问,若光源移向无 穷远处,其像成在 ⑥ m 处 7.某种双折射材料,对600nm 的寻常光的折射摔为1.71,非常光的折射率为1.74,则用这种 材料做成1/4波片所需厚度为 ⑦ mm 8. 显微镜由隹距为30mm 的物镜和隹距为5mm 的目镜组成,镜筒的有效长度为0.2m, 若 明视距离为25cm,则显微镜的放大本领为 ⑧ 9.一棱镜顶角A 为50?,设其材料相应科希公式中a=1.53974, b= 5106528.4? ?2,则此 棱镜对波长为5500 ? 光的最小偏向角时的角色散率为 ⑨ ?1- 10.光从空气向折射率为1.45的玻璃平板垂直入射时,其折射光的偏振度为⑩ 四.试用作图法找像的位置和大小(5分) 五.论述题(10分) 什么是波的干涉现象?产生干涉的必要条件有哪些? 五.计算题(每题10分,共40分) 1. 在曲率半径分别为R1和R2的双凸厚透镜的一面(曲率半径为R2的一面)镀银. 已知透镜厚度为d. 求镀银后透镜的焦距. 2.设有一薄玻璃片, 厚度为h= 3.6?10-4厘米,插入杨氏实验中的一光束的途径中, 发现中央亮条纹移动4个亮条纹的宽度. 已知光的波长为λ=5.46?10-5厘米. 求玻璃的折射率. 如果在另一光束中插入折射率为1.5的玻璃片, 使得亮条纹的位置恢复原状, 求玻璃片的厚度 3. 将胶卷置于天文望远镜物镜的焦平面上拍摄远离地球的火箭. 当火箭距地球L1=2?104千米, 物镜直径为D1=80毫米时, 火箭的衍射象在天空的背景上恰好可以分辨. 随着火箭的飞行, 当火箭离地球L2=5?104千米时, 用多大直径的物镜所得到的照片才能顺利地看出火箭的象? 4. 在正交尼科耳棱镜之间置一沿光轴方向切出的石英晶片, 且晶片的光轴与尼科耳棱镜的主截面成45?角. 试计算晶片的最小厚度, 使得在此厚度下一条氢谱线λ1=656.3nm将大大减弱, 而另一条谱线λ2=410.2nm将成为最大强度. 已知晶体的折射率差?n=n e-n o=0.009. 光学期终试卷(九) 班级学号姓名成绩 二．选择题(每小题2.5分,共25分每小题只有一个正确答案) 1. 对一个确定的光学系统来说，下面哪个物理量是不确定的 Ａ垂轴放大率Ｂ焦距Ｃ光焦度Ｄ主平面 2. 关于光程下列哪种说法是不正确的 Ａ光程表示在媒质中通过真实路径所需时间内，在真空中所能传播的路程。 Ｂ从物点到像点之间的各光线的光程是相等的。 Ｃ光传播不同的光程后，其位相值将不同。 Ｄ在不同的媒质中光传播相同的路径其光程不相等。 3. 在劳埃德镜干涉实验中，增大干涉条纹的间距的方法有 Ａ增大点光源至平面镜的距离。Ｂ减小入射光的波长。 Ｃ减小点光源至接收屏的距离。Ｄ增大入射光的波长。 4. 窗玻璃也是一块媒质板，但在通常的日光下我们观察不到干涉现象，那是因为 Ａ玻璃太厚从两表面反射的光程差太大； Ｂ玻璃两表面的平面度太差； Ｃ因为干涉区域是不定域的； Ｄ以上都不是。 5. 为增加蓝天和白云的对比，摄影者常采用橙黄色滤色镜拍摄天空，设照相机镜头和底 片的灵敏度将光谱范围限制在390nm到620nm之间，并设太阳光谱在此范围内可以看到的是常数，若滤色镜把波长在5500A以下的光全部吸收，则天空的散射光被它去掉的百分比为 Ａ70% B 82% C 76% D 64% 9.光栅的色分辨本领Ｒ与角色散Ｄ之间的关系为 ＡＲ与Ｄ无关ＢＲ与Ｄ有关，并且Ｒ越大，Ｄ也越大； ＣＲ与Ｄ有关；ＤＲ与Ｄ有关，并且Ｒ越大，Ｄ越小。 ７．小圆孔的菲涅尔衍射，用单色点光源作光源，对轴上某点Ｐ来说，当圆孔大小为多大时，Ｐ点光强最强 Ａ偶数个半波带Ｂ奇数个半波带；Ｃ一个半波带；Ｄ无穷多个半波带８．右旋椭圆偏振光垂直通过λ／４波片后，其出射光为 Ａ右旋椭圆偏振光Ｂ线偏振光 Ｃ右旋圆偏振光Ｄ左旋圆偏振光 ９．再现全息图是利用光的什么原理？ Ａ折射Ｂ散射Ｃ干涉Ｄ衍射 １０．通过平面平行的双折射晶片观察远处物体时，将看到 Ａ二个像Ｂ一个像Ｃ许多个像Ｄ看不到像 三．填充题（每小题２分，共２０分） １．波长为600nm的单色光垂直地照射到镀有反射率很高的银膜平板上，平板上放着另一个涂有感光乳胶薄层的透明平板玻璃板，两平面间夹角θ＝２’。乳胶显影后发现一系列平行黑条纹，相邻两黑条纹之间的距离为①mm ２．把折身率n=１．４０的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂时，如果由此产生了７条条纹的移动，则膜的厚度为②ｍ（已知光波波长为589nm） ３．一容器中盛有透明液体，其折射率为2，今在液面下８厘米深处有一发光点，则发现液面上有一亮圆，而圆外无光透出，则此亮圆的半径为③ｃｍ ４．一幻灯机将幻灯片成像在距透镜１５ｍ远的屏幕上，如果幻灯片上１ｃｍ被放大成24厘米，那么该透镜的焦距为④cｍ 5. 在一个每厘米有３１５０条刻线的光栅的可见光谱中，可在第五级衍射中观察到 的波长为比⑤ nm 短的所有波长的可见光． 工程光学（上）期末考试参考答案 一． 简答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f 、相对孔径'/f D 和视场角 2。焦距影响成像的大小，相对 孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 答：为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物 镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？ 答：显微物镜和望远物镜应校正与孔径有关的像差，如：球差、正弦差等。照相物镜则应校正与孔径 和视场有关的所有像差。因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔径、大视场系统。 