1、 共 8 页 第 1 页东 南 大 学 考 试 卷 （ B 卷）课 程 名 称 现代光学基础 考 试 学 期 08-09-2 得分适 用 专 业 考 试 形 式 闭卷 考 试 时 间 长 度 分 钟共 8 页 第 2 页一选择和填空题(共 18 题,共 36 分, 每题二分)1. 用劈尖干涉检测工件的表面，当波长为 的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图。图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与左边相邻的直线部分的连线相切。由图可见工件表面：（ B ） A 有一凹陷的槽，深为 /4 B 有一凹陷的槽，深为 /2C 有一凸起的埂，深为 /4 D 有一凸起的埂，深为 2. 一束自然光以布儒斯特角入射于平板玻
2、璃，则: （ C ）A 反射光束电矢量垂直偏振于入射面，而透射光束电矢量平行于入射面并为完全线偏光B 反射光束电矢量平行偏振于入射面，而透射光束是部分偏振光C 反射光束电矢量垂直偏振于入射面，而透射光束是部分偏振光D 反射光束和透射光束都是部分偏振光3在迈克耳逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率 n，厚度为 h 的透明介质板，放入后，两光束的光程差改变量为：（ A ）A、2（n-1 ）/ h B、2nh C、nh D、 （n-1 ）h4. 光栅光谱谱线的半角宽度 与下列哪一项无关：（ B ）A、谱线的衍射角 B、光谱的级次C、光栅常数 D、光的波长5. 将钠灯发射的黄光垂直投射于某一衍射光栅。而
3、这种黄光包含着钠双线的波长分别为 5890A 和 5895.9A。若为了分辨第三级光谱中的钠双线，光栅的刻线数最少为：（ B ）A 222 B 333 C 444 D 555 学号 姓名 密封线自 觉 遵 守 考 场 纪 律 如 考 试 作 弊 此 答 卷 无 效共 8 页 第 3 页6. 单缝衍射装置中将缝宽增大一倍，则中央衍射极大光强增至原来的（ 4 ）倍。7. 图中，光学元件的折射率小于它周围介质的折射率，下面的光路图对的是（ A， B ）(非单选)。A B.C. D. 8. 由迈克耳孙干涉仪得到的等倾干涉圆条纹，条纹的变化规律是： （ A，D ）(非单选)A. 中心干涉级最高 B.外侧
4、干涉级最高 C.外疏内密 D.外密内疏9. 一束波长为 的单色光从空气垂直入射到折射率为 n 的透明薄膜上，要使反射光线得到增加，薄膜的厚度应为：（ B ）A、 4B、 n4C、 2D、 210. 仅用检偏器观察一束光时，强度有一最大但无消光位置，在检偏器 前置一/4 波片，使其光轴与上述强度为最大的位置平行，通过检偏器观察时有一消光位置，这束光是： （ B ）A、部分偏振光 B、椭圆偏振光 C、线偏振光 D、圆偏振光11. 在下列选项中选择 3 个正确答案( B、D、E )（A）共焦显微镜和普通的显微镜都能实现样品的三维成像；（B）共焦显微镜运用的关键技术是空间滤波技术；（C）宽场显微镜比共
5、焦显微镜具有更高的空间分辨本领；（D）共焦显微镜与宽场显微镜相比具有更小的点扩散函数；（E）共焦显微镜是通过空间逐点取样来获得样品的图像的。12.从以下选项中，那几种显微镜能够突破分辨率极限（ A，C，E ）（A）近场光学显微镜（B）金相显微镜（C）扫描隧道显微镜共 8 页 第 4 页（D）共焦显微镜（E）原子力显微镜13. 观看立体电影所必需戴的眼镜是：（ A ）（A） 两块透振方向互相垂直的偏振片；（B） 两块透振方向互相平行的偏振片；（C） 两块光轴互相垂直的波晶片；（D） 两块光轴互相平行的波晶片。14.将三个偏振片堆迭在一起，第二个与第三个通光方向与第一个成 45和 90角，如果强度
