中山大学2006年现代光学导论试题

河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷（2005 — 2006学年第2学期）考核科目 信息光学 课程类别 必修课 考核方式 闭卷 卷别 A一、填充题：（共20分，每小题4分）1、在非相干光学系统中，对光波强度分布而言，光学系统是线性空不变系统，对光波的复振幅而言，光学系统是非线性系统。

2、衍射受限成像系统是指不考虑几何像差，而仅考虑光瞳产生的衍射限制。

3、透镜实现傅立叶变换的条件为：1/p+1/q=1/f ，其中p 是照明光源到透镜距离，q是观察屏到透镜的距离。

4、按记录时物光和参考光位置分类，光学全息分为同轴全息和离轴全息。

5、在相干光学处理中实现图像相减分为：复振幅相减、强度相减，时实和非时实相减。

在强度相减中是采用空域编码和频域解码的方法 二、选择题：（共20分，每小题4分）1、一单位振幅的单色平面波，波矢Ｋ与x 轴夹角为45°,与y 轴夹角为45°，其复振幅在x, y 方向的空间频率为a. ζη=b. ζ=22，η= 22c. ζ=22π，η=22π 2、一个衍射屏的振幅透过率函数为 t(r)=A cos(ar 2) circ(r/r 0)，在成像和傅立叶变换性质上类似透镜，其焦距表达式a. f=∞b. f=π/λac. f=±π/λa3．白光通过干涉滤光片后，获得了波长宽度为1nm 的准单色光，当中心波长为600nm 时，若把光谱分布看作矩形线型，其相干时间为 a.τc = 0.36s b. τc =2×10-14s c. τc =1.2×10-12s4．利用一个焦距为f 的薄透镜对物函数进行傅立叶变换。

当采用单位振幅的相干平行光垂直照明物函数，欲在透镜的后焦面得到物的准确傅立叶频谱，物应放在。

a.透镜前焦面b.透镜前c.透镜后5．利用4F 相干光学信息处理系统，来实现图像S(x.，y)的识别。

其匹配空间滤波器应选择a. H(ζη)＝S(ζη),b. H(ζη)＝S*(ζη)c. H(ζη)＝1/S(x.，y) 三、问题与分析（共15分，每小题5分）1、什么是点扩展函数，给出透镜的点扩展函数表达式。

大学物理光学试题及答案!（考试必过）光从光疏介质射入光密介质，在光密介质中A 光的传播速率变大；B 折射角比入射角大；C 光的振动频率变快；D 光的波长变小。

下面有几种说法，正确的说法是A 有相同的振幅就有相同的光强；B 振幅较大者,其光强较大；C 二光波分别在水中，空气中传播，其振幅相等，但光强不等，空气中的较强；D 二光波分别在水中，空气中传播，其振幅相等，但光强不等，水中的较强。

光在真空中传播速率与A 波长有关；B 频率有关；C 光源的速率有关；D 观察者的速率有关；E 与上述各因素均无关。

波长为550nm 的黄光，从空气射入水中，在水中给人眼的色感为A 青蓝色；B 红色；C 黄色；D 不能判定。

空气中振幅为A的光强是水中(折射率为34)振幅也为A的光强的倍数为A 1；B34；C43；D916；E169。

一束白光从空气射入玻璃，当光在玻璃中传播时，下列说法正确的是：A 紫光的速率比红光小；B 红光的频率比紫光大；C 在玻璃中红光的偏向角比紫光小；D 不同色光在玻璃中的波长与各自在真空中波长的比值也不同。

可见光的波长范围在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之间相应的频率范围是＿＿＿＿＿＿＿＿＿Hz。

真空中波长为l 的单色光射入折射率为n 的介质中，该光在这介质中的频率为＿＿＿＿＿＿，波长为＿＿＿＿＿，光速为＿＿＿＿＿。

太阳与地球之间的距离为km 8 10 5 . 1 ? ，光由太阳到达地球所需要的时间为____________________秒。

1050 钠黄光的频率为Hz 14 10 1 . 5 ? ,它以0 45 入射角由空气射入玻璃后，折射角为1050 0 30 ，问该光在玻璃中的传播速率和波长各为多少？相对空气中的波长改变了1050 多少？在下列几种说法中,正确的说法是：A 相等光程的几何距离必然相等；B 光行进相同的光程,经历的时间必然相等；C 几何距离大的,其光程必然较大；D 相同的光程必然有相同的对应的真空距离。