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？ 答：评价像质的方法主要有瑞利（Reyleigh ）判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递 函数（OTF ）法等5种。瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；中心点亮度法概念明确，但计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；点列图法需要进行大量的光线光路计算；光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。 二． 图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A'B'（图中C 为球面反射镜的曲率中心） 2．求像A'B' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向 物理光学实验题及答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208] 第三章光学（一）概述 光学的学生实验共有4个，它们分别是“光反射时的规律”、“平面镜成像的特点”、“色光的混合与颜料的混合”、“探究凸透镜成像的规律”。 （二）光学探究实验对技能的要求 1.明确探究目的、原理、器材和步骤。 2.会正确使用各种实验器材，知道它们的摆放要求。 3.知道各种器材在实验实践与探究能力指导 中的作用，并能根据实验原理、目的，选择除教科书规定仪器之外的其他器材完成实验。 4.会设计实验步骤并按合理步骤进行实验。 5会设计实验报告，会填写实验报告。 6.会正确记录实验数据。 7.会组装器材并进行实验。 8.明确要观察内容，会观察实验现象，并能解释实验中的一般问题。 9.会分析实验现象和数据，并归纳实验结果。 实验与探究能力培养 探究光反射时的规律 基础训练 1.为了探究光反射时的规律，小明进行了如图19所示的实验 （1）请在图19中标出反射角的度数。 （2）小明想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，他应如何操作 --————————————————————————————————。（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：————————————————————————————————。 图19 2.雨后天晴的夜晚，为了不踩到地上的积水，下列判断中正确的是（）。 A.迎着月光走，地上暗处是水，背着月光走地上发亮处是水 B.迎着月光走，地上发亮处是水，背着月光走地上暗处是水 C.迎着月光走或背着月光走，都应是地上发亮处是水 D.迎着月光走或背着月光走，都应是地上暗处是水 探究平面镜成像的特点 基础训练 1.平面镜能成像是由于平面镜对光的————射作用，所称的想不能在光屏上 呈现， 是————像，为了探究平面镜成像的特点，可以用————代替平面镜，选用两只 相同的蜡烛是为了————。 初中物理光学综合测试卷 一、选择题：（共24分，每小题2分，1、2题为双选,其余为单选） 1、下列叙述中用到了与图1所示物理规律相同的是( ) A．“海市蜃楼” B.“杯弓蛇影” C.“凿壁偷光” D.“立竿见影” 2、关于以下四种光学仪器的成像情况说法正确的是( ) A.放大镜成正立放大的实像 B.照相机成倒立缩小的实像 C.潜望镜成正立等大的虚像 D.幻灯机成正立放大的实像 3、晚上，在桌面上铺一张白纸，把一小块平面镜放在纸上，让 手电筒的光正对着平面镜照射，如图2所示，则从侧面看去：（）图1 A．镜子比较亮，它发生了镜面反射 B．镜子比较暗，它发生了镜面反射 C．白纸比较亮，它发生了镜面反射 D．白纸比较暗，它发生了漫反射 4、夜晚，人经过高挂的路灯下，其影长变化是（） A．变长 B.变短 C.先短后长 D.先长后短图2 6、光从空气斜射向水面发生折射时，图3所示的光路图中正确的是( ) 图3 7、潜水员在水中看见岸上的“景物”实质是( ) A. 景物的虚像，像在景物的上方 B. 景物的实像，像在景物的下方 C. 景物的实像，像在景物的上方 D.景物的虚像，像在最物的下方 8、如图4所示，小明家的小猫在平面镜前欣赏自己的全身像，此时它所看到的全身像应是图中的（） 图4 图5 9、如右上图5所示有束光线射入杯底形成光斑，逐渐往杯中加水，光斑将（） A、向右移动 B、向左移动 C、不动 D、无法确定 11、图6所示的四种现象中,由于光的折射形成的是( ) 图6 二、填空题（共30分，每空1分） 13、都说景德镇瑶里风光很美“鱼在天上飞，鸟在水里游”，这美景奇观中的“鱼”是由于 光的形成的像；“鸟”是由于光的形成的像。 14、1997年3月9日，在我国漠河地区出 现了“日全食”现象，图7中表示日 全食对太阳、地球、月球的位置，则 图中的A是，B是。 这是由于形成的。图7 15、太阳发出的光到达地球需要500s，地球与太阳间的距离约为km。 16、如图8所示，将一块厚玻璃放在一支铅笔上，看上去铅笔似乎被分 成了三段，这是光的现象。 17、一条光线垂直射向平面镜，反射光线与入射光线 的夹角是度，若保持光的传播方向不变， 而将平面镜沿逆时针方向转动20°角,则反射光线 又与入射光线的夹角是度。图8 19、丹丹同学身高1.5m，站在平面镜前3m处，她的像到镜面的距离为_______m，像高是 m；若将一块和平面镜一般大的木板放在镜子后1m处如图10所示，这时她_______（填“能”或“不能”）在镜中看到自己的像。若她以0.5m/s的速度向平面镜靠近，则像相对于人的速度为m/s，像的大小（填变大、变小或不变）。 