《光学》试卷库参考答案及评分标准要点.doc

光学试题（一）标准答案及评分标准 一、选择题（每小题2.5分，共25分） 1、D 2、A 3、C 4、B 5、B 6、D 7、A 8、C 9、B 10、C 二、填空题（每小题2分，共20分） 6.0010-4 2(n-1)h 0.458 120 250 3:1 8.3% 2I0/3 1.22/D 56.1% 三、试用作图法找像的位置和大小(5分) Q P F1 H1 H1 F1 F2 H2 H2 F2四、论述题(10分)（1） 同频率（2） 两光波相遇是有固定的位相差（3） 两光波相遇点相同的振动分量（4） 两光波相遇光程差不能太大，要小于光源的相干长度。（5） 两光波相遇点所产生的振动后的振幅不能太悬殊。评分标准：每小题各占据2分。如没有论述，则酌情扣分。五 1（a）x=-20mm S=60-180=120mm （实像） （5分）（b）x=20mm x=-180mm （5分）S=60-180=240mm （虚像）2由于右边，故没有额外程差，而左边发生额外程差对于右边 两式相减，可求得波长 对于左j级亮纹满足 3设光栅常数为d ，可见光谱两面三刀端波长所对应的光栅方程为如果发生重叠是400nm的二级与760nm的一级：所以不发生重叠。而当K1=3 K1=2时发生重叠发生重叠时，1级光谱的角宽发生重叠时，3400=2 = 600 nm所以重叠范围 600760 nm4当晶片引起的位相差对薄些波长形成全波片时，这些波长的光将不能通过系统，即 的取值范围 即917=9时 、 、 、 、 、 光学试题（二）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分) 1、B 2、B 3、D 4、C 5、D 6、A 7、A 8、A 9、C 10、D 二、填充题(每小题2分,共20分) 4104 840nm 3.0 2.86 亮点 0.6058 2.8108 小于 -2.06103 1.6 三、试用作图法找像的位置和大小(5分) Q F F P四、论述题(10分)（1） 区别：干涉包括两种以上因素互相影响，形成相长相消现象上研究相干光波之间的叠加而引起的光强重新分布的问题。衍射指的是传播不符合几何光学规律的现象。既然衍射光线不按几何规律传播，那么它的光强必然会重新分布，由惠更斯-菲涅尔原理可知，衍射可看作是无限多个相干光波的叠加。（2） 联系： 这又涉及到干涉的概念。因此，绝对没有单纯的干涉或衍射现象。它们之间是相互关联，相互影响的。它们代表了光波性质的两个方面，在绝大部分显示光的波动性的现象中，干涉和衍射现象是共有的。（3） 在杨氏双缝干涉实验中：入射光入射到双缝，就单缝而言，实际上 是一个衍射问题，但各次波的相干叠加又是干涉问题。而双缝间的相干叠加是一个干涉问题。所以说，杨氏双缝实验是干涉和衍射的综合问题。 评分标准：（1）3分 （2）3分 （3）4分 如论述不清，酌情扣分。五.计算题(每题10分,共40分)1 （2分） （3分）S=-7.15cm （3分）2狭缝经对切透镜成像后成为两个实像狭缝 即 由于透镜中间被切长a，相当于狭缝相对上、下两半透镜下、上移动了a / 2，经成像后两狭缝与像相距缝宽变为 干涉条纹消失条件 3即能得到最大为第三级谱线即能得到最大为第五级的光谱线4如果劈尖某处厚度对6563 的光相当于全波片，则不能通过2从而形成暗条纹 相邻条纹厚差 设相邻条纹距离 光学试题（三）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分 每小题只有一个正确答案) 1、A 2、B 3、C 4、B 5、D 6、C 7、A 8、A 9、D 10、C 二、填充题(每小题2分,共20分) 1.5 1.21 -5.4 4:1 14.0 121:1 7.12110-5 25.6 6.510-15 tg-1 三、试用作图法找到像的位置及大小（5分）QFFHHP四、论述题(10分)（1） 惠更斯原理：波面上的每一点都可看作一个次级扰动中心，它产生球面次波，这些次波的包络面就是次一时刻的波面。（2） 惠更斯-菲涅尔原理：是光波L在空间某点P所产生的扰动，可以看作是波前S上连续分布的假想的次波源在该点所产生的相干振动的叠加。其衍射积分公式为（3） 基尔霍夫衍射积分公式 （4） 为了说明光波传播的机理，惠更斯首先提出次波的概念，用惠更斯原理解释简单的光传播问题是 较成功的。为了进一步说明光的波动性，菲涅尔在惠更斯原理的基础上引进相干叠加，发展成为惠更斯-菲涅尔原理，较成功地解释了一些干涉衍射现象，但它仅仅是一个假设，存在一定的问题，后来，基尔霍夫根据标量波波动微分方程，运用数学中的格林定理和一些边界条件，从理论上推导出基尔霍夫衍射积分公式，克服了惠更斯-菲涅尔原理中存在的问题。 