光学工程导论习题集第一章 几何光学基础1、 何谓几何光学？工程光学为什么以几何光学为基础？答：几何光学就是用几何学的概念(点、线、面等)来描述光学现象。

几何光学是为了适应工程技术的需要而对光的性质的近似描述。

这种近似又恰恰能满足工程技术的基本要求。

因此工程光学以几何光学为基础。

2、 可见光的波段范围是什么？就你所知，现代光学工程研究的波段范围又是什么？答：可见光的波段范围：400~ 760nm ；现代光学工程研究的波段范围是从远红外到伽马射线(10−14~10−3m)。

3、 几何光学的基本定律主要有哪些？为什么说反射定律是折射定律的特例？答：光的直线传播定律，折射和反射定律，可逆性，互不干扰定律，费马原理等。

对于折射定律1122sin sin n I n I =， 设n 2 = −n 1，则I 2 = −I 1，即反射定律。

所以说反射定律是折射定律的特例。

4、 分别举出几个表现光的波动性、粒子性的例子。

答：光的波动性：光的反射、折射、干涉、衍射、偏振等；光的粒子性：光的发射、吸收、荧光、光电效应、光的受激发射等。

5、 某人通过放在特定位置的反射镜窥视另一个人，他以为那个人看不见他，可那个人一下子就发现了他，这是为什么？答：在几何光学中，光的可逆性。

6、 针孔照相原理是什么？画图说明之。

答：针孔照相的原理：光的直线传播（图略）。

7、 水池底部有一块石头，一个人在与水平面成60o 下观察它，估计它与水面的垂直距离为0.5m ，该水池的实际深度大约是多少？ 答：由题意可知，i = 30o ，n =1，n ' = 1.333 根据折射定律：n sin i = n 'sin i '，1/2 1.333sin 'i =，sin '2.666i ，i ' = 22.03o ，tan i ' = 0.405设水池的实际深度为h ，如图所示：0.5tan tan 'i h i =，0.405)0.7m h =⨯=。

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例析2006年高考题中的光学问题光学是物理学的一个重要分支，在实际的生与生活中有广泛应用。

光学问题虽然在高考试题的比重不大，但几乎年年都有涉及，不可忽视。

其光的反射定律与折射定律、棱镜的色散以及全反出现的几率较高。

光的本性部分与近代物理学的展有着紧密的联系，且涉及较多物理学的重要验，比如光的干涉与衍射、光电效应等。

近年来，光本性部分在高考命题中有分量加重的趋势。

下面对2006年高考题中的光学问题进行一简单的分类例析。

1 光的反射与折射例1（天津卷第15题）空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示。

方框内有两个折射率n＝1．5的玻璃全反射棱镜。

图2给出了两棱镜四种放置式的示意图，其中能产生图1效果的是（）分析与解：光线首先直接进入玻璃棱镜，不发生偏转，然后以45°入射角到玻璃与空气的交界面，由于sin45°>，所以发生全反射。

我们可以作出图3所示的光路图，由此可判断B为正确答案。

例2（广东卷第7题）两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了图4所示的折射现象（A>B）。

下列结论中正确的是（）A．光束b的频率比光束a低B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大分析与解：由知b的折射率较大，则b的频率较大，在同种介质中传播速度较小，对同种介质的临界角较小。

所以选项C正确。

有些考生弄不清光的折射率、频率、光速、临界角的对应关系，从而得出错误的答案。

例3（北京卷第16题）水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为（）A．2htan（arcsin）B．2htan（arcsinn）C．2htan（arccos）D．2hcot（arccosn）分析与解：光从水中进入空气中，当入射角大于临界角时发生全反射。

现代光学基础试卷及答案东 南 大 学 考 试 卷（A 卷）课程名称 现代光学基础 考试学期 10-11-2 得分 适用专业 考试形式 闭卷考试时间长度 120分钟一、选择和填空题(共18题,共36分, 每题二分)、1. 将折射率为1.50的有机玻璃浸没在油中，油的折射率为1.10，试问光线从有机玻璃射向有机玻璃与油的界面时全反射临界角是（ A ）A、arcsin(1.10/1.50)；B、1.10/1.50；C、arctan(1.10/1.50)；D、arccos(1.10/1.50)；E、arctan(1.50/1.10)。

2. 杨氏实验装置中，光源的波长为600nm，两狭缝的间距为2mm，试问在离缝300cm处的光屏上观察到干涉花样的间距是多少毫米（ B ）A、4.5mm；B、0.9mm；C、3.1mm；D、4.1mm；E、5.2mm。

3．在下列光的实验中，正确的说法是：（ A ）A、法布里-珀罗干涉仪是多光束干涉仪；B、迈克耳逊干涉仪是分波面干涉仪；C、夫琅禾费衍射是一种近场衍射；D、杨氏双缝干涉是分振幅干涉仪。

4. 一物体置于焦距为8cm的薄凸透镜左边12cm处，将另一焦距为6cm的薄凸透镜放在第一个透镜右侧30 cm处，最后成像的性质是：（ E ）A、倒立的实像；B、放大的虚像；C、放大的实像；D、缩小的虚像；E、成像于无穷远处。

5. 假定汽车车灯的波长是500nm的绿光，汽车两个前车灯的间距为1.22m，人眼在夜间的瞳孔直径D＝5mm，考虑光波衍射所产生的影响，人眼能区分两只汽车前灯的最大距离是多少公里（ C ）？A、1km；B、3km；C、10km；D、30km；E、100km。

6. 对于理想光具组基点和基面的描述，以下说法错误的是（ B ）A. 主点是一对共轭点；B. 焦点是一对共轭点；C. 节点是一对共轭点；D. 两主平面上的任一对等高点共轭。

7.在迈克尔逊干涉仪的一条光路中放入一折射率为n，厚度为d的透明介质片，放入后两光路的光程差改变量为：（ A ）A、2(n-1)d；B、2nd；C、nd；D、(n-1)d。