图10 图11 20、图11为光从玻璃斜射人空气的光路图,由图可知，反射角是度，折射角是 度。 三、作图或简答题（共18分，每小题2分） 23、平面镜反射光的方向如图14所示，请你在图上作出入射光线并标明入射角的 大小。 24、根据平面镜成像的特点画出图15中物体AB在平面镜MN中所成的像。 25、如图16所示，AB是由点光源S发出的一条入射光线，CD是由S发出的另一条入射光 线的反射光线，请在图中画出点光源S的位置。 图14 图15 图16 26、如图17所示，太阳光与水平面成60度角，要利用平面镜使太阳光沿竖直方向照亮井底， （操作性实验） 课程名称：应用光学 实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量 指导教师： 班级：学号：学生姓名： 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源（包括LED，毛玻璃等） 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜（Φ50.0，f75.0mm） 5、反射镜 6、二维调节透镜/反射镜支架 7、白屏 8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350） 三、基本原理 1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。 图1.2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2. 二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下： 图1.3 透镜两次成像原理图 当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明： l d l f 42 2-=' 上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确． 3.主面和主点 若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样 L M 物理光学实验题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 第三章光学 （一）概述 光学的学生实验共有4个，它们分别是“光反射时的规律”、“平面镜成像的特点”、“色光的混合与颜料的混合”、“探究凸透镜成像的规律”。（二）光学探究实验对技能的要求 1.明确探究目的、原理、器材和步骤。 2.会正确使用各种实验器材，知道它们的摆放要求。 3.知道各种器材在实验实践与探究能力指导 中的作用，并能根据实验原理、目的，选择除教科书规定仪器之外的其他器材完成实验。 4.会设计实验步骤并按合理步骤进行实验。 5会设计实验报告，会填写实验报告。 6.会正确记录实验数据。 7.会组装器材并进行实验。 8.明确要观察内容，会观察实验现象，并能解释实验中的一般问题。 9.会分析实验现象和数据，并归纳实验结果。 实验与探究能力培养 探究光反射时的规律 基础训练 1.为了探究光反射时的规律，小明进行了如图19所示的实验 （1）请在图19中标出反射角的度数。 （2）小明想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，他应如何操作？--————————————————————————————————。（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：————————————————————————————————。 图19 2.雨后天晴的夜晚，为了不踩到地上的积水，下列判断中正确的是（）。 A.迎着月光走，地上暗处是水，背着月光走地上发亮处是水 B.迎着月光走，地上发亮处是水，背着月光走地上暗处是水 C.迎着月光走或背着月光走，都应是地上发亮处是水 D.迎着月光走或背着月光走，都应是地上暗处是水 探究平面镜成像的特点 基础训练 1. 平面镜能成像是由于平面镜对光的————射作用，所称的想不能在光屏上 呈现， 是————像，为了探究平面镜成像的特点，可以用————代替平面镜，选用两只 相同的蜡烛是为了————。 2.水平桌面上放置一平面镜，镜面与桌面成45度角，小球沿着桌面向镜滚去，如图5-3所示，那么镜中小球的像如何云动？5—3 光电综合实验 课程名称及性质：光电技术综合实验必修课 英文名称：Comprehensive Optical Experiment 课程编号：110129 课程类别：实践教学环节 课程总学时：56 实验学时：56 开设学期：5、6、7 面向专业：电子科学与技术 一、课程的目的与任务 按照专业教学计划，本课程是在大学物理实验的基础上，按循序渐近的原则，学习并掌握光电技术实验的原理，基础仪器设备（包括基本光学仪器、光电子学仪器、光电转换仪器等）组成，它们的调整技术及使用方法，通过实验对光电技术基本的常用元器件（包括各种形式光源、光电探测器件、光学调制解调器件等）的特性及使用规范有初步的了解。选择一些设计性和工程应用性较强的（电路设计、纤维光学）实验，培养学生在光电技术方面的科学实验能力，提高学生的动手能力和科学研究能力。 二、实验教学的基本要求 第一阶段：要求了解掌握典型光学基础实验，重点掌握基本光学（物理光学、近代光学等）仪器的使用，（实验序号1-4），共16学时。 第二阶段：实验重点在光电探测技术与光电探测器性能测量实验方面，（实验序号5-15）选择24学时。 第三阶段：为提高学生的独立实验技能和解决实际问题的能力，选择一些有一定应用背景的光电类设计性实验（实验序号16-31）选择16学时。 