物理光学2010中期(附答案)

1、 第 1 页 共 4 页电子科技大学二零壹零至二零壹壹学年第一学期中考试物理光学（90 分钟） 开卷 总分 100 分 考试日期 2010 年 11 月 4 日一、 选择题（每小题 2 分，共 30 分）1. 自然光正入射，其反射光为 D 。A椭圆偏振光 B线偏振光C部分偏振光 D自然光2. 自然光在界面发生反射和折射，当反射光为线偏振光时，折射光与反射光的夹角必为 D 。A B C D BC323全反射时，在折射率小的介质中的电场 B 。A等于零 B随离界面距离的增加按指数规律衰减 C等于常数 D随离界面距离的增加按指数规律增加4. 当光波在两种不同介质中的振幅相等时， D 。A. 其强度相等 B. 其强度不相等C. 不确定 D. 其强度比等于两种介质的折射率之比5. 光从折射率中小介质中正入射到折射率大的介质表面时，相对于入射光的电场和磁场，反射光的C。A电场和磁场都无相位变化B. 电场和磁场都有 相位突变C. 电场有 相位突变，磁场无相位变化D. 电场无相位变化，磁场有 相位突变6. 平行平板的等倾干涉图样定域在 A 。A无穷远 B平板上界面 C平板下界面 D自由空间7. 在白光

2、入射的等倾干涉中，同级圆环中相应于颜色紫到红的空间位置是 A 。A由外到里 B由里到外 C不变 D 随机变化8. 在对称平板双光束干涉中，无论是等厚干涉还是等倾干涉，也无论是 还是21n，两反射光束间的附加相位突变总是 A 。12nA等于 B等于 0 C可以为 也可以为 0 D在 0和之间9. 把一平凸透镜放在平玻璃上构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环 B 。A. 向中心收缩， 条纹间隔不变 B. 向中心收缩，环心呈明暗交替变化C. 向外扩张，环心呈明暗交替变化 D. 向外扩张，条纹间隔变大10对于单层光学薄膜，增透膜和增反膜的光学厚度 C 。A分别为 和 B分别为 和 C都等于 D都等于 .24424211单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为 h，且 n1n 2n 3， 1 为入射光在 n1 中的波长，则两束反射光的光程差为 C 。 A. 2n2h B. 2n2h+ C. 2 n2h+ D. 2 n2h+11112 F-P 腔两平行腔面间的距离增加时，其 A 。 第 2 页 共 4 页A分辨能力增强 B分辨能力降低

3、 C自由光谱范围 增大 D最小可分辨波长差 增大13. 在 F-P 腔腔面无吸收的情况下，当反射率 R 增加时，其干涉图样中亮线的亮度 C 。A增加 B减弱 C不变 D趋于无穷大14. 关于光的空间相干性，下列说法不正确的是 D 。A. 光场的空间相干性来源于普通扩展光源不同部分发出的光的不相干性B. 普通光源的空间扩展越大，其光场的空间相干范围越小C. 光的空间相干性反映了光波场的横向相干性 D. 空间相干性与光波的波列长度有关15. 关于光的时间相干性，下列说法不正确的是 B 。A. 光场的时间相干性来源于普通光源的原子发光持续时间的有限性B. 光场的时间相干性与光源的光谱展宽无关C. 光场的时间相干性反映了光场的纵向相干性D. 光波的波列越长，其光场的时间相干性越好二、简答题（每小题 6 分，共 30 分）1光波在介质分界面上的反射特性和透射特性与哪些因素有关？答：与入射光的偏振状态（2 分） 、入射角（2 分）和界面两侧介质的折射率（2 分）有关。2. 光波在介质分界面全透射的条件是什么？答：入射光为光矢量平行于入射面的线偏振光。（3 分）入射角等于布儒斯特角 B。 （ ）（3

4、 分）21tanB3. 在杨氏双缝干涉实验中，影响条纹对比度 V 的因素有哪些？各因素是如何影响的？答：影响条纹对比度 V 的因素有：光源 S 的横向宽度（或双缝间的距离） 、光源的光谱范围（或从双缝到观察屏的光程差） 。 （3 分）光源的横向宽度越大，整个观察屏条纹对比度越低;光源光谱范围越大，条纹的对比度越低，离零级条纹越远处对比度降低越明显。4. 比较双光束等倾干涉花样与多光束等倾干涉花样的异同点。答：相同点：条纹的形状、条纹间隔、条纹光暗位置一样，条纹对比度都可以比较高。（3 分）相异点：条纹的锐度不一样，多光束干涉条纹细亮。 （3 分）5. 解释“半波损失”和“附加光程差” 。答：半波损失是光在界面反射时，反射光在入射点相对于入射光的相位突变，对应的光程为半个波长。 （3 分）附加光程差是光在两界面分别反射时，由于两界面的物理性质不同（一界面为光密到光疏，而另一界面为光疏到光密；或相反的情形）在两反射光中引入的附加相位突变，对应的附加光程差也为半个波长。 （3 分）三、计算题（每小题 10 分，共 40 分）1. 如图所示是一根直圆柱形光纤，光纤芯的折射率为 n1，光纤包层的

5、折射率为 n2，并且 n1 n2。 （1）证明入射光的最大孔径角 2u 满足： 第 3 页 共 4 页；21sinu（2）若 n1 =1.62, n2=1.52，最大孔径角为多少？解：（1）如图，为保证光线在光纤内的入射角大于临界角，必须使入射到光纤端面的光线限制在最大孔径角 2u 范围内。由折射定律：ccnnuos)90si(i 11 12aric 21nc （6 分）2211ossinnuc（2）当 ， 时：62.15.6.0.sin2u最大孔径角为： （4 分）8u2如图所示，一光束垂直入射到等腰直角棱镜的斜面，经两侧面反射后从斜面反方向透出。若入射光强为 I0，问从棱镜透出的光束的强度 I 为多少？设棱镜的折射率为1.52，不考虑棱镜的吸收。解：光束经过了四个分界面，通过第一个分界面和第四个分界面时均为垂直入射，其反射率为：（2 分）043.152.1R（2 分）.4在第二和第三个分界面上，入射角为 45。全反射的临界角为：（214.52.arcsin分）在棱镜侧面上发生全反射，即： R2 = R3 = 1 。 （2 分）从棱镜透出的光束的强度为：（2 分）043210 916

6、.)()( II3如图所示的杨氏双缝干涉实验装置中，S 为中心波长 0600 nm 、线宽6 nm 的线光源，求观察屏上最多能看到多少条干涉条纹？ c 第 4 页 共 4 页解：该问题属于光的时间相干性问题。由非单色点光源发出的光波的相干长度为：(2 分)20L两个次波源 S1 和 S2 产生的光程差满足干涉极大的条件为：（2 分）02kr随着光程差的增加，干涉级次也不断增加，当光程差增加到等于或大于波列长度时，从同一波列分成的两个相干波列在观察点 P 处不能相遇，屏幕上光强分布的可见度下降为零，即：（2 分）0012Lkr时，对应干涉级次 k 就是观察屏上条纹消失时的级次，所以得：（2 分）0观察屏上能看到的干涉条纹数为2(k-1)+1=199 （2 分）4已知一组 F-P 标准具的间距为 1 mm，对于 的入射光来说，其相应的自5.0m由光谱范围 为多少？为测量 、波长宽度为 的激光，f)(638. m410.应选用多大间距的 F-P 标准具？解：自由光谱范围 nhf2)(对于 1mm，自由光谱范围 为 。f)(m410.53为测量 、波长宽度为 的激光，638.0m.由 知，间距 nh2 2010.2)68(64n

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