哈尔滨工业大学2005至2006学年第一学期物理光学期末考试试题

哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 20052005 至至 20062006 学年第一学期物理光学期末考试试题学年第一学期物理光学期末考试试题 一、填空题（每小题一、填空题（每小题 4 4 分，总共分，总共 2424 分）分） 1. 玻璃的折射率为n1.5，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n1n2n3， 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：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”)；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。沿光轴传播时，它们的传播速 度是_的(填“相同”或“不同”)；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，若I 不变， 则入射光是_；若I 变，并且有消光现象， 则入射光是_；若I 变，但是无消光现象， 则入射光是_。 二、简答题（每小题二、简答题（每小题 6 6 分，总共分，总共 3636 分）分） 1. 汽车两前灯相距 1.2m，设灯光波长为 =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: l0.6mm，玻璃折射率n1.5）(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no1.658，ne1.486）（10 分） 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2005-20062005-2006 学年第一学期物理光学期末考试试题答案学年第一学期物理光学期末考试试题答案 一、填空题（每小题一、填空题（每小题 4 4 分，总共分，总共 2424 分）分） 1. 56.30 ； 33.70 2. 上凸 3. 4pn2el1n1 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（每小题二、简答题（每小题 6 6 分，总共分，总共 3636 分）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、三、(10(10 分分) ) 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、四、(10(10 分分) ) 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、五、(10(10 分分) ) 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N1，3 时光强出 现极大；N2，4 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、六、(10(10 分分) ) 解：对于振动方向平行于纸面的