哈尔滨工业大学2007至2008学年第一学期物理光学期末考试试题
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07-08学年第 2学期工科大学物理 (I期末试卷 A 卷参考答案一.选择题(每题 3分 , 共 30分1.[C]2.[A]3.[B]4.[D]5.[D]6.[C]7.[C]8.[C]9.[A] 10.[B ]二.填空题(每题 3分 , 共 30分1. 0.1 m/s2 3分;2. θcos /mg 1分θθc o ss i n gl2分; 3. 5.26×1012 m 1分; 4. θαμθμsin sin ctg Fh mgh +- 3分;5.02cos 1(x t m F +-ωω(SI 3分; 6. v v v v '+-'+'+=+M u m u m M m ( ( 2( 3分;7. 抛物线 3分; 8. ② 1分③ 1分① 1分;9. c 1分 c 2分; 10. 1.29×10-5 s 3分三.计算题(每题 10分 , 共 40分1. 解:各物体受力情况如图. 图 2分 F -T =ma 1分 T '=ma 1分 (T T '- R = β221mR 1分a =R β 1分由上述方程组解得:β =2F / (5mR =10 ra d·s -2 2分T =3F / 5=6.0 N 1分T '=2F / 5=4.0 N 1分2. 解:设沙子落到传送带时的速度为 1v , 随传送带一起运动的速度为 2v , 则取直角坐标系, x 轴水平向右, y 轴向上.i j j gh32==-=21v v , -4设质量为∆m 的砂子在∆t 时间内平均受力为 F, 则3(j i tm t m m t p F4+∆∆=∆⨯∆-⨯∆=∆∆=12v v 3分由上式即可得到砂子所受平均力的方向 , 设力与 x 轴的夹角为α则tg =α-1(4/3= 53°, 力方向斜向上 2分aa T ’3. 解 :设坐标系如图所示.将半圆柱面划分成许多窄条. d l 宽的窄条的电荷线密度为θλλλd d d π=π=l R取θ位置处的一条,它在轴线上一点产生的场强为θελελd 22d d 020RR E π=π= 3分如图所示 . 它在 x 、 y 轴上的二个分量为:d E x =dE sinθ , dE y =-d E cosθ 2分对各分量分别积分RR E x 02002d s in 2ελθθελππ=π=⎰ 2分0d cos 2002=π-=⎰πθθελRE y 2分场强 i Rj E i E E y x02ελπ=+= 1分4. 解:(1 在环内作半径为 r 的圆形回路 , 由安培环路定理得NI r B μ=π⋅2, 2/(r NI B π=μ 3分在 r 处取微小截面 d S = b d r , 通过此小截面的磁通量r b rNIS B d 2d d π==μΦ穿过截面的磁通量⎰=SS B d Φr b rNId 2π=μ12ln2R R NIbπ=μ 5分 (2 同样在环外 ( r < R 1 和 r > R 2 作圆形回路 , 由于0=∑iI02=π⋅r B∴ B = 0 2分5. 解:(1 222 /(/c c m mc E e v -== =5.8×10-13 J 2分(2 20v 21e K m E == 4.01×10-14 J 22c m mc E e K -=22]1 /(/1[(c m c e --=v = 4.99×10-13 J∴ =K K E E /08.04×10- 2 3分。
物理光学2008年期末考试题及答案物理光学 试题A题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数第 2 页 (共 13 页)班号 姓名一、解释下列名词(每小题2分,总共20分) 1、复色波的相速度:2、复色波的群速度:3、布儒斯特角:4、临界角:5、光的空间相干性:6、光的时间相干性:7、爱里斑:8、瑞利判据:9、晶体的光轴:10、光的色散:二、简答题(每小题4分,总共40分)1、如图所示,一平面简谐光波沿x方向传播,波长为λ,设x=0点的相位ϕ0=0,写出:(1)沿x轴光波的相位分布ϕ(x);(2)沿y轴光波的相位分布ϕ(y);(3)沿r方向光波的相位分布ϕ(r)。
2、利用布儒斯特定律,可以测定不透明电介质的折射率。
令测得釉质的起偏角为580,求它的折射率。
3、观察尖劈形肥皂液膜所产生的彩色条纹时,为什么膜的上端的光泽变暗彩色消失时预示着肥皂膜即将破裂?4、在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径5m ,透镜半径为10mm ,在钠光的垂直照射下(λ=589纳米),能产生多少个干涉条纹?5、在杨氏双缝干涉实验装置中,假定光源是单色缝光源,当装置作如下几种改变时,试简单描述屏上的干涉条纹的位置或间距将会怎样变化?(1)将光源向上或向下平移;(2)将整个装置放入水中。