评分标准：（1）2分 （2）2分 （3）2分 （4）4分 如论述不清，酌情扣分。 五.计算题(每题10分,共40分)1（a） 得：S=9 r （3分）（b）S2 =S1- r =9 r - r = 8 r S = - S2 = - 8 r （3分）（c）S3 = -（8 r - r）= - 7 r S3 = - 1.4 r （4分）23 式中K=2 谱线的半角宽为恰可分辨。4设入射第一尼科百棱镜的光强为I0，从N1出射的振幅N1N2AeAeAoAo （1） （2） 光学试题（四）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分 每小题只有一个正确答案) 1、C 2、C 3、B 4、D 5、A 6、B 7、A 8、A 9、D 10、B 二、填充题(每小题2分,共20分) 极小值 小于 70 sin-1(1.10/1.50) 23.6 60 330 减小 5000 0.02 B A C D F H H F三、试用作图法找像的位置和大小(5分四、论述题(10分)（1）干涉包括两种以上因素互相影响，形成相长相消现象上研究相干光波之间的叠加而引起的光强重新分布的问题。衍射指的是传播不符合几何光学规律的现象。既然衍射光线不按几何规律传播，那么它的光强必然会重新分布，由惠更斯-菲涅尔原理可知，衍射可看作是无限多个相干光波的叠加。（2）干涉现象主要时，作干涉处理。衍射现象主要时，作衍射处理。如平行单色光入射到双缝上，缝宽较小时，如 在屏幕上只出现衍射中央明纹，此时，主要表现为干涉 可使屏幕上出现多级条纹，此时，就主要表现为衍射。 评分标准：（1）4分 （2）6分 如论述不清，酌情扣分。 五计算题(每题10分,共40分)1消色差条件为： （3分）按已知条件有： （2分） （3分） （3分）2玻璃板上半部在焦点外复振为：下半部在焦点处复振为若没有位相突变 即 所以 3光栅常数 d =a+b=0.012+0.029=0.041mm 弧度d/a =3.42 在单缝衍射中央宽度内光谱级数为34（1）通过四分之一波片后为椭圆偏振光 （2） 光学试题（五）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分) 1、C 2、A 3、C 4、B 5、D 6、A 7、B 8、B 9、D 10、C 二、填充题(每小题2分,共20分) 588nm 90.6nm Lf/(S-f) -81 2 3 I0sin22/8 10000 10-2A 0 三、试用作图法找像的位置和大小(5分) Q P L1 Ex.P A.S L2 En.P 四、论述题(10分)（1） 自然光可以看作是由两垂直分量组成，所以两束自然光的干涉条纹可以看作是两组干涉条纹的非相干叠加，但它们的明、暗条纹重叠，可以有较好的可见度。（2） 偏振光的干涉，当两偏振方向一致时，干涉条纹的可见度最好。当偏振方向垂直时，干涉条纹的可见度为零，看不到干涉条纹。当两偏振方向为某一夹角时，可见度界于0-1之间。（3） 部分偏振光的干涉，可看作是自然光部分干涉与偏振光部分干涉条纹的非相干叠加。 评分标准：（1）3分 （2）4分 （3）3分 如论述不清，酌情扣分。 五计算题(每题10分,共40分)1（a）x=60+5+20 = 85cm S =60 - 42.35mm = 17.65mm （实像） （5分）（b）x=60+5-20=45mm S=60-80mm =-20mm （虚像） （5分）2牛顿环暗环半径为： 按题意3第二级主极大的衍射角为光强大小 当 时， I0有最大值 K=0，1，2 4式中 光学试题（六）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分 1、D 2、B 3、A 4、C 5、C 6、A 7、D 8、B 9、A 10、C 二、填充题(每小题2分,共20分) 1110 1.0003 30 4.5 1.8 900 0.21:1 5103 21.5 0 三、试用作图法找像的位置和大小(5分) Q F1 H1 H1 F2 F1 H2 H2 F2 P 四、论述题(10分)（1） 单缝衍射只是一个缝里的波阵面上各点所有子波互相干涉的结果。（2） 光栅衍射是光栅上每个缝发出的各波的干涉以及各缝的衍射光互相干涉的总较果。或者说光栅具有单缝衍射和多光束干涉的总和作用。（3） 单缝衍射起着勾画光栅图样轮廓的作用，多光束干涉起着填补轮廓内多光束干涉的各级主极大，由于每个缝上出来的光再在各缝间干涉加强，所以明纹特别亮。（4） 因为形成暗纹的机会比明纹的多，所以暗区特别宽，用光栅衍射测定波长较为准确。 