三、实验项目、内容及学时分配 序实验项目提要学时分实验实验 号配类型地点 1 绪论及单色仪实验实验注意事项、安排与要求；通过 实验了解单色仪原理，利用单色仪 测量汞灯光源各个谱线的波长 4 验证 光电技术 综合实验 室 2 Michelson干涉的调节与 使用利用Michelson干涉仪测汞灯光 源绿光波长，了解双光束干涉的 特点 4 验证 光电技术 综合实验 室 3 声光效应实验调节并观察声光衍射实验曲线， 利用声光效应测定声光介质中超 声波速度。 4 验证 4 F—P干涉实验用F—P干涉仪测汞灯绿光波长， 观察钠灯双线F—P干涉花样，了 解多光束干涉的特点。 4 验证 5 可见光分光光度计实验分光光度计测液体的吸收特性 4 验证 6 电光效应电光调制 4 验证7 光电倍增管静态和时间 特性的测试 测试光电倍增管静态和时间特性 4 验证8 发光管(LED)的发射光谱 测量 测量发光二极管的发射光谱 4 验证 9 光导管光谱响应测量光导管光谱响应测量 4 验证 10 半导体泵浦激光实验半导体泵浦激光原理 4 验证 11 黑体测量实验黑体辐射测量 4 综合 12 单光子计数实验单光子计数测量实验 4 验证 13 多功能激光椭园偏振仪 实验 激光椭园偏振测量 4 验证 14 自动数显旋光仪实验旋光度测量 4 验证 15 硅光电池光谱特性测量硅光电池相对光谱响应的测量 4 验证 16 温度传感器及测量电路 设计 温度传感器元件应用8 设计 \ 本科实验报告 课程名称：应用光学实验姓名：韩希 学部：信息学部系：信息工程专业：光电 学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖 实验报告 课程名称： 应用光学实验 指导老师 成绩：__________________ 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。 二、实验内容和原理 (1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。，像方视场角错误!未找到引用源。；测定望远镜的最小分辨角φ。 对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。和目镜焦距错误!未找到引用源。确定，其视觉放大率可表示为 (2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）； y ′——由测微目镜所刻得的像高。 (3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。。 数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值）， 专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605 光学试卷及答案 This manuscript was revised on November 28, 2020 <光学>期终试卷(一) 班级学号姓名成绩 一. 选择题(每小题分,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 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 2倍倍倍倍 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 一、光的反射： 例：为了探究光反射时的规律，某同学将一个平面镜放在水平桌面上，再把纸板ENF放置在平面镜上，如图甲所示 1、让光沿着白纸的表面照射，这样做的目的是显示光的传播路径 2、使一束光贴着纸板EON沿某一角度入射到O点，纸板FON上观察到了反射光；接着他让白纸沿ON折叠90°，这时他只观察到了入射光，而反射光在纸上看不到了，这样做的目的是探究反射光线、入射光线和法线在同一平面上； 3、其中使用可绕ON转动的纸板的目的是①呈现反射光线；②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内 4、使一束光贴着纸板EON沿某一角度入射到O点，纸板FON上没有观察到反射光，原因可能是纸板EON与FON不在同一平面上（纸板没有与平面镜垂直） 5、正确操作实验，并在纸板上记录每次光的径迹，如图乙所示．取下纸板，接下来进行的操作是测量入射角和对应反射角的大小，将数据记录在表格中，并比较反射角与入射角 6、为了得到反射角等于入射角的规律，应当改变入射角大小，进行多次实验，进行多次测量． 7、实验中，放置平面镜和白纸的顺序是：先把一个小平面镜竖直立在一块长方 形木板上，然后把一张白纸平铺在木板上，使白纸边缘紧贴平面镜放置，而不 是先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上，这样做的好处是什么？ 因为法线与镜面垂直，所以先把一个小平面镜竖直立在一块长方形木板上，然 后把一张白纸平铺在木板上，使白纸边缘紧贴平面镜放置，这样能准确确定白 纸的镜面的垂直关系，而先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上，若桌面不是水 平的，那么白纸和平面镜就不一定垂直，因此不是先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上． 二、平面镜成像： 进行探究“平面镜成像特点”的实验．实验步骤如下： （1）将一块薄玻璃板竖直立在铺有白纸的水平桌面上； （2）取两支相同的蜡烛A和蜡烛B，点燃玻璃板前的蜡烛A，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板后所成的像完全重合，并用笔在白纸上标记出蜡烛A和蜡烛B的位置；（3）多次改变蜡烛A的位置，重复前面的步骤； （4）用刻度尺分别测量蜡烛A和蜡烛B到玻璃板的距离． 