2009-2010-1《光学》b卷参考答案

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1、2009—2010年第一学期《光学》B卷参考答案一．填空题（36分,每空2分）1.普通光源发光的特点是在发光时间上具有断续性和在位相上具有不确定性。2.令白光通过一偏振光干涉装置，其中，波晶片的厚度均匀，旋转其中一块偏振片，观察到的现象是颜色的交替变化。3.一束自然光通过一偏振片和一半波片，出射光为线偏振光。4.多光束等倾干涉条纹的级数是中央级数高于边缘级数，与双光束等倾干涉条纹相比，二者的不同点在于多光束等顷干涉条纹细锐.5.光的__衍射________和_____干涉____现象表明了光的波动性，光的___偏振____现象显示了光是___横波______（横波或纵波）。6

2、.通过光与物质的相互作用，可以检测光场的存在及强弱。在光与物质的相互作用中通常是_________电场____________________（电场或磁场）起重要作用。7.在双缝干涉实验中，欲使屏上干涉条纹间距变大，可以采用的办法有（1）____减小双缝间距_；（2）_____增大双缝到屏的距离________________。8.自然光从空气射到折射率为的介质表面反射时要求反射光线为线偏振光，则入射角。（可用反三角函数表示）9.将牛顿环装置中的平凸透镜缓慢向上平移时，空气膜厚度逐渐增大，可以看到环状干涉条纹________内缩______________。10.介质折射率随

3、光的频率或波长而变化的现象称为___光的色散_______________。11.偏振光指的是____线偏振光_____、_____圆偏振光__和____椭圆偏振光_______。二．简答题（10分）在双缝干涉实验中，在下列情况下，干涉条纹将如何变化？（每题2分）(1)两缝间距d不断增大；(2)屏与双缝的间距D不断增大；(3)缝光源S在垂直于轴线方向上移动；(4)在下面一条缝后放一块玻璃片；(5)关闭一条缝。答：双缝干涉条纹相邻明条纹(或暗条纹)的间距为△x=λD/d，所以(1)两缝间距d不断增大时，△x不断减小，条纹变密。(2)D不断增大时，△x增大，条纹变稀。(3)缝光源

4、S在垂直于轴线方向上移动时干涉条纹将向下平移。(4)在下面一块缝后放一块玻璃片，通过它的光线的光程增大，干涉条纹向下平移。(5)关闭一条缝，屏上将出现单缝衍射条纹。三．计算题（54分）1.（8分）平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样改变大小。问：（1）小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心4m的P点的光强分别得到极大值和极小值；（6分）（2）P点最亮时，小孔直径应为多大？设此时的波长为500nm。（2分）解：（1），当k为奇数时，P点为极大值；k为偶数时，P点为极小值。（2）P点最亮时，小孔的直径为2.（8分）在某个

5、单缝衍射实验中，光源发出的光含有两种波长l1和l2，垂直入射于单缝上．假如l1的第一级衍射极小与l2的第二级衍射极小相重合，试问(1)这两种波长之间有何关系？（4分）(2)在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其他极小相重合？（4分）解：(1)由单缝衍射暗纹公式有：asinq1=1l1；asinq2=2l2。由题意可知q1=q2,sinq1=sinq2代入上式可得l1=2l2(2)asinq1=k1l1=2k1l2；asinq2=k2l2；若k2=2k1，则q1=q2，即l1的任一k1级极小都有l2的2k1级极小与之重合．3.（8分）设一个光学系统处于空气中，β＝-10

6、，由物面到像面的距离为7200mm，物镜两焦点距离为1140mm，求透镜的焦距。解：设该系统成像时，以物方和像方的焦点为参考点时物距和像距分别为x和x’,由题意，得x＝－60，x’＝6000,由，所以。4.（15分）设正入射的线偏振光振动方向与半波片的快、慢轴成45°，分别画出在半波片中距离入射表面为：(1)0；（3分）(2)/4；（3分）(3)/2；（3）分(4)3/4；（3分）(5)的各点处两偏振光叠加后的振动形式。按迎着光射来的方向观察画出。（3分）yxx5.(15分)一平面简谐波的波函数为，试说明     (1)表示什么？表示什么？（3分）     (2)若改写为，其

7、中表示什么？（3分）     (3)若改写为其中的物理意义是什么？（3分）     (4)若另一波动，与的区别何在？（3分）     (5)若另一波动，与有何区别？（3分）解：(1)，表示处质元的振动比坐标原点处振动滞后的时间，或者说波从坐标原点传播到处所需的时间。表示坐标原点处质元振动的初相。(2)表示处质元振动比原点处质元振动滞后的相位。(3)，叫做波数。从定义式可见波数在数值上等于在长度内含有的完整波的数目。与的关系类似于与的关系(),可理解为单位时间内振动相位的变化，而也可理解为单位长度上波的相