6、单色平面光波波长为500nm ,正入射如图所示的衍射屏上,11r =mm ,2r =,轴上观察点离衍射屏2m ,计算观察点出的光强与入射光之比。
7、什么是光学仪器的像分辨本领?若光的衍射现象完全可以忽略,对理想光学系统成像来说,还存在分辨本领这个问题吗?8、在下图中虚线代表光轴。
试根据图中所画的折射情况判断晶体的正负。
9、简述在KDP晶体的线性电光效应当中,产生 63的纵向运用和横向运用的条件。
10、云和雾为什么是白色?三、光束以很小的角度入射到一块平行平板(如图所示),试求相继从平板反射和透射的头两支光束的相对强度。
设平板的折射率为n=1.5。
1单选(2分)在双缝干涉实验中,用单色自然光在屏上形成干涉条纹。
若在两缝后放一个偏振片,则得分/总分•A.干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度减弱•B.无干涉条纹•C.干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度加强•D.干涉条纹的间距变窄,且明纹的亮度减弱正确答案:A你没选择任何选项2单选(2分)得分/总分•A.•B.•C.•D.正确答案:A你没选择任何选项3单选(2分)用单色光做杨氏双缝实验,如现将折射率n=1.5的薄透明玻璃片盖在下侧缝上,此时中央明纹的位置将:得分/总分•A.向上平移,且间距改变•B.向上平移,且条纹间距不变•C.不移动,但条纹间距改变•D.向下平移,且条纹间距不变正确答案:D你没选择任何选项4单选(2分)关于普通光源,下列说法中正确的是:得分/总分•A.普通光源同一点发出的光是相干光•B.利用普通光源可以获得相干光•C.两个独立的普通光源如果频率相同,也可构成相干光源。
•D.两个独立的普通光源发出的光是相干光正确答案:B你没选择任何选项5单选(2分)得分/总分•A.•B.•C.•D.正确答案:A你没选择任何选项6单选(2分)得分/总分•A.•B.•C.•D.正确答案:C你没选择任何选项7单选(2分)严格地说,空气的折射率大于1,因此在牛顿环实验中,若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去时,干涉圆环的半径将:得分/总分•A.不变•B.变大•C.消失•D.变小正确答案:B你没选择任何选项8单选(2分)有两个几何形状完全相同的劈尖:一个由空气中的玻璃形成,一个由玻璃中的空气形成。
当用相同的单色光分别垂直照射它们时,从入射光方向观察到干涉条纹间距得分/总分•A.两劈尖干涉条纹间距相同•B.玻璃劈尖干涉条纹间距较大•C.空气劈尖干涉条纹间距较大•D.已知条件不够,难以判断正确答案:C你没选择任何选项9单选(2分)在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为的单色光垂直入射到单缝上.对应于衍射角为的方向上,若单缝处波面可分成4个半波带,则缝宽度a等于得分/总分•A.•B.•C.•D.正确答案:B你没选择任何选项10单选(2分)设星光的有效波长为550 nm ,用一台物镜直径为1.20 m的望远镜观察双星时,能分辨的双星的最小角间隔是得分/总分•A.•B.•C.•D.正确答案:B你没选择任何选项11单选(2分)波长为550nm的单色光垂直入射到光栅常数为的光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为得分/总分•A.1•B.2•C.4•D.3正确答案:A你没选择任何选项1/3•C.1•D.1/4;正确答案:A你没选择任何选项13单选(2分)光强为的线偏振光通过偏振片P,如果P的偏振化方与线偏振光的振动振方向夹角为30度,则光通过P后的光强为.得分/总分•A.3/4利用迈克耳逊干涉仪可测量单色光的波长。
哈尔滨师大附中2007—2008学年度高三上学期期末考试物 理 试 题本试卷分第I 卷(选择题)和第II 卷(非选择题)两部分,共100分。
考试时间90分钟。
第I 卷(选择题 共54分)一、选择题:(本大题包括18小题,共54分,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.下列说法正确的有 ( )A .水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现B .气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现C .两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分 子间存在吸引力的宏观表现D .用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在吸引力的宏观表现2.在一个点电荷形成的电场中,关于电场强度和电势的说法正确的是 ( )A .没有任何两点电场强度相同B .可以找到很多电场强度相同的点C .没有任何两点电势相等D .可以找到很多电势相等的点3.