评分标准：（1）2分 （2）3分 （3）3分 （4）2分 如论述不清，酌情扣分。五计算题(每题10分,共40分)1 得：由 （d=0）2 3圆孔衍射轴上明暗取决于 的奇偶n为奇时亮，n为偶时暗，在平行光入射情况下R 与其相邻的暗点序数比n多或少2 4式中 光学试题（七）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分) 1、D 2、A 3、B 4、C 5、C 6、A 7、B 8、B 9、D 10、C 二、填充题(每小题2分,共20分) 12 3000 40 40 21.5 1.64 20% 2.5 I0/8 0 三、.试用作图法找像的位置和大小（5分） Q F F P 四、计算题(每题10分,共40分)（1） 双缝干涉，在近似情况下，条纹为直条纹，一中央条纹为中心对称分布，明纹亮度变化不大。相邻条纹间距为 （2） 单缝衍射，条纹为直条纹，以中央级为中心对称分布，中央级条纹特别亮，越往两边越暗。相邻条纹间距为（3） 光栅衍射，条纹为直条纹，以中央级为中心对称分布，中央级条纹特别亮，越往两边越暗。但有些级次亮纹可能不出现，且比起单缝衍射来，明纹更窄更亮，相邻亮纹间距更大。 评分标准：（1）3分 （2）3分 （3）4分 如论述不清，酌情扣分。 五计算题(每题10分,共40分)1设加一透镜后，使组合透镜焦距为f ，则 （5分）又两薄透镜合为一薄透镜有： 2按题意，点光源位于对切透镜的焦点上设在一般情况像点位置为物点高轴a / 2 像点离轴 两像点间距离 干涉条纹间距当 3一级：三级：4已知 从第一尼科百棱镜出的线偏振光 所以 光学试题（八）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分) 1、D 2、B 3、D 4、C 5、A 6、A 7、B 8、C 9、C 10、B 二、填充题(每小题2分,共20分) 210-4rad 1.4 -15 D(D-4f) =arcsin(0.4-sin0)+ 0 1.2 5.010-3 333 -6.272310-6 0 三、试用作图法找像的位置和大小(5分) Q P L1 En.P. A.S L2 Ex.P四、认述题(1)、同频率(2)、两光波相遇时有固定的位相差(3)、两光波相遇点相同的振动分量(4)、两光波相遇光程差不能太大，要小于光源的相干长度。(5)、两光波相遇点所产生的振动后的振幅不能太悬殊。评分标准：每小题各占据2分。如没有论述，则酌情扣分。五.计算题(每题10分,共40分)2按题意 加入玻璃片所引起的光程差为：3高主波长为，两种情况下衍射角为 所分辨物的大小为 同样分辨 4I最小 I最大 同时满足这两个条件的在，应有 即 或当时，接近于整数，此时加强，减弱。 光学试题（九）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分) 1、A 2、B 3、D 4、A 5、A 6、C 7、C 8、B 9、D 10、B 二、填充题(每小题2分,共20分) 0.5 5.15410-6 8 60 635nm 67mm 右旋圆偏振光 5.210-7 1.72106 450 三、 试用作图法找像的位置和大小.(5分) F1 H1 H1 F1 P F2 H2 H2 F2四、论述题(10分)（1）、单缝衍射只是一个缝里的波阵面上各点所有子波互相干涉的结果。（2）、光栅衍射是光栅上每个缝发出的各波的干涉以及各缝的衍射光互相干涉的总较果。或者说光栅具有单缝衍射和多光束干涉的总和作用。(3)、单缝衍射起着勾画光栅图样轮廓的作用，多光束干涉起着填补轮廓内多光束干涉的各级主极大，由于每个缝上出来的光再在各缝间干涉加强，所以明纹特别亮。（4） 、因为形成暗纹的机会比明纹的多，所以暗区特别宽，用光栅衍射测定波长较为准确。 评分标准：（1）2分 （2）3分 （3）3分 （4）2分 如论述不清，酌情扣分。五.计算题(每题10分,共40分)1解：主点重合于球心焦点在球外距球面1cm或矩球心3cm （6分）FFP HH6cmS=-2cm 得：S = - 6cm （4分）2相邻条纹间距为（厚度差）=200条对于空气隙：n=1 N=123条3设一级衍射角为则有 d sin= sin=/d正负一级相距 t =2f =2f/d正负一级在观察屏上产生干涉，可以认为是杨氏干涉，光程差为4方解石 不同波长的光经过晶片后，产生的位相差为（O光和e光）因为全波片对入射的线偏振光的偏振面方向不旋转，当时，所对应的波长不能通过系统在可见光范围内 （2）如果时，晶片成为半波片，将使偏振面转过 取6 取10光学试题（十）标准答案及评分标准 一、选择题(每小题2.5分,共25分) 1、C 2、B 3、A 4、C 5、A 6、B 7、D 8、D 9