在此实验中： 应 用 光 学 实 验 报 告 姓名：xxx 班级：xxx 学号：xx 1.了解学习使用zemax软件，并用zemax完成透镜实验。 2.了解学习使用tfcalc软件，并用tfcalc完成光学薄膜设计和分析实验。 实验内容 1.应用zemax设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，使用BK7玻璃。生成光学特性曲线，光程差曲线，点列图，并进行简单优化。 2.应用tfcalc设计一个光学薄膜，并进行分析。 实验过程 任务一 1.根据教程学习了解zemax。 2.首先，运行ZEMAX。为系统输入波长，在第一个“波长”行中输入486， 在第二行的波长列中输入587，最后在第三行输入656。 3.设置权重为1.0。 4.定义孔径。由于需要一个F/4镜头，所以需要一个25mm的孔径。 5.增加第四个表面。物体所在面为第0面，然后才是第1（STO是光阑面），第 2和第3面（标作IMA）。 6.选用玻璃BK7。并输入镜片厚度是4mm。 7.确定曲率半径，前面和后面的半径分别是100和-100，并输入一个100的值， 作为第2面的厚度。 8.应用光线特性曲线图进行判断。 9.优化设计。 10.应用点列图及OPD图衡量光学性能。 任务二 1.根据教程学习了解tfcalc。 2.运行tfcalc。 3.设置光薄膜层数。 4.设置每层所用的物质（如TIO2，SIO2等）。 5.运行获得分析曲线图。 任务一 图一光线特性曲线图 图二光线特性曲线图（纠正离焦后） 图三像差图 图四OPD图 图五多色光焦点漂移图 图六点列图 任务二 图七（选用6层薄膜，材料如图所示） 说明：采用六层薄膜，介质分别为SIO2,TIO2，SIO2,TIO2，SIO2,TIO2。 图八（设置“反射”所得） 说明：波长在400—700nm之间薄膜适合透射，在700—1200nm之间适合反射。 <光学>期终试卷(一) 班级学号姓名成绩 一.选择题(每小题分,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 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 2倍倍倍倍 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 初中物理光学实验精选 1. 平面镜成像 1．小明利用平板玻璃、两段完全相同的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点。 (1)选用玻璃板的目的是 。 (2)选取两段完全相同蜡烛的目的是 。如果将点燃的蜡烛远离玻璃板， 则像将 移动。 2.．在探究“平面镜成像规律”时 （1） 用平面镜做实验（填“能”与“不能”） （2）用平板玻璃代替平面镜做实验，其好处是： 。 3.．一组同学在探究平面镜成像的特点时，将点燃的蜡烛A 放在玻璃板的一侧，看到玻璃板后有蜡烛的像。 （1）此时用另一个完全相同的蜡烛B 在玻璃板后的纸面 上来回移 动，发现无法让它与蜡烛A 的像完全重合（图甲）。你分析出现 这种情况的原因可能是： 。 （2）解决上面的问题后，蜡烛B 与蜡烛A 的像能够完全重合，说 明 。 （3）图乙是他们经过三次实验后，在白纸上记录的像与 物对应点的位置。他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸” 上的信息得出实验结论。 ____________________________________________。 （4）他们发现，旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行 实验的。你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好？说出你的理由： ____________________________________________。 2. 凸透镜成像 1．小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”实验（如图）： ⑴要使烛焰的像能成在光屏的中央，应将蜡烛向 ▲ （填“上”或“下”）调整． ⑵烛焰放距凸透镜20cm 处，移动光屏至某位置，在光屏 上得到一个等大清晰的像，则凸透镜的焦距是 cm ． ⑶使烛焰向右移动2cm ，此时应该将光屏向 （填“左” 或“右”）移至另一位置，才能得到一个倒立、 （填“放大”、“缩小”或“等大”）的清晰实 2.在“探究凸透镜成像规律”时，所用的凸透镜的焦距为10cm 。 ①现将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图16所示的光具座上进行实验。若图中C 位置上放置光屏，则B 位置上应放置＿＿＿＿＿＿。 ②如图16所示，，现要在光屏上成缩小 的像，蜡烛应向＿＿＿＿＿＿移动，光 屏应向＿＿＿＿＿移动。（填“左”或 “右”） 3.关于凸透镜： （1）在探究凸透镜成像的实验中，王聪同学先将凸透镜对着太阳光， 调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、 最亮的点，如图所示，这一操作的目的是 ； 图乙 原放置 玻璃板图甲 纸 几何光学综合实验公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08] 几何光学综合实验实验报告 一、实验目的与实验仪器 实验目的： 1、了解透镜的成像规律。 2、学习调节光学系统共轴。 3、掌握利用焦距仪测量薄透镜焦距的方法。 