如图所示,物体沿斜面向上运动,经过A 点时具有动能100J ,当它向上滑行到B 点时,动能减少了80J ,机械能损失了20J ,则物体回到A 点时的动能为 ( )A .100JB .50JC .20JD .60J4.如图所示为两个互相绝缘的金属环重叠在同一平面内,小环有一半面积在大环中,当大环接通电源的瞬间,小环中感应电流的情况是 ( )A .无感应电流B .有顺时针的感应电流C .有逆时针的感应电流D .无法确定5.如图所示,矩形闭合金属线圈由位置A 开始下落,在下落的过程中线圈通过一个有明显边界的匀强磁场区域,如果线圈受到的安培力总是小于线圈受到的重力,不计空气阻力,则线圈在A 、B 、C 、D 四个位置的加速度的大小关系为 ( )A .D CB A a a a a >>> B .D BC A a a a a >>= C .BD C A a a a a >>= D .D B C A a a a a >>> 6.2004年1月国务院正式批准绕月探测工程,第一颗绕月卫星被命名为“嫦娥一号”,为月球探测后续工程积累经验. 当宇宙飞船到了月球上空先以速度v绕月球作圆周运动,为了使飞船较安全地落在月球上的B 点,在轨道A 点点燃火箭发动器作出短时间的发动,向外喷射高温燃气,喷气的方向为 ( )A .与v 的方向一致B .与v 的方向相反C .垂直v 的方向向右D .垂直v 的方向向左7.如图所示,A 、B 、C 为某电场中的三条等势线,其电势分别为3V 、5V 、7V ,实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹,P 、Q 为轨迹与A 、C 的交点,电荷只受电场力,则下列说法正确的是 ( )A .粒子在P 点的动能大于Q 点动能B .电荷在P 点受到电场力大于Q 点受到的电场力C .电荷在P 点电势能大于电荷在Q 点电势能D .粒子带负电 8.一列简谐波沿x 轴正方向传播,如图甲是t =0时传播方向上一小段波形图. 如图乙是某质点位移随时间变化的振动图线,则下列说法正确的是 ( )A .该列波的速度为0.8m/sB .该列波的波速为1.0m/sC .图乙可表示x =0处质点的振动图线D .图乙可表示x =10m 处质点的振动图线 9.如图所示,线段a 、b 、c 分别表示沿光滑水平面上同一条直线运动的滑块I 、II 发生正碰前后运动的位移图线,由图象给出的信息可以判定 ( )A .碰前滑块I 的动量比滑块II 的动量大B .碰前滑块I 的动能比滑块II 的动能大C .碰前滑块I 比滑块II 速度大D .碰前滑块I 的质量是滑块II 的质量的6倍10.如图所示,带有活塞的光滑气缸中,封闭一定质量的气体,不计气体的分子势能,将一个半导体热敏电阻R 置于气缸中,热敏电阻与容器外的电源E和电流表A 组成闭合回路,气缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能,大气压保持不变. 若发现电流表的读数增大时,以下判断正确的是 ( )A .气体压强一定增大B .气体体积一定增大C .气体一定对外做功D .气体内能一定增大11.如右图所示,区域中存在着匀强磁场和匀强电场,且两者平行,但方向相反,质量为m电量为-q 的粒子(不计重力)沿电场强度方向以v 0射入,下述说法正确的是( )A .电荷所受洛沦兹力的方向垂直纸面向外B .电荷动量方向保持不变C .电荷所受电场力不变D .电荷向右的最大位移为qEmv 220 12.如图所示,四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表,安培表A 1的量程大于A 2的量程,伏特表V 1的量程大于V 2的量程,把它们按图接入电路中,则下列说法正确的是 ( )A .安培表A 1的读数大于安培表A 2的读数B .安培表A 1的偏转角大于安培表A 2的偏转角C .伏特表V 1的读数小于伏特表V 2的读数D .伏特表V 1的偏转角大于伏特表V 2的偏转角13.如图所示,A 、B 两绝缘物体叠放在粗糙的水平面上,地面上方存在如图所示的匀强磁场,A 物体带有正电荷,现使A 、B 二物体以初速度v 0相对静止地向右运动,则( )A .A 、B 两物体间的摩擦力大小不变B .地面对B 物体的摩擦力不断增大C .A 、B 两物体间的摩擦力不断增大D .地面与B 间的摩擦力不断减少14.A 和L 是日光灯的灯管和镇流器,如果按图所示电路连接,关于日光灯的下列叙述中正确的是 ( )A .K 1接通,K 2、K 3不接通,日光灯才能开始发光B .K 1、K 2接通,K 3不接通,日光灯就能正常发光C .K 3不接通,接通K 1和K 2后,再断开K 2,日光灯才能开始发光D .当日光灯正常发光后,再接通K 3,日光灯仍能正常发光15.如右图所示,物体a 、b 用一根不可伸长的细线相连,再用一根轻弹簧跟a 相连,弹簧上端固定在天花板上,已知物体a 、b 的质量相等,当相P 点处剪断绳子的瞬间 ( )A .物体a 的加速度大小为零B .物体a 的加速度大小为2g ,方向向上C .物体b 的加速度大小为零D .