2011福建师范大学光学工程研究生入学考试考纲试卷及答案

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1、843光学考试大纲（光学专业/光学工程专业适用）命题原则：试题的0的在于考察考生是否具备本专业研究牛.入学的基本条件；内容主要测试考生对本学科的发展背景、基础理论和基本技能掌握的程度，以及运用所学知识解决问题的能力；试题具有一定的区分度，难易程度适当，力图做到一般大学的优秀本科生能够収得100分（满分力150）以上的成绩。光的本性：光学的研究对象与内容；光学的发展史；费马原理；惠更斯原理；近（傍）轴光线在球面的反射、折射和成象规律；薄透镜（组）成象规律；辐射能通量（辐射功率）、发光强度、亮度和照度；光波（场）的数学描述；球面波和平面波；光强与场强（振幅）的关

2、系；波的相干与非相干迭加；干涉现象产生的条件和方法；等厚与等倾干涉；Michelson干涉仪；多光束干涉；Fabry-Perot干涉仪；光的衍射及其数学描述;Babinet原理；单缝Fraunhofer術射的矢量图解法或复数积分注；多缝Fraunhofer（光栅）衍射强度分布；光栅方程；光的偏振现象；偏振光的获得和检验；光的色散和群速；光学基本实验；全反射法、最小偏向角法或自准直法测定透明材料的折射率。1.简答题：4小题，共24分，占16%;2.证明推导题：2题，共26分，占17.3%;3.分析汁算讨论题：5题，共85分，占56.7%;4.实验题：1题，共1

3、5分，占10%；参考书FH赵凯华、钟锡华《光学》上下册，北京大学出版社1984；钟锡华《现代光学基础》，北京大学出版社2003;姚启钧：《光学教程》，高等教育出版社1978;一、（24分，每小题6分）简答题：1.简要说明人类对光木性的认识；2.若某潜水员在水面通过空气看到岸边某个物体为绿色，请说明该潜水员在无色的水丁经折射观察该物体时因色散而导致的颜色改变（红移、蓝移或维持原色）情况。3.简要说明衍射与干涉的联系和区别；4.写岀一般激光器的主要组成部分及其作用。二、（12分）利用费马原理，以作图方式，推导岀光的反射定律。三、（14分）如图所示，F、F’分别为

4、成像系统物方和像方焦点，H、H’分别为物方和像方主面，有一圆物底部恰好位于物方2倍焦点处，请用作图法画出该物的像。H.H四、（20分）a如图所示，等腰三棱镜的折射率为,底角为若其底部恰好与折/n射率为〜的液体表面接触；问：/1）若平行于液面的光线从空气屮进和入棱镜后都能在棱镜底面发生全=J-L—nw反射，则三棱镜的底角0应满足0"什么条件；2）在1）的条件下，若在液面上用眼暗通过三棱镜观察远处的物体，与空气中直接观察的结果相比，将有何不同。五、（15分）对于两块玻璃片所形成的空气楔，当垂直玻璃表面观察时，可看到某单色光的条纹宽度为0.3mm；若两块玻

5、璃片之间是折射率为1.33的水，则条纹宽度应为多少？六、（15分）迈克尔逊干涉仪三问：1）迈克耳逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为h的透明介质片，放入后两臂光路的光程差改变量为多少？2）迈克耳逊干涉仪的可移动反射镜以0.3mm/sec匀速移动，由光电接收元件测得视场屮央干涉条纹的亮度变化频率为500Hz,则所用光源的波长为多少？3）在迈克耳逊干涉仪的一臂上用凸面反射镜代替原来的平面镜，且用单色点光源代替扩展光源，请判断可能观察到的干涉图样及性质。七、（15分）假定有W个相同直径的圆孔以随机分布阵列（即孔间距为非等距的而是随机变化的，冇如微粒的布朗

6、运动现象）的方式接受平行光正入射。请分析这种情况I远场衍射花样的特点，并与单个相同直径的阙孔的夫朗和费衍射花样比较；八、（20分）己知衍射屏上有平行的缝宽均为6/的2条缝Si和S2,并紧靠在一起（BP缝间距为《）,请写出波长为A的平行光入射时远场光强按衍射角e分布的表达式，问：1）若在S,处放置厚度为L,折射率为n的薄玻璃板时，请写出远场光强按衍射角e分布的表达式。特别地，当玻璃板增加的等效光程分别为奇数个X/2或整数个x时，请说明衍射花样的特点；2）若在S,和S2处放置起偏器P,和P2,就这二个起偏器透光方向分别正交或平行（即：Pi丄?2和？1//?2＞）

7、二种情况，请说明衍射花样如何变化。九、（15分）提供两个偏振片PdDP2、一个X/4波片和观察屏，请说明如何将一束波长为X的自然光改造为一束圆偏振光。参考答案:一、简答题：（24分，每小题6分）1.光是电磁波，（2分）在传播过程屮表现出波动性，在与物质相互作用屮表现出粒子性。（2分）电磁理论之前知道光是波，但电磁理论之后，才知道光是电磁波；光电效应等发现和解释后，知道了光在与物质相互作用是满足S:子力学规则。（2分）2.颜色不变；（6分）3.衍射则指某束光在传播过程屮因某种限制使传播方向和强度发生重新分布的现象；满足菲涅耳衍射积分公式；（2分）联系：都是波动

8、现象，都服从并需要用波叠加原理处理；千涉中有衍射，衍