工程光学试题61281

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1、工程光学试题一、简答题（24分，每小题6分）1、简要说明人类迄今关于光本性的认识；2、简要说明利用普通单色点光源产生干涉现象的基本方法；3、简要说明衍射现象及所满足的规则，并评衍射与干涉的联系和区别；4、写出激光的主要特点。二、（12分）若介质折射率为真空中光速c与介质中光速v比值，试由惠更斯原理推导出折射定律。三、（20分）一个双凸薄透镜的两个球面的曲率半径均为r（其中一个球面镀有全反射膜），透镜玻璃的折射率为n。当物放在距离透镜距离为s时，反射像与物位于同一平面，试问：r、n、s三者之间的关系怎样？

2、（提示：1）双凸薄透镜的焦距为；2）整个成像过程可以看成一个等效反射镜实现的，分别由三个密接镜，即：双凸薄透镜+球面镜+双凸薄透镜进行的）四、（14分）若有一直角棱镜（顶角约15o），拟在分光计上用自准直法测量该棱镜的折射率。请画出光路示意图并说明实验原理，写出相应的测量公式及其误差传递公式。（提示：分光计上的望远镜中的叉丝及叉丝像是否重合是判断自准直光路的依据，重合则表明平行光出射后沿原方向返回）五、（15分）钠原子发出的黄光为等强度的双波长结构，其波长分别为l1和l2，所对应的光波可分别表示为和，（

3、其中：；；；；c为光速）。请说明二者的叠加所形成的合成波包络仍是一个时空周期函数，并问其时间和空间周期分别为多少？六、（20分）如图所示，2束完全相干、波长为l、之间夹角为2q的平行光，对称于z轴投射于屏幕（xy），设其振幅分别为A1=A；A2=2A；其初相位在原点均为0。试求出干涉场的强度分布，并讨论干涉场的主要特征。七、（15分）波长为l，光强为I0的2路平行光分别照明如图所示的衍射屏BMW1和BMW2，SP为半透半反镜（从O点观察BMW1和BMW2，二者成互补方式放置）若2路平行光来自不同的点光源

4、，问：1）2路光分别存在时，透镜焦平面上各自所产生的衍射花样是否异同？2）2路光同时存在时，所叠加的总花样与1）的衍射花样是否不同？八、（15分）在两个静止的、理想的、透光方向正交的偏振片的左侧，入射强度为I0的平行自然光，假定在两个的偏振片之间又插入另一个理想的偏振片，并以角速度w绕入射光方向旋转，若t=0时中间偏振片透光方向恰好与第一个偏振片透光方向成600角，则最后从右侧的透射出的光强I(w,t)=?九、（15分）请设计并论证区分椭圆偏振光与部分偏振光的实验方案，提出所需的元器件及数量，并说明其中

5、所包含的原理。参考答案一、简答题：（24分，每小题6分）1、光是电磁波；2分光在传播过程中表现出波动性；2分光在与物质相互作用中表现出粒子性；2分2、先分光：分振幅或分波前3分后合成3分3、衍射则指某束光在传播过程中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：都是波动现象，都服从并需要用波叠加原理处理；干涉中有衍射，衍射中有干涉。2分区别：干涉指不同束波之间叠加后光强度发生了重新分布；2分4、高单色性；2分高亮度；2分高方向性2分。二、解：（12分）4分如图所示，入射

6、角为i；折射角为j；根据惠更斯原理，光走AD和走BC的时间一致，即：或4分即4分三、解：（20分）成像过程可以看成一个等效反射镜实现的，分别由三个密接镜进行的，即：3个镜的焦距分别为1透镜2分2球面镜4分3透镜4分因此，总的等效反射镜焦距为，4分即2分由等效反射镜的自准直条件，有4分四、解：（14分）如图所示，4分分别在分光计上测量出顶角A和自准直时的入射角i，2分则棱镜的折射率为4分误差传递公式（算术合成）为4分五、解：（15分）合成波为4分其中，6分为合成波包络，其空间和时间周期分别为和5分六、解：

7、（20分）5分干涉场为5分干涉强度的分布即：5分讨论：1）平行y轴的直条纹；1分2）对比度为0.8；2分3）条纹间距（略）2分七、解：（15分）1）2路光分别存在时，除O点外，经BMW1和BMW2衍射所产生的花样完全一致；7分2）2路光同时存在时，除O点外，所叠加的总花样与1）的衍射花样完全一致，且强度加倍；8分八、解：（15分）最后通过的光振幅为8分故透射光强为7分九、解：（15分）1）使用2块检偏器（正交）确定1枚1/4波片主轴方向3分2）使用1块检偏器确定椭圆偏振光的透光长轴或短轴方向2分3）椭圆

8、偏振光经过1/4波片（其主轴方向与椭圆偏振光的透光长轴或短轴方向一致）后变为线偏振光，再用检偏器观察有消光现象5分4）部分偏振光经过1/4波片后仍为部分偏振光，再用检偏器观察无消光现象5分□