物体b 的加速度大小为g ,方向向下16.如图所示弹簧下面挂一个质量为m 的物体,物体在竖直方向作振幅为A 的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长.则物体在振动过程中( )A .物体在最低点时所受的弹力大小为2mgB .弹簧的弹性势能和物体动能总和不变C .弹簧的最大弹性势能不等于2mgAD .物体的最大动能应等于2mgA17.如图所示,分别用两个恒力F 1和F 2,先后两次将质量为m 的物体从静止开始沿着同一个粗糙的固定斜面由底端推到顶端,第一次力F 1的方向沿斜面向上,第二次力F 2的方向沿水平向右,两次所用的时间相同,在这两个过程中 ( )A .F 1和F 2所做的功相同B .物体机械能变化相同C .F 1和F 2对物体的冲量大小相同D .物体动量的变化量相同18.矩形导线框abcd 放在匀强磁场中,在外力控制下静止不动,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B 随时间变化的图象如图所示,t =0时刻,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,在0~4s 时间内,线框ab 边受安培力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)可能如图乙中( )第II 卷(非选择题 共46分)19.(6分)(1)读出下列游标卡尺和螺旋测微器的示数游标卡尺的示数为 cm ;螺旋测微器的示数为 cm.20.(12分)某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻,已知干电池的电动势约为1.5V ,内阻约1Ω,电压表(0~3V 3k Ω),电流表(0~0.6A 1.0Ω),滑动变阻器有R 1(10Ω 2A )和R 2(100Ω 0.1A )各一只.①实验中滑动变阻器应选用 (选填“R 1”或“R 2”)②在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路.③在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的U —I 图线,由图可较准确求出该电源电动势E = V ,内阻r = Ω.21.(14分)如图所示,矩形平行金属板M 、N 之间的间距是板长的332倍,PQ 为两板的对称轴线,当板间加有自M 向N 的匀强电场时,以某一速度自P 沿PQ 飞进的带电粒子(重力不计),经时间△t ,恰能擦M 板右端飞出,现用垂直纸面的匀强磁场取代电场,上述带电粒子仍以原速度沿PQ 飞进磁场,恰能擦N 右端飞出,则(1)带电粒子在板间磁场中运动多长时间?(2)若把上述电场、磁场各维持原状叠加,该带电粒子进入电磁场时的速度是原速度的几倍才能沿PQ 做直线运动?22.(14分)如图所示电路中,4个电阻阻值均为R,电键K闭合时,有质量为m,带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间,现在打开电键K,这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动,并与该极板碰撞,碰撞的过程中小球没有机械能损失,只是碰撞后小球所带电荷量发生变化,所带电荷的性质与该板所带电荷性质相同,碰撞后小球恰好能运动抵达另一极板,设两极板间距离为d,不计电源内阻,求:(1)电源电动势E多大?(2)小球与极板碰撞后所带电荷量q 为多少?参考答案1.AD 2.AD 3.B 4.C 5.B 6.A 7.A 8.BD 9.AD 10.BCD 11.CD12.AD 13.BC 14.C 15.D 16.AC 17.BD 18.D19.1.095 0.570020.(1)R 1 (3)1.47 1.7521.解:(1)粒子在电场中运动过程,做类平抛运动 qLmv E at L tv L maEq 33221332020====解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动由几何关系得222)33(L L R R +-= 解得L R 332= 由qBmv R R mv qvB 020==得 解得qLmv B 230= 又由02v R T π=得0342v L qB m T ππ== ︒==60sin θθ得RL则0932v L t π= (2)在叠加场中粒子做直线运动,则受力平衡0=-Eq qvB 得3401v v = 22.解:(1)K 闭合时,小球静止,受力平衡01=-mg q E d U E 11= 321E U = 则q mgd E 23=(2)K 断开后,小球向下加速运动 0212)(22-=-mv d q E mgd E d U E 222==碰撞后向上减速运动22210)(mv d q E mg -='+- 解得q q 67='。
