物理光学期末考试题及答案.doc

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”）

e
l
n1
n2
n3
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”)。
I
入射光
P
振动方向

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？

S2
S1
P
r2
r1
屏
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）

A
B
C
D
光轴
光轴
q
450
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）

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.

P2
P1
磁致旋光材料
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

插玻璃片之后二光束的光程差为

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：

光轴
q
e光
o光