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一．选择题（每题3分, 共30分）4. 在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹(A) 向下平移，且间距不变． (B) 向上平移，且间距不变． (C) 不移动，但间距改变． (D) 向上平移，且间距改变．［ ］5. 使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2．P 1和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和90°，则通过这两个偏振片后的光强I 是(A)21I 0 cos 2α ． (B) 0． (C) 41I 0sin 2(2α)． (D) 41I 0 sin 2α ．(E) I 0 cos 4α ．［ ］6. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是(A) 35.3°(B) 40.9° (C) 45° (D) 54.7°(E) 57.3°［ ］7. 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速) (A) c ·∆t (B) v ·∆t(C)2)/(1c t c v -⋅∆ (D) 2)/(1c t c v -⋅⋅∆［ ］8. 设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子动量的精确度最高的波函数是哪个图？［ ］x (A)x (B)x (C)x(D)10. 激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性？(A) 亮度高．(B) 方向性好．(C) 相干性好．(D) 抗电磁干扰能力强．［］二．填空题（每题3分, 共30分）3. 用λ＝600 nm的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第４个(不计中央暗斑)暗环对应的空气膜厚度为_______________________μm．(1 nm=10-9 m)4. 在单缝的夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分____________ 个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是___________________纹．5. 用波长为λ的单色平行红光垂直照射在光栅常数d=2μm (1μm=10-6 m)的光栅上，用焦距f =0.500 m的透镜将光聚在屏上，测得第一级谱线与透镜主焦点的距离l=0.1667m．则可知该入射的红光波长λ=_________________nm．(1 nm =10-9 m)6. 在光学各向异性晶体内部有一确定的方向，沿这一方向寻常光和非常光的___________相等，这一方向称为晶体的光轴．只具有一个光轴方向的晶体称为______________晶体．7. 一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.5 m．则此米尺以速度v＝__________________________m·s-1接近观察者．8. α粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的5倍时，其动能为静止能量的_____倍．9. 玻尔氢原子理论中，电子轨道角动量最小值为____________；而量子力学理论中，电子轨道角动量最小值为____________．实验证明____________理论的结果是正确的．10. 根据泡利不相容原理，在主量子数n = 4的电子壳层上最多可能有的电子数为___________个．三．计算题（每题10分, 共40分）2. 用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长λR在0.63─0.76μm范围内，蓝谱线波长λB在0.43─0.49 μm范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为24.46°处，红蓝两谱线同时出现．在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？3. 用波长λ0 =1 Å的光子做康普顿实验． (1) 散射角φ＝90°的康普顿散射波长是多少？ (2) 反冲电子获得的动能有多大？(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，电子静止质量m e =9.11×10-31 kg)4. 求出实物粒子德布罗意波长与粒子动能E K 和静止质量m 0的关系，并得出： E K << m 0c 2时， K E m h 02/≈λ；E K >> m 0c 2时， K E hc /≈λ．06-07学年第1学期基础物理学(2)期末试卷A 卷参考答案一．选择题（每题3分, 共30分）1.[B]2.[D]3.[A]4.[B]5.[C]6.[D]7.[A]8.[A]9.[B] 10.[C]二．填空题（每题3分, 共30分） 1. 23kT 1分 25kT 1分 25MRT /M mol 1分 2. BM 、CM 各1分 CM 1分3. 1.2 3分4. 6 2分 第一级明(只填“明”也可以) 1分5. 632.6 或 633 3分6. 传播速度 2分 单轴 1分7. 2.60×108 3分8. 4 3分 9. h / (2π)；0；量子力学 各1分 10. 32 3分三．计算题（每题10分, 共40分）2. 解： ∵ a +b = (1 / 300) mm =3.33 μm 1分(a + b ) sin ψ =k λ 1分 ∴ k λ= (a + b ) sin24.46°= 1.38 μm ∵ λR =0.63─0.76 μm ；λB ＝0.43─0.49 μm对于红光，取k =2 , 则 λR =0.69 μm 2分 对于蓝光，取k =3, 则 λB =0.46 μm 2分 红光最大级次 k max = (a + b ) / λR =4.8, 2分 取k max =4则红光的第4级与蓝光的第6级还会重合．设重合处的衍射角为ψ' , 则()828.0/4sin =+='b a R λψ∴ ψ'=55.9° 2分3. 解：(1) 康普顿散射光子波长改变：=-=∆)cos 1)((φλc hm e 0.024×10-10 m=+=∆λλλ0 1.024×10-10 m 5分(2) 设反冲电子获得动能2)(c m m E e K -=，根据能量守恒： K e E h c m m h h +=-+=ννν20)( 即 K E hc hc ++=∆)]/([/00λλλ故 )](/[00λλλλ∆∆+=hc E K =4.66×10-17 J =291 eV 5分4. 解：由 202c m mc E K -=20220])/(1/[c m c c m --=v 2分解出： 220/)(c c m E m K += 1分 )/(220202c m E c m E E c K K K ++=v 1分 根据德布罗意波：)/(/v m h p h ==λ 2分把上面m ，v 代入得：2022cm E E hc K K+=λ 2分当 20c m E K << 时，上式分母中，2022c m E E K K <<，2K E 可略去．得202/c m E hc K =λ02/m E h K ≈ 1分当 20c m E K >> 时，上式分母中，2022c m E E K K >>，202c m E K 可略去．得K E hc /≈λ 1分。

第一章 习题一、填空题：1001．光的相干条件为 、 和 。

1015.迈克尔逊干涉仪的反射镜M 2移动0.25mm 时,看到条纹移动的数目为1000个，若光为垂直入射，则所用的光源的波长为_____________。

1039,光在媒介中通过一段几何路程相应的光程等于_________和_________的乘积 。

1089. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光同时传播到p 点，两振动的相位差为ΔΦ。

则p 点的光强I ＝__________________。

1090. 强度分别为1I 和2I 的两相干光波迭加后的最大光强max I =_____________。

1091. 强度分别为I 1和I 2的两相干光波迭加后的最小光强min I =_____________。

1092. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光波迭加后的最大光强max I =_____________。

1093. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光波迭加后的最小光强min I =_____________。

1094. 两束相干光迭加时，光程差为λ/2时，相位差 =_____________。

1095. 两相干光波在考察点产生相消干涉的条件是光程差为半波长的_______倍，相位差为π的_________倍。

1096. 两相干光波在考察点产生相长干涉的条件是光程差为波长的_______倍，相位差为π的_________倍。

1097. 两相干光的振幅分别为A 1和A 2，则干涉条纹的可见度v=____________。

1098. 两相干光的强度分别为I 1和I 2，则干涉条纹的可见度v=____________。

1099.两相干光的振幅分别为A 1和A 2，当它们的振幅都增大一倍时，干涉条纹的可见度为_____________。

1100. 两相干光的强度分别为I 1和I 2，当它们的强度都增大一倍时，干涉条纹的可见度_____________。