青海师范大学物理系一学年度第_学期物理教育专业_年级_班《光学》考试试卷A姓名:_______________ 学号: ____________________一、填空(每空2分,共计40分)启用时间:200年月日Array 1 一介质的折射率为n, —束单色光在该介质中传播的距离为r,则其光程为____________ 。
2波长为500zim的绿光投射到间距d = 0.022cm的双缝上,则在距双缝180cm处的光屏上,两亮条纹顶点间的距离为 __________________ 。
3在杨氏双缝干涉实验中,用一块折射率为1.5的玻璃片盖住其中的一条缝,发现第五级明纹恰好位于屮央零级明纹处,若入射波的波长为6xl0_7m ,则玻璃片的厚度为。
4迈克耳逊干涉仪的反射镜移动0.25mm时,看到条纹移过的数0为909个,设光是垂直入射的,则所用光源的波氐为__________________ 。
5波长为700nm的红光以入射角沒= 30°入射到厚度为426mn的肥皂膜上,反射干涉条纹为二级明纹,则肥皂的折射率为 ______________________ 。
6用单色光观察牛顿环,测得某一亮环的直径为3mm,在其外边第五个亮环的直径为4.6mm,如果所用平凸透镜的曲率半径为1.03m ,则此单色光的波长为_______________________ 。
7波长为45(km的平面单色光照射到一个小圆孔上,若极点到观察点的距离为lm,则第一半波带的半径为_______________ 。
8用每毫米闪有400刻痕的平而投射光栅观察波长为589zim的納光谱,当光垂直入射时,最多能观察到_________ 级光谱。
9水面下h深处有一点光源,如果水的折射率为/?,则水面光斑的半径为_______________ 。
10 —个高的物体放在球面镜前10cm处,所成的像为lcm高的虚像,则该球面镜曲率半径为______________ c11平行放貫的两个偏振片,偏振化方叫的夹角为60°,如果偏振片都相对于平行于偏振化方向的振动吸收为10%,则透射光与入射光(自然光)的强度之比为 _________________ 。
一、填空题(每小题3分,总共24分)1.玻璃的折射率为n=1.5,光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为_________;光从玻璃射向空气时的布儒斯特角为_________。
2. 在双缝杨氏干涉实验中,两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e。
波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差为_________。
3. 如图所示,左图是干涉法检查平面示意图,右图是得到的干涉图样,则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是_________。
4. 在光栅光谱中,假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上,因而实际上不出现(即缺级),那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为_________。
5. 波长为λ=600nm的单色光垂直入射于光栅常数d=1.8×10-4 cm的平面衍射光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为_________。
6.在双折射晶体内部,频率相同而光矢量的振动方向不同的线偏振光。
①沿光轴传播时,它们的传播速度是_______的;②沿垂直光轴传播时,它们的传播速度是_______的。
7.对于观察屏轴上P0点,设光阑包含10个波带,让奇数波带通光,而偶数波带不通光,则P0点的光强约为光阑不存在时的_________倍。
8. 光栅方程的普遍形式为________________。
二、简答题(每小题6分,总共36分)1. 何谓复色波的群速度?何谓复色波的相速度?什么介质中复色波的群速度大于其相速度?什么介质中复色波的群速小于其相速度?2.简述光波的相干条件。
3. 汽车两前灯相距1.2m ,设灯光波长为 λ=600nm ,人眼瞳孔直径为D =5mm 。
试问:对迎面而来的汽车,离多远能分辨出两盏亮灯?4. 一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后,分解成o 光和e 光,传播速度快的是o 光还是e 光?为什么?5. 简述法拉第效应及其不可逆性。