实验仪器： JGX-1型几何光学实验装置，含光源、平面镜、透镜、目镜、测微目镜、透镜架、节点架、通用底座、物屏、像屏、微尺、毫米尺、标尺、幻灯片等。 二、实验原理 1）贝塞尔法测凸透镜焦距：贝塞尔发是一种通过两次成像能够比较精确地测定凸透镜焦距的方法，物屏和像屏距离为l（l>4f），凸透镜在 O1、O2两个位置分别在像屏上成放大和缩小的像，成放大的像时，有 1/u+1/v=1/f,成缩小的像时，有1/（u+d）+1/(v-d)=1/f,又由于u+v=l,可得f=(l2-d2)/4l。 2）自准法测凸透镜焦距：物体AB置于凸透镜L焦平面上，物体各点发出的光线经透镜折射后成为平行光束（包括不同方向的平行光），有平面镜M反射回去仍为平行光束，镜头经汇聚必成一个倒立放大的实像 A’B’于原焦平面上，能比较迅速直接测得焦距的数值。子准发也是光学仪器调节中常用的重要方法。 3）物距-像距法测凹透镜焦距：将凹透镜与凸透镜组成透镜组，用凸透镜L1使物AB成缩小到里的实像A’B’，然后将待测凹透镜L2置于凸透镜L1与像A’B’之间，如果O’B’<|f2|（凹透镜焦距），则通过L1的光束经过L2折射后，仍能成一实像A’’B’’。对凹透镜来 讲,A’B’为虚物，物距u=O’B’,像距v=O’B’’,代入成像公式可计算出凹透镜焦距。 三、实验步骤 1.光学元件共轴等高的调节 （1）粗调将光源透镜物屏像屏靠近，调节高度使其中心线处于一条直线上。 （2）细调主要依靠仪器和光学成像规律来鉴别和调节。可以利用多次成像的方法，即只有当物的中心位于光轴上时，多次成像的中心才会重合。 2.透镜焦距的测定 1）自准法测薄透镜焦距 （1）按光源、物屏、透镜、平面镜从左到右摆放仪器，调至共轴。 （2）靠紧尺子移动L直至物屏上获得镂空图案倒立实像。 （3）调平面镜与凸透镜，使像最清晰且与物等大，充满同一圆面积。 实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧 一. 引言 不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成，因此掌握一些常用的光学元器件的结构和性能，特点和使用方法，对安排试验光路系统时正确的选择光学元器件，正确的使用光学元器件有重要的作用 二．实验目的 掌握光学专业基本元件的功能；调整光路，主要包括共轴调节、调平行光和针孔滤波。 三．基本原理 (一)、光学实验仪器概述: 主要含： 激光光源，光学元件，观察屏或信息记录介质 1. 激光光源; 激光器即Laser(Light Amplification by stimulated emission of radiation)，原意是利用受激辐射实现光的放大．然而实际上的激光器,一般不是放大器,而是振荡器,即利用受激辐射实现光的振荡,或产生相干光。 . 960年,梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器.现在被广泛用于各个行业 激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布 激光器的分类: (1)气体激光器——He-Ne激光器,Ar离子激光器 (2)液体激光器——染料激光器 (3)固体激光器———半导体激光器,红宝石激光器 本套实验方案的选择的激光器是气体型He-Ne内腔式激光器,波长为632.8nm的红光，功率2mW。个别实验中还会用到白光点光源。 2、用于光学实验的元件一般包括： 防震平台、分束镜、扩束镜、准直镜、反射镜、成像透镜、傅立叶变换透镜、多自由度微调器、可变光栏、观察屏等部件。如果是全息实验还需要快门、干版架、自动曝光和显定影定时器、记录干版等。 （本实验方案中，扩束镜采用针孔空间滤波器，准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均采用双凸透镜） ⑴防震平台 光学实验需要一个稳定的工作平台。特别是对于全息图制作实验，由于是参考波和物光波干涉条纹的记录，如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化，就要影响干涉条纹的调制度。通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。影响稳定性的因素有震动、空气流和热变化等。震动的主要影响来自地基的震动，如果记录系统部件的机构有松动就会把震动放大，所以必须对工作台采取减震措施。专用全息气浮工作台是最好的减震台。简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫（用汽车、飞机轮子的内胎）和重1000～2000kg的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。如果不用隔离罩，记录全息图时室内不要通风，工作人员不要大声讲话和距工作台远一些。 ⑵光学元件 ①分束镜: 分束镜是光学实验系统的一个重要元件，它的作用是将激光束分为两束，在干涉仪系统组装的实验中可产生两束有一定夹角的相干波，在全息制作实验中可产生参考光和物体的物光光波。分束镜一般是在玻璃板上镀干涉膜。干涉膜有两种：多层介质膜和金属膜。分光比可以连续变化或分段变化。 ②扩束器(扩束镜): 因激光束的发散角很小，需要用一个扩束镜以加大光束的发散角。通常可用20倍、40倍的显微物镜或焦距很短的单片正透镜或负透镜。本实验方案中，扩束镜采用针孔空间滤波器。 ③双凸透镜: 准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜之功能均可使用不同内径和焦距的双凸透镜来实现。为了提高光的透射率，透镜面要镀增透膜。在选用透镜时，要选用没有缺陷和污脏的透镜.