天大工程光学(下)期末考试试卷及答案

工程光学（下）期末考试试卷

一、填空题（每题2分，共20分）

1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm）垂直入射，若缝宽为0.1mm，则第1极小出现在（ ）弧度的方向上。

2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm的汇聚透镜，透镜焦距为50cm，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是6.66?10cm，则光波波长为（ ）nm。

3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o，光栅常数d=1?m，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（ ）nm。

4．晶体的旋光现象是（ ），其规律是（ ）。 5．渥拉斯棱镜的作用（ ），要使它获得较好的作用效果应（ ）。

?11??1???6．?11??00??1??i???00??1??1????i?????3?

利用此关系可（ ）。

7．波片快轴的定义：（ ）。

8．光源的相干长度与相干时间的关系为（ ）。 相干长度愈长，说明光源的时间相干性（ ）。

9．获得相干光的方法有（ ）和（ ）。

10． 在两块平板玻璃A和B之间夹一薄纸片G，形成空气劈尖。用单色光垂直照射劈尖，如图1所示。当稍稍用力下压玻璃板A时，干涉条纹间距（ ），条纹向（ ）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角i1?0），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（ ）。

A ? G B 图1 二、问答题（请选作5题并写明题号，每题6分，共30分）

1． 简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样会发生怎样的变

化？

1）增大透镜L2的焦距； 2）减小透镜L2的口径；

3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）。

衍射屏 L1 接收屏 L2

光源 P ? 图2 夫琅和费衍射系统俯视图 2． 以迈克尔逊（M）干涉仪的等倾圆环和牛顿（N）环为例，对“条纹形状”作一简要讨论，（从中央级次、条纹移动分析它们的相同点与不同点）。

3． 利用惠更斯作图法求下列方解石晶体中的双折射光（标出光线方向和光矢量方向）。

4． 拟定部分偏振光和方位角为?的椭圆偏振光的鉴别实验。（包括光路、器件方位、实验步骤。） 5． 试述如图3所示格兰－付科棱镜的结构原理（要求画出并标出o光、e光的传播方向，光矢量方向）特点，用途和使用方法，并说明此棱镜的透光轴方向。

θ图3

6． A grating, used in the second order, diffracts light of 632.8nm wavelength through an angle of 30o. How many lines per millimeter does the grating have?

7． An oil film (n=1.47, thickness 0.12?m) rests on a pool of water. If light strikes the film at an angle of 60o, what is the wavelength reflected in the first order?

三、计算（共50分）

1．（15分）平行的白光（波长范围为390nm－700nm）垂直照射到平行的双缝上，双缝相距1mm，用一个焦距f?1m的透镜将双缝的衍射图样聚焦在屏幕上。若在幕上距中央白色条纹3mm处开一个小孔，在该处检查透过小孔的光，问将缺少哪些波长？

2．（20分）图4所示一双缝实验，波长为?的单色平行光入射到缝宽均为d(d???)的双缝上，因而在远处的屏幕上观察到干涉图样。将一块厚度为t，折射率n的薄玻璃片放在缝和屏幕之间。 1）论P0点的光强度特性

0点的光强发生怎2）如果将一个缝的宽度增加到2d，而另一个缝的宽度保持不变，P样的变化？（假设薄片不吸收光）。

t P0 图4 3．（15分）将一块4片插入两个偏振器之间，波片的快轴与两偏振器透光轴的夹角分别为－60?和30?，求光强为I0的自然光通过这一系统后的强度是多少？

?

工程光学（下）期末考试参考答案

一、 填空题（每题2分，共20分）

1． 在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm）垂直入射，若缝宽为0.1mm，则第1极

小出现在（ 5.89?10-3 ）弧度的方向上。

2． 一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm的汇聚透镜，透镜焦距为50cm，测得透镜焦平面上衍

射图样中央亮斑的直径是6.66?10cm，则光波波长为（546）nm。

3． 已知闪耀光栅的闪耀角为15o，光栅常数d=1?m，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到

最大光强，则入射光的波长为（ 500 ）nm。

4． （当一束线偏振光沿着晶体的光轴方向传播时，其光矢量将随传播距离的增加逐步偏转）（其偏

转的角度?＝?l。式中?为旋光系数，l为光在晶体中传播的距离，5．

?3??1?2）。

（它能将自然光分解成两个分得较开光矢量相互⊥的线偏振光），（由

2??2sint[(no?ne)tg?]知，可以选用双折射率差值较大的材料制作）。

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利用此关系可（拟定右旋圆偏振光的产生和检验实验）。

7． （在波片中与传播速度快的光矢量所平行的主轴方向）。 8． 光源的相干长度与相干时间的关系（

好）。

9． 获得相干光的方法有（分波前法）和（分振幅法）。

10． 在两块平板玻璃A和B之间夹一薄纸片G，形成空气劈尖，。用单色光垂直照射劈尖，如图

1。当稍稍用力下压玻璃板A时，干涉条纹间距（增大），条纹向（右）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角

Smax?C?t）。相干长度愈长，说明光源的时间相干性（愈

i1?0），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（增大）。

二、问答（每题6分，共30分）

1．答：1）增大透镜L2的焦距，将使接收屏上衍射图样的间隔增大。因有公式e??f'，此时衍射角?不变，

条纹间隔e增大；

2）增大透镜L2的口径，不会改变衍射图样的分布，但进入系统的光束宽度增加，可使光强增加；