哈工大物理试题及答案一、选择题(每题5分,共20分)1. 光在真空中的传播速度是:A. 300,000 km/sB. 1,000 km/sC. 3,000 km/sD. 3×10^8 m/s答案:D2. 根据牛顿第二定律,以下说法正确的是:A. 物体的质量越大,加速度越大B. 物体的质量越大,加速度越小C. 物体的质量越大,加速度不变D. 物体的质量越大,加速度越难改变答案:D3. 电磁波的波长与频率的关系是:A. 波长与频率成正比B. 波长与频率成反比C. 波长与频率无关D. 波长与频率成正比,但需要考虑介质的影响答案:B4. 根据热力学第一定律,以下说法正确的是:A. 能量可以被创造B. 能量可以被消灭C. 能量既不能被创造也不能被消灭D. 能量可以在不同形式间转换答案:D二、填空题(每题5分,共20分)1. 根据欧姆定律,电阻R、电压V和电流I之间的关系是:V =________。
答案:IR2. 光的折射定律,也称为斯涅尔定律,其公式为:n1 * sin(θ1) = ________。
答案:n2 * sin(θ2)3. 根据库仑定律,两个点电荷之间的力F与它们的电荷量q1和q2以及它们之间的距离r的关系是:F = ________。
答案:k * q1 * q2 / r^24. 根据牛顿第三定律,作用力和反作用力的关系是:它们大小相等、方向相反、作用在_______。
答案:不同的物体上三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述麦克斯韦方程组的四个方程及其物理意义。
答案:麦克斯韦方程组包括高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
高斯定律描述了电场线不闭合的性质,高斯磁定律表明磁场线也是闭合的,法拉第电磁感应定律说明了变化的磁场可以产生电场,安培环路定律描述了电流和磁场之间的关系。
2. 解释什么是波粒二象性,并举例说明。
答案:波粒二象性是指微观粒子如电子、光子等既表现出波动性,又表现出粒子性。
哈工大 2007 年 秋 季学期物理光学 (A) 试 题题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分分数第1 页 (共 6 页)班号 姓名一、解释下列名词(每小题2分,总共10分)1.复色波的相速度:2.布儒斯特角:3.光的空间相干性:4.爱里斑:5.晶体的光轴:二、简答题(每小题4分,总共40分)1.由于一般光学玻璃在红外线波段不透光,所以在此波段要用锗板(n =4.0)作为红外线仪器的窗口。
试问光垂直经过由锗板作的窗片时,光能损失多少?2.把折射率n =1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂中,如果由此产生了7条条纹的移动,若入射光的波长为589nm ,求薄膜的厚度。
n2=1.40,且n1>n2>n3,问反射光中那些波长的光得到加强?4.在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径5m,透镜半径为10mm,在钠光的垂直照射下(λ=589纳米),能产生多少个干涉条纹?5.宇航员声称他恰能分辨在他下面100km地面上两个黄绿点光源(λ=550nm)。
若瞳孔直径为4mm,试估算这两个点光源的间距。
6.波长为589nm的黄光照在一双缝上,在距双缝为1m的观察屏上,测得20个亮条纹的间距共宽2.4cm,求双缝间的距离。
第2页(共6页)7.当单轴晶体的光轴与表面成一定角度,一束与光轴Array方向平行的光入射到晶体表面之内时,它是否会发生双折射?为什么?8.两偏振片之间插入一半波片,其快轴(光轴)与P1透振方向成380角。
设波长632nm 的光垂直照射到P1,欲使透射光有最大光强,P2应如何放置?为什么?9.一玻璃管长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0.1650/m,求透射光强的百分比。
(忽略玻璃管表面的反射)10.用光的散射理论解释蓝天的形成。
第3页(共6页)第 4 页 (共 6 页)三.自然光从空气到玻璃(n =1.50)以450角入射。
试计算:(1)能流反射率R s 和R p 值;(2)总能流反射率R 值。
本科生08-09学年第一学期《大学物理Ⅱ-2》期末考试试卷(A 卷)一、填空题:(共40分,每小题4分)1、在杨氏双缝实验中,屏与双缝间距离L =1米,用钠光灯作单色光源(λ=589.3nm).问:如果双缝间距增大,相邻明纹间距会变 小 ;中央零级条纹位置 不变 。
观察干涉条纹,如果仅能分辨的距离为0.15mm ,问双缝的最大间距是多少?2、迈克尔孙干涉仪用来测量单色光的波长λ,反射镜M1移动距离d =0.233毫米时,某单色光的干涉条纹移过N =792条,写出他们的关系: 2/λN d = 求出该单色光的波长是.588nm =λ3、 夫琅和费单缝衍射装置中,将单缝沿垂直于透镜的光轴向上、向下移动时,屏上衍射图样是否改变? 否 中央衍射极大的宽度 asin θ=k λ ;∴2 f ∆θ=2f λ/a 。
4、用人眼观察星体时,星光通过瞳孔的衍射在视网膜上形成小亮斑.瞳孔最大直径为7.0mm,入射光波长550nm,星体在视网膜上的角宽度为:rad d 4109.1./22.12-⨯=⨯=λθ 瞳孔到视网膜的距离l =23mm,视网膜上星体的象的直径为:mm l D 31037.4-⨯==θ5、 石英的主折射率no=1.544, ne=1.553.用石英制造的适用于钠黄光(589.3纳米)的1/4波片的最小厚度:).(1064.1)](4/[5m n n d o e -⨯==-⨯=λ通过该1/4波片后o 光超前e 光的相位差是 2/πδ=6、在加热黑体过程中,其最大发射本领(辐射峰值处)的波长由0.69微米变化到0.50微米,由维恩位移定律便可估计其表面温度增大了几倍:38.150.0/69.0/12==T T 再由斯忒藩-玻耳兹曼定律求出总的发射本领增加了几倍:63.3//414212==T T M M7、求加速电子的电压为54V 时,电子的德布罗意波波长nm meU h p h 167.02//===λ质量m =10-2Kg 的飞行子弹, 其速度V =5.0⨯102m/s,对应的德布罗意波长为: 1.33×10-34 m8、根据薛定谔方程,氢原子可以采用四个量子数来描述其状态,分别是 主量子数、轨道量子数、磁量子数、自旋轨道量子数 (写出名称,而不仅是字母),当 主 量子数增大时能级间隔变 小 (大、小),在该量子数→∞时能量连续变化,与经典理论结果一致。
哈尔滨工业大学2007至2008学年第一学期物理光学期末考试试题
一、解释下列名词(每小题2分,总共10分)
1.复色波的相速度:
2.布儒斯特角:
3.光的空间相干性:
4.爱里斑:
5.晶体的光轴:
二、简答题(每小题4分,总共40分)
1.由于一般光学玻璃在红外线波段不透光,所以在此波段要用锗板(n=4.0)作为红外线仪器的窗口。
试问光垂直经过由锗板作的窗片时,光能损失多少?
2.把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂中,如果由此产生了7条条纹的移动,若入射光的波长为589nm,求薄膜的厚度。
3.如图所示,用白光照射厚度为d=400nm的薄膜,若膜的折射率n2=1.40,且n1>n2>n3,问反射光中那些波长的光得到加强?
4.在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径5m,透镜半径为10mm,在钠光的垂直照射下(l=589纳米),能产生多少个干涉条纹?
5.宇航员声称他恰能分辨在他下面100km地面上两个黄绿点光源(l=550nm)。
若瞳孔直径为4mm,试估算这两个点光源的间距。
6.波长为589nm的黄光照在一双缝上,在距双缝为1m的观察屏上,测得20个亮条纹的间距共宽2.4cm,求双缝间的距离。
7.当单轴晶体的光轴与表面成一定角度,一束与光轴
方向平行的光入射到晶体表面之内时,它是否会发生
双折射?为什么?
8.两偏振片之间插入一半波片,其快轴(光轴)与P1透振方向成380角。
设波长632nm的光垂直照射到P1,欲使透射光有最大光强,P2应如何放置?为什么?
9.一玻璃管长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0.1650/m,求透射光强的百分比。
(忽略玻璃管表面的反射)
10.用光的散射理论解释蓝天的形成。
三.自然光从空气到玻璃(n=1.50)以450角入射。
试计算:(1)能流反射率R s和R p值;(2)总能流反射率R值。
(10分)[已知;]
四.波长为500nm的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上,在观察反射光的干涉现象中,距劈尖棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。
求此空气劈尖的劈尖角q。
(10分)
五、在菲涅耳圆孔衍射实验中,圆孔半径为2.0mm,光源离圆孔2.0m,波长为500nm。
当接受屏幕由很远的地方向圆孔靠近时,求:前两次出现中心亮斑(强度极大)的位置。
(10分)
六.有一块光栅,光栅常数d=2mm。
现含有500nm和500.01nm两种波长的平面光波垂直照射在光栅上,若选定在第二级上进行工作,试问该光栅将这两条谱线分开多大角度?(10
分)
七.设晶体是负单轴晶体,玻璃的折射率为n,分别绘出下列两种情形下自然光经过如图所示的棱镜后双折射光线的传播方向和振动方向。
(10分)
(1)n=n e
哈尔滨工业大学2007-2008学年第一学期物理光学期末考试试题答案
一、解释下列名词(每小题2分,总共10分)
1.复色波的相速度:复色波的等相位面的传播速度。
2.布儒斯特角:反射光为完全线偏振光时的入射角。
3.光的空间相干性:光源大小对条纹可见度的影响称为光的空间相干性。
4.爱里斑:圆孔衍射中,中央亮斑称为爱里斑(爱里斑占入射在圆孔上能量的83%)。
5.晶体的光轴:在晶体中,光沿某方向传播时不发生双折射现象,该方向称为光轴。
二、简答题(每小题4分,总共40分)
1.由于一般光学玻璃在红外线波段不透光,所以在此波段要用锗板(n=4.0)作为红外线仪器的窗口。
试问光垂直经过由锗板作的窗片时,光能损失多少?
