哈尔滨工业大学2005至20##学年第一学期物理光学期末考试试题
一、填空题(每小题4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. 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_________。(填“上凸”或“下凹”)
3. 如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面
反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e,并且n1>n2>n3,
l1 为入射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束反射光在
相遇点的位相差为 。
4. 在单缝夫琅和费衍射的观测中:①令单缝在纸面内垂直透镜的光轴上、下移动,屏上的衍射图样 改变(填“是”或“否”);②令光源垂直透镜的光轴上、下移动时,屏上的衍射图样 改变(填“是”或“否”)。
5. 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(填“相同”或“不同”);②沿垂直光轴传播时,它们的传播速度是_______的(填“相同”或“不同”)。
6. 如图所示,当偏振片P旋转一周时,①若I 不变,
则入射光是_______;②若I 变,并且有消光现象,
则入射光是_______;③若I 变,但是无消光现象,
则入射光是_______。
二、简答题(每小题6分,总共36分)
1. 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?
2. 一束波长为λ=500nm的平行光束在空气中传播,若在与光束垂直的方向上插入一个透明薄片,薄片厚度d=0.01mm,折射率n=1.5。试问:插入薄片后引起的光程和相位变化分别为多少?
3. 某线偏振光在真空中的波长为λ=589nm,垂直入射到方解石上,晶体的光轴与表面平行,已知方解石晶体的主折射率为no=1.658,ne=1.486。试问:方解石晶体中寻常光和非寻常光的波长分别为多少?
4. 光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3后,光强变为I0 /8,已知P1和P3的偏振方向互相垂直,试问:P1和P2偏振方向的间夹角为多少?
5. 在激光系统中,利用法拉第效应制成光隔离器的原理是什么?
6. 为什么正午的太阳基本上呈白色,而旭日和夕阳却红色?
三、杨氏双缝实验中,原来P点是屏上第五级亮纹所在位置。现将一玻璃片插入光源S1发出的光束途中,则P点变为中央亮条纹的位置,求玻璃片的厚度。(已知: l=0.6mm,玻璃折射率n=1.5)(10分)
四、波长为589.3nm的平行光以30°照射光栅,已知光栅上每毫米有500条刻痕,并且透明和不透明的宽度相等,问最多能观察到几条亮条纹?(10分)
五、一个不透明开有直径为3mm的圆孔,被λ=0.55mm平面波正入射照明,设用一个很小的光强探测器沿圆孔的轴线从很远处移近,求前两个光强极大和前两个光强极小所相应的探测器位置。(10分)
六、图示为一渥拉斯顿棱镜的截面,它是由两个锐角均为450的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成的,棱镜ABC的光轴平行于AB,棱镜ADC的光轴垂直于纸面。当自然光垂直AB边入射时,在ABC棱镜中看见一束光,但是ADC棱镜中看见两束光,求:ADC棱镜中分开的两束光的夹角q ,确定e光和o光,并画出其光矢量的振动方向。(已知 :方解石的折射率为no=1.658,ne=1.486)(10分)
哈尔滨工业大学20##-20##学年第一学期物理光学期末考试试题答案
一、填空题(每小题4分,总共24分)
1. 56.30 ; 33.70
2. 上凸
3. 4pn2e/l1n1
4. 否 ;是
5. 相同; 不同
6. 自然光;线偏振光;部分偏振光
二、简答题(每小题6分,总共36分)
1.
2. 光程变化
相位变化
3.
4.
5. 这种器件的结构示意图如图所示,让偏振片P1与P2的透振方向成450,调整磁感应强度B,使从法拉第盒出来的光振动面相对P1转过450。于是,刚好能通过P2;但对于从后面光学系统(例如激光放大器等)各界面反射回来的光,经P2和法拉第盒后,其光矢量与P1垂直,因此被隔离而不能返回到光源。
6. 正午太阳直射,穿过大气层厚度最小。阳光中被散射掉的短波成分不太多,因此垂直透过大气层后的太阳光基本上呈白色或略带黄橙色。早晚的阳光斜射,穿过大气层的厚度比正午时厚得多,被大气散射掉的短波成分也多得多,仅剩下长波成分透过大气到达观察者,所以旭日和夕阳呈红色。
三、(10分)
解:没插玻璃片之前二光束的光程差为
因此,玻璃片的厚度为
四、(10分)
解:由已知
最多接收到7条谱线,但d / a=2有缺级
m=2、4的谱线消失。
因此,屏上可接收到5条谱线,分别为m=0、±1、3、5。
五、(10分) 解:半波带数为奇数时,光强极大;半波带数为偶数时,光强极小。因此N=1,3时光强出现极大;N=2,4时光强出现极小。由于
因此,分别算出光强极大值的位置为:
;
光强极小值的位置为:
;
六、(10分) 解:对于振动方向平行于纸面的光,在DABC中为e光,在DADC为o光,由折射定律可得:
对于振动方向垂直于纸面的光,在DABC中为o光,在DADC为e光,同样由折射定律可得:
在第二个棱镜内分开的两束光的夹角为: