光学考试题

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栅上狭缝的透光宽度b与其不透光宽度a相等,求:

(1) 光线垂直入射时,能看到几条谱线?是哪几级?

(2) 若光线以与光栅平面法线的夹角θ = 300的方向入射时,能看到几条谱线?是哪

几级?

19.波长为λ=632.8nm的He-Ne激光垂直地投射到缝宽b=0.0209mm 的狭缝上。现有一焦距f??50cm的凸透镜置于狭缝后面,试求:

(1)由中央亮条纹的中心到第一级暗纹的角距离为多少?

(2)在透镜的焦平面上所观察到的中央亮条纹的线宽度是多少?

20.以波长400nm-760nm的白光垂直照射在光栅上,在它的衍射光谱中,第二级和第三级发生重叠,问光谱重叠的波长范围是多少。

21.设光栅平面和透镜都与屏幕平行,在平面透射光栅上每厘米有5000条刻痕线,用它来观察λ=589 nm的钠黄光的光谱线。

(1)当光线垂直入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级数jm是多少?

(2)当光线以30?的入射角(入射线与光栅平面法线的夹角)斜入射到光栅上时,能看到的光

? 是多少? 谱线的最高级数jm22.有一个光栅,使波长为600nm的光垂直入射时的第二级谱线出现在300方向上,并能在该处分辨0.02nm的波长差,第三级谱线缺级,(1)求光栅的缝宽、缝数、光栅常数、光栅总宽度。(2)用这块光栅总共能看到波长为600nm的几条谱线(指明级次)?

23.波长为480nm的单色平行光垂直照射到宽度为0.4mm的单缝上,缝后放一焦距为60cm的凸透镜,在透镜的焦平面上中央主最大的宽度为多少?

24.将一束波长λ=589nm的平行钠光垂直入射在1厘米内有5000条刻痕的平面衍射光栅上,光栅的透光宽度b与其间距a相等,求光线垂直入射时,能看到哪几级谱线?

25.一双缝,缝距d =0.40 mm,两缝宽都是b = 0.080 mm,用波长为λ = 480nm的平行光垂直照射双缝,在双缝后放一焦距f =2.0m的透镜。求:

(1)在透镜焦平面处的屏上,双缝干涉条纹的间距?X.

(2)在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目N和相应的级数。 26.用钠黄光(有波长为λ1=589nm和 λ2=589.6nm的两个成分)垂直照射到光栅常数为d=3.5×10-4cm ,栅纹总数为N=1000的衍射光栅上, 求:在第三级光谱中,

(1) 波长为λ1的光和波长为λ2 的主极大衍射角度之差 (θ1 - θ2 );

(2) 波长为λ1 的主极大的半角宽度Δθ1,

27.一块平凹薄透镜,凹面的曲率半径为0.5m,透镜材料的

折射率为1.5,且在平表面上涂有一反射层。在此系统左侧主轴上放一物点,离凹透镜1.5m,求最后像的位置,并说明像的虚实。

28.一个双凸薄透镜,两表面的曲率半径均为20cm,透镜材

料的折射率为n2=1.50.此透镜嵌在水箱的侧壁上,一面的媒质是水,其折射率为n1=1.33,另一面是空气,n3=1.00,试问:平行光束从水中沿光轴方向入射到透镜上,光束会聚的焦点离透镜多远?平行光束从空气入射,会聚点又离透镜多远?

29.在焦距为10cm的薄凸透镜L左侧12cm处,有一高1cm的垂轴物,求像的位置、和大小,并作光路图。若在透镜L右侧40cm处置一垂轴平面镜M,求最终像的位置。 30.高2cm的物体距凹面镜顶点20cm,凹面镜的焦距是15cm,求像的位置及高度,并作光路图。

31.人眼前一小物体,距人眼25cm,今在人眼和小物体之间放置一块平行平面玻璃板,玻璃板的折射率为1.5 ,厚度为5mm。试问此时看小物体相对它原来的位置移动多远?(必须用逐次成像法求解)。

32.一个点状物体放在离凹球面镜前0.05m处,凹球面镜的曲率半径为0.20m,试确定像的位置和性质并作光路图.

33.一个5cm高的物体放在球面镜前10cm处成1cm高的虚像。 求(1)此镜的曲率半径;(2)此镜是凸面镜还是凹面镜?

34.空气中的会聚透镜和发散透镜(都是薄透镜)的焦距的大小都是10cm,在每个透镜左方20cm处(光轴上)各放置一个2cm高的物体,分别求每个透镜所成像的位置和像的大小。 35.设凸球形界面曲率半径为10cm,物点在凸面顶点前20cm处,凸面前介质折射率n1=1.0,凸面后介质折射率n2=2.0,求像点的位置,虚实。

36.设凹球形界面曲率半径为10cm,物点在凹面顶点前15cm处,凸面前介质折射率n1=2.0,凸面后介质折射率n2=1.0,求像点的位置,虚实。

37.一灯(可认为是点光源)悬在圆桌中央的上空,桌的半径为r,为了使桌的边缘能得到最大的照度,灯应悬在离桌面中心多少高度处?

38.一架显微镜的物镜和目镜相距为22 cm,物镜焦距为5mm,目镜的焦距为2 cm,观察者看到的像在无限远处,把物镜和目镜均看作是薄透镜.求:(1)被观察物到物镜的距离;(2)物镜的横向放大率;(3)显微镜的放大本领。

39.显微镜由焦距为1cm的物镜和焦距为3cm的目镜组成,物镜与目镜之间的距离为20 cm,

问物体放在何处时才能使最后的像成在距离眼睛25cm处?

40.设汽车前灯光波长为λ=550nm,两车灯的距离d=1.22m,在夜间人眼的瞳孔直径为D=5mm,试根据瑞利判据计算人眼刚能分辨上述两只车灯时,人与汽车的距离L。

41.一显微镜具有三个物镜和两个目镜。三个物镜的焦距分别是16mm,4mm,和1.9mm,两个目镜的放大本领分别为5和10倍。设三个物镜造成的像都能落在像距为160mm处,问这显微镜的最大和最小的放大本领各为多少?

42.某人对2.5m以外的物体看不清楚,试问需要配凸透镜还是凹透镜来矫正,需要配多少度的眼镜?

43.一束光相继穿过两个尼科耳棱镜,现固定第一个尼科耳棱镜,以入射光线为轴转动第二个棱镜,使得两个尼科耳棱镜的主截面间的夹角由600变到300。(1) 若入射光是一束自然光,求转动前后透射光的强度之比;(2)若入射光是一束线偏振光,且它的光矢量振动方向与第一个尼科耳棱镜的主截面的方向的夹角为?(??900),再求转动前后透射光的强度之比。

44 .厚为0.02mm的方解石晶片,其表面平行于光轴,放在两个正交的尼克耳棱镜之间,光轴与两个尼克耳各成450。如果射入第一个尼克耳的光是波长为400nm-760nm的可见光,问透出第二个尼克耳的光中,少了哪些波长的光?(已知方解石晶片的ne=1.486,no=1.658) 45.波长为600nm的单色自然光入射两个正交的理想偏振片P1、P2,在P1、P2之间插入光轴平行表面的晶体劈尖C,由P1透射的线偏振光垂直入射劈尖C,光的振动面与C的主截面夹45角。求:(1)由晶片C透射的两个正交偏振分量的相对强度之比为多大?(2)若晶体劈尖C的高度为10cm,底边厚度为3mm,通过P2看到劈上干涉条纹的间距有多大?(no-ne=0.01). (3)劈上最多可观察到多少个条纹?

46. 两尼科耳棱镜主截面的夹角为900,中间插入一块λ/4波片,其主截面平分上述夹角,光强为I0的自然光垂直入射.试求:

(1)通过λ/4波片后光的偏振态。(2)从第二个尼科耳N2透射出的光强I2.

47.两个偏振片叠在一起,在它们的偏振化方向成α1=30? 时观测一束单色自然光。又在α2=45? 时观测另一束单色自然光。若两次所测得的透射光强度相等,求两次入射自然光的强度之比。 48.有三个偏振片叠在一起,已知第一个与第三个的偏振化方向相互垂直。一束光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上,求第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间的夹角为多

0大时,该入射光连续通过三个偏振片之后的光强为最大。

49.两个偏振片P1、P2叠在一起,其偏振化方向之间的夹角为30?。由强度相同的自然光和线偏振光混合而成的光束垂直入射在偏振片上。已知穿过P1后的透射光强为入射光强的2/3,求:(1)入射光中线偏振光的光矢量振动方向与P1的偏振化方向的夹角θ为多少?(2)连续穿过 P1 、P2 后的透射光强与入射光强之比。

50.通过偏振片观察—束部分偏振光.当偏振片由对应光强最大的位置转过60?时,其光强减为一半.试求这束部分偏振光中的自然光和平面偏振光的强度之比。

51.偏振片P1、P2、、叠在一起,一束单色线偏光垂直入射到P1上,其光矢量振动方向与P1的偏振化方向之间的夹角固定30?。当连续穿过P1、P2、后的出射光强为最大出射光强的1/4时,P1、P2、、的偏振化方向夹角α是多大?

52.两个理想、正交的偏振片A、B之间加入一理想的偏振片C,且C以角速度ω绕光的传播方向旋转,强度为I0的单色自然光垂直入射到偏振片A上,试求偏振片B后的出射光强。 53.将两块理想的偏振片P1和P2共轴放置。然后用强度为I1的自然光和强度为I2的平面偏振光同时垂直入射到偏振片P1上,从P1透射后又入射到偏振片P2上,试问:P1放置不动,将P2以光线方向为轴转动一周,从系统透射出来的光强如何变化?

54.如图安排的三种Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 透明介质,其折射率分别为n1 =1.00、n2 =1.43和n3 ,Ⅰ、Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ的界面相互平行,一束自然光由介质Ⅰ中入射,若在两个交界面上的反射光都是线偏振光,则

(1) 入射角是i多少? (2) 折射率n3 是多少?

55一质地均匀的材料对光的吸收系数为0.01mm-1,光通过10cm长的该材料后,出射光强是入射光强的多少倍?若对10cm长的另一种材料,出射光强是入射光强的2.718倍,问该材料的增益系数为多少?

56.太阳光谱非常接近于?m为480nm的绝对黑体的光谱.试求:

太阳辐射的功率。太阳的半径r?7.0?108m。

57. 已知太阳在单位时间内垂直照射在地球表面单位面积上的能量为1350焦耳,日地距离R=1.5×1011米,太阳直径2r=1.39×109米,试估计太阳表面温度。

58.已知铯的逸出功为1.88eV现用波长为300nm的紫外光照射试求光电子的初动能和动量。已知电子的质量为9.1?10?31kg。

in1n2n359.波长为320nm的紫外光入射到逸出功为2.2eV的金属表面上,求光电子从金属表面逸出时的最大速度。如果入射光的波长为原来的一半,出射光电子的最大动能是否增至两倍 ? 60.波长为250nm的紫外线投射到铝表面上,已知从铝表面移去一个电子需要4.2电子伏特

的能量,求铝的红限频率和光电子的初动能。

61若—个光子的能量等于一个电子的静能量,试问该光子的动量和波长是多少?

62.现有波长为400nm的可见光与自由电子碰撞,如从和入射角成90?的方向去观察散射辐射,问:(1)波长的改变量即康普顿位移是多少?(2)该波长改变与原波长的比值为多少? 63.波长为320nm的紫外光入射到逸出功为2.2eV的金属表面上,求光电子从金属表面逸出的最大速度。

64.分别画出激光工作物质的三能级系统和四能级系统的示意图,标上能级特点及在哪两个能级之间实现粒子数反转。

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