(因为它们会使观察或记录图像产生噪声) ④反射镜: 当光入射到普通反射镜的玻璃基版上时，要先经过折射再反射，反射光的损失很大。同时玻璃片基的两面会因多次反射引入杂散光。所以光学实验需用表面平整度高和涂有多层反射膜的高反射率反射镜。 ⑤其它: 还有一些辅助元件：如多自由度微调器，可三维控制镜架或者滤波器的位置和方向；可变光阑包括可调的狭缝和圆孔光阑、观察屏可用白纸或白屏；电子计时器用来控制曝光时间等。 3、光学信息的记录介质 主要用在全息类实验中。包括两大类,一类银盐感光材料，另一类非银盐感光材料，其中非银盐感光材料又包括，重铬酸盐明胶、光致聚合物等材料。银盐感光材料灵敏度高，但是衍射效率低。非银盐感光材料响应速度快，能及时的记录和显示，材料分辨率高，有些材料能多次反复使用，不用贵金银，免除了暗室的显影定影操作，加工过程简便快速，但灵敏度低。它们各有优缺点，而且不同的非银盐感光材料的性能也是不一样的。 (二)、共轴调节： 光学实验中经常要遇到用一个或多个透镜成像，为了获得较好的像，必须使各个透镜的主光轴重合（即共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。另外，为 光学试题库计算题 12401已知折射光线和反射光线成900角如果空气中的入射角为600求光在该介质中的速度。14402在水塘下深h处有一捕鱼灯泡如果水面是平静的水的折射率为n则从水面上能够看到的 圆形亮斑的半径为多少14403把一个点光源放在湖水面上h处试求直接从水面逸出的光能的百分比 忽略水和吸收和表面透镜损失。 23401平行平面玻璃板的折射率为厚度为板的下方有一物点P P到板的下表面的距离为,观察者透过玻璃板在P的正上方看到P的像求像的位置。 23402一平面平行玻璃板的折射率为n厚度为d点光源Q发出的近于正入射的的光束在上表面反射成像于'光线穿过上表面后在下表面反射再从上表面出射的光线成像于'。求'和'间的距离。 23403来自一透镜的光线正朝着P点会聚如图 所示要在P '点成像必须如图插入折射率n=的玻璃片. 求玻璃片的厚度.已知=2mm . 23404容器内有两种液体深度分别为和折射率分别为和液面外空 气的折射率为试计算容器底到液面的像似深度。 23405一层水n=浮在一层乙醇n=之上水层厚度3cm乙醇厚5cm从正方向看水槽的底好象在水面下多远 24401玻璃棱镜的折射率n=如果光线在一工作面垂直入射若要求棱镜的另一侧无光线折射时所需棱镜的最小顶角为多大24402一个顶角为300的三棱镜光线垂直于顶角的一个边入射而从顶角的另一边出射其方向偏转300 求其三棱镜的折射率。 24404有一玻璃三棱镜顶角为折射率为n欲使一条光线由棱镜的一个面进入而沿另一个界面射出此光线的入射角最小为多少24405玻璃棱镜的折射棱角A为60对某一波长的光的折射率为现将该棱镜浸入到折射率为4/3的水中试问当平行光束通过棱镜时其最小偏向角是多少 物理光学实验 华中科技大学光电子科学与工程学院 2011.9 前言 本实验教材是根据光电子科学与工程学院物理光学教学大纲中规定的实验要求选编的。 本实验教材共选入8个实验。内容涉及光的干涉、衍射、偏振等方面。 本实验教材所列实验项目均选自本院物理光学实验室参编及长期使用的《物理光学实验》，适用于光电子信息类专业学生使用，亦可作为非光电类专业学生的选修教材。 光学实验室的一般规则 光学实验要求测量精度高，所用仪器和装置比较精密，对测量条件、周围环境以及对实验者的实验技能都有较高的要求。因此，在做实验之前，除必须认真阅读实验教材及有关资料，了解清楚实验的目的、原理、方法、步骤和要求外，进入实验室后还必须自觉遵守实验室的规则和对某些实验的特殊要求。现将实验室的一般规则叙述如下： 1.光学仪器多是精密贵重仪器。取放仪器时，思想要集中，动作要轻、慢。在没有了解清楚仪器的使用方法之前，切勿乱拧螺丝，碰动仪器或随意接通电源。 2.大部分光学元件用玻璃制成，光学面经过精细抛光，一般都具有Ra0.010的粗糙度。使用时要轻拿轻放，勿使元件相互碰撞，挤压，更要避免摔坏；暂时不用的元件，要放回原处，不要随意乱放，以免无意中将其扫落地面导致损坏。 3.人的手指带有汗渍脂类分泌物，用手触摸光学面会污染该光学面，影响其透光性和其它光学性质。因此，任何时候都不能用手去触摸光学表面，只能拿元件的磨砂面。正确的姿势如图所示。 4.不要对着光学元件和光学系统讲话，打喷嚏和咳嗽，以免涎液溅落镜面造成污痕。 5.光学面若落有灰尘，应先用干净、柔软的脱脂毛刷轻轻掸除，或用“橡皮球”吹除。严禁用嘴去吹。一般不能随意擦拭光学表面。必要时可用脱脂棉球蘸上酒精乙醚混合液轻轻擦拭，切忌用布直接擦拭。 6.光学面上若沾有油污等斑渍时，不要立即动手擦拭。因为很多光学表面镀有特殊的光学薄膜，在擦拭之前，一定要了解清楚情况，然后再在教师或实验工作人员指导下，采取相应的措施，精心处理。 7.光学仪器中有很多经过精密加工的部件。如光谱仪和单色仪的狭缝、迈克耳逊干涉仪的蜗轮蜗杆、分光计的读数度盘等，都要小心使用，按规则操作，切忌拆御仪器，乱拧旋钮。 8.要讲究清洁卫生，文明礼貌，不得大声喧哗，打闹。 9.实验完毕，要向指导教师报告实验结果和仪器的使用情况。整理好仪器，填写仪器使用卡，经允许后方可离开实验室。 