解: 光在锗板表面的能流反射率为
两次总能流的反射损失为
2.把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂中,如果由此产生了7条条纹的移动,若入射光的波长为589nm,求薄膜的厚度。
解:
3.如图所示,用白光照射厚度为d=400nm的薄膜,若膜的折射率n2=1.40,且n1>n2>n3,问反射光中那些波长的光得到加强?
解:由于n1>n2>n3,两反射光皆无半波损失现象,两反射光的光程差为
令其为波长的整数倍,得到:
对m取不同的值加以讨论。
当m取2时,有:
当m取其他值时,波长均超出可见光范围,因此只有波长560nm的光得到放大。
4.在牛顿环实验中,平凸透镜的凸面曲率半径5m,透镜半径为10mm,在钠光的垂直照射下(l=589纳米),能产生多少个干涉条纹?
解:
5.宇航员声称他恰能分辨在他下面100km地面上两个黄绿点光源(l=550nm)。
若瞳孔直径为4mm,试估算这两个点光源的间距。
解:设恰可分辨的两个点光源的间距为l,点光源到宇航员距离为L。
两个点光源对人眼的张角即为人眼最小分辨角q,黄绿点光源所发波长为550nm,因此有
6.波长为589nm的黄光照在一双缝上,在距双缝为1m的观察屏上,测得20个亮条纹的间距共宽2.4cm,求双缝间的距离。
解:
7.当单轴晶体的光轴与表面成一定角度,一束与光轴
方向平行的光入射到晶体表面之内时,他是否会发生
双折射?为什么?
解:只有晶体内部光束与光轴平行时,不发生双折射现象,但是目前入射光束在晶体外边与光轴平行,因此为了满足折射定律,光入射到晶体表面之内时,会发生双折射现象。
8.两偏振片之间插入一半波片,其快轴(光轴)与P1透振方向成380角。
设波长632nm的光垂直照射到P1,欲使透射光有最大光强,P2应如何放置?为什么?
解:偏振片P1和P2的振动方向应夹760,因为半波片把入射光的振动方向旋转2q 角。
9.一玻璃管长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0.1650/m,求透射光强的百分比。
(忽略玻璃管表面的反射)(XP285)
解:由吸收定律可得透射光强与入射光强的百分比为
10.用光的散射现象简述蓝天的形成。
解:蓝天的形成是由瑞利散射引起的,瑞利散射中散射光强度与入射光波长的四次放成反比,即
在天空中蓝光的散射强度大于红光,因此天空形成了蓝色。
三.自然光从空气到玻璃(n=1.50)以450角入射。
试计算:(1)能流反射率R s和R p值;(2)总能流反射率R值。
(10分)(XP119)
解:(1)由折射定律可得:
由菲涅耳公式可得:
(2)自然光入射时,有
四.波长为500nm的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上,在观察反射光的干涉现象中,距劈尖棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。
求此空气劈尖的劈尖角q。
解:因是空气薄膜,有n1>n2<n3,且n2=1,得
满足暗条纹的条件可得
因为第一条暗纹对应m=0,故第4条暗纹对应m=3,所以
空气劈尖角为
五、在菲涅耳圆孔衍射实验中,圆孔半径为2.0mm,光源离圆孔2.0m,波长为0.5mm。
当接受屏幕由很远的地方向圆孔靠近时,求:前两次出现中心亮斑(强度极大)的位置。
(10分)(XP90)
解:由菲涅耳圆孔衍射半波带公式为
当r0→¥时,得
当N=5、7时出现前两次中心亮斑,因此
六.有一块光栅,光栅常数d=2mm,现含有500nm和500.01nm两种波长的平面光波垂直照射在光栅上,若选定在第二级上进行工作,试问该光栅将这两条谱线分开多大角度?(10分)
解:由光栅方程求出第二级干涉主极大的衍射角
角色散为
对双线分开的角度为
七.设晶体是负单轴晶体,玻璃的折射率为n,分别绘出下列两种情形下自然光经过如图所示的棱镜后双折射光线的传播方向和振动方向。
(10分)
(1)n=n e (2)n>n o。