光学综合实验报告 班级： 姓名： 学号： 日期： 序号实验项目课时实验仪器（台套数）房间指导教师 1 焦距测量 （分别在焦距仪和光学平台上测 量）4 焦距仪（3-4）、 光学平台及配件（1-2） 西北付辉、樊宏 2 典型成像系统的组建和分析 （在光学平台上搭建显微镜、望远 镜、投影仪） 4 光学平台及配件（1-2）东南付辉、樊宏 3 典型成像系统的使用 （使用商用典型成像系统）4 显微镜（3）、望远镜（3）、 水准仪（2） 东南付辉、樊宏 4 分光计的使用 （含调整、测量角度和声速）4 分光计（3-4）、超声光栅 （2） 东南付辉、樊宏 5 棱镜耦合法测波导参数 4 棱镜波导实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 6 半导体激光器的光学特性测试 4 半导体激光器实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 7 电光调制 4 电光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全 8 法拉第效应测试 4 法拉第效应测试仪（2）东北郎贤礼、李建全 9 声光调制 4 声光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全 目录 1、焦距测量--------------------------------------4 2、典型成像系统的组建和分析----------------------7 3、典型成像系统的使用----------------------------10 4、分光计的使用----------------------------------10 5、棱镜耦合法测波导参数--------------------------14 6、半导体激光器的光学特性测试--------------------22 7、电光调制--------------------------------------29 8、法拉第效应测试--------------------------------38 9、声光调制--------------------------------------46 10、干涉、衍射和频谱分析--------------------------47 11、迈克尔逊干涉仪--------------------------------58 12、氦氖激光器综合实验----------------------------63 第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。 4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即 n n I I ' 'sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 全反射临界角：1 2 arcsin n n C = 全反射条件： 1）光线从光密介质向光疏介质入射。 2）入射角大于临界角。 共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点：实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（A ，A ’的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。 第三章光学 （一）概述 光学的学生实验共有4个，它们分别是“光反射时的规律”、“平面镜成像的特点”、“色光的混合与颜料的混合”、“探究凸透镜成像的规律”。 （二）光学探究实验对技能的要求 1.明确探究目的、原理、器材和步骤。 2.会正确使用各种实验器材，知道它们的摆放要求。 3.知道各种器材在实验实践与探究能力指导 中的作用，并能根据实验原理、目的，选择除教科书规定仪器之外的其他器材完成实验。 4.会设计实验步骤并按合理步骤进行实验。 5会设计实验报告，会填写实验报告。 6.会正确记录实验数据。 7.会组装器材并进行实验。 8.明确要观察内容，会观察实验现象，并能解释实验中的一般问题。 9.会分析实验现象和数据，并归纳实验结果。 实验与探究能力培养 探究光反射时的规律 基础训练 1.为了探究光反射时的规律，小明进行了如图19所示的实验 （1）请在图19中标出反射角的度数。 （2）小明想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，他应如何操作 --————————————————————————————————。 （3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：————————————————————————————————。 图19 2.雨后天晴的夜晚，为了不踩到地上的积水，下列判断中正确的是（）。 A.迎着月光走，地上暗处是水，背着月光走地上发亮处是水 B.迎着月光走，地上发亮处是水，背着月光走地上暗处是水 C.迎着月光走或背着月光走，都应是地上发亮处是水 D.迎着月光走或背着月光走，都应是地上暗处是水 探究平面镜成像的特点 基础训练 1.平面镜能成像是由于平面镜对光的————射作用，所称的想不能在光屏上呈现，是————像，为了探究平面镜成像的特点，可以用————代替平面镜，选用两只 相同的蜡烛是为了————。 2.水平桌面上放置一平面镜，镜面与桌面成45度角，小球沿着桌面向镜滚去，如图5-3所 示，那么镜中小球的像如何云动5—3 3．在“探究平面镜成像特点”的试验中在平薄玻璃板前放一只点燃的蜡烛A，在玻璃板后放上一只相同的蜡烛，如图22所示： （1）移动后面的蜡烛B，直到看上去跟前面的蜡烛A的像完全重合，这样做的目的是（）A验证像与物到镜面的距离相等 B验证像与物的大小相等图22 C验证平面镜所成的是虚像 D验证平面镜成像满足他的反射条件 （2）烛焰在平面镜中所成的像是————像（选填“实”或“虚”）放在图中B处“烛焰” 上的手指————被烧痛（填“会”或“不会”） （3）操作中某同学在桌面上无论怎样调整后方的蜡烛都不能与像重和，其原因可能是—————————————————————————————————————。天大工程光学(上)期末考试试卷及答案
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