6、为 I0 的自然光入射到这一堆偏振片上，则通过第一、二和第三个偏振片后的光强分别为 I0/8 ，若第二个偏振片抽走，则光强变为 0 。15. 色光混合的实现方法主要分为两类：一类是视觉器官外的混合，另一类是视觉器官内的混合，其中视觉器官内的混合又分为（ 静态混合和动态混合）二种，液晶显示器利用（ 静态混合 ）以实现色光混合。16. 目前助视仪器中常用两种目镜，其中 惠更斯 目镜的两个平凸透镜的凸面都向着物镜；而 冉斯登 目镜的两个平凸透镜的凸面相向，平面相背。17.牛顿式反射望远镜的物镜是由一个 平面镜 和 抛物面反射镜 所组成的。18.棱镜的顶角为 ，测得入射平行光（单色）的最小偏向角为 D
7、，则棱镜材 料的折射率 n =si()/sin(2D二.问答题(共三题, 共 24 分,.每题 8 分)1. 光的几种可能的偏振态分别是什么？列举四种以上获得线偏振光的方法。获得线偏振光的方法有：（1） 使用偏振片（2） 布儒斯特反射起偏、透射起偏（3） 使用尼科耳棱镜（4） 使用沃拉斯顿棱镜等。（5） 使用傅科棱镜共 8 页 第 5 页2. (8 分)简述菲涅尔衍射与弗朗和费衍射在现象上的区别和数学处理上的区别。答：现象上的区别：菲涅耳衍射:当观察屏与衍射孔之间的距离改变时衍射 图形会有变化（当观察屏到光源之间的距离与观察屏到衍射孔之间的距离至少有一个是有限值时）夫琅禾费衍射:当观察屏与衍射
8、孔之间的距离改变时衍射图形不再变化 （当观察屏到光源之间的距离与观察屏到衍射孔之间的距离皆为很大时）数学处理上的区别：菲涅耳衍射:一般用菲涅耳半波带法处理夫琅禾费衍射: 一般用积分法来计算衍射图样的光强分布。3. (8 分) 两束光能够相干的条件是什么？如果两束光能够发生相干，请写出相干长度和相干时间的表达式（已知光源的谱线半宽） 。答：1）两束光能够相干的三个条件是： 两束光的频率相同； 两束光的振动方向几乎相同； 在叠加处两束光有恒定的相位差。2）两列波能发生干涉的最大波程差，就是相干长度。用 表示。 ， L2为中心波长， 为谱线宽度。3）相干时间 光通过相干长度所需时间，即一个波列的持续
9、时间，用表示。 。Lc共 8 页 第 6 页三. 计算题(共四题, 共 40 分,.每题 10 分)1. （10 分）用可见光（40007600 ）照射光栅，试问 A.一级光谱和二级光谱是否重叠？B. 二级和三级光谱是否重叠？ 如有重叠请算出重叠范围。解：根据光栅方程jdsin可得 （1） 1i,jdA760红2sin,j 8紫一级和二级不重迭12而 （2） 2sin,j dA1520红3i,jd紫二级和三级光谱部分交迭。23（3） 6000 7600 二级与 4000 5067 三级重叠共 8 页 第 7 页空气R1R2h1h2r2. (10 分) 一束平面偏振光（=589.3nm ）垂直入
10、射到一块光轴平行于表面的方解石晶片上（ no=1.658,ne=1.4864 ） ，若要使透射光为圆偏振光，晶片的最小厚度是多少？如何放置？解：若要使透射光为圆偏振光晶片应为 1/4 波片d ( no-ne ) =j+/4可得 dmin=858.5 nm波片光轴与平面偏振光的偏振方向夹角为 45 度3. (10 分) 如图所示，曲率半径为 R1 的平凸透镜与曲率半径为 R2 的平凸透镜相对放置，中间形成薄空气层(空气层厚度远小于曲率半径)。波长为的单色平面光垂直入射到装置上，试写出反射光中所形成的暗环半径的表达式。解：由于介质的折射率大于空气的折射率，平行光垂直入射时，反射光之间有半波损失，暗
11、条纹对应的光程差为：（1）12()()2hj（2）22 rR将（2）带入（1）解得 12()rjR12j共 8 页 第 8 页4. (10 分)在直径为 4cm，焦距为 5cm 的凸透镜的右方 3cm 处放置直径为2cm 的光阑，相对于薄透镜左方 10cm 处的轴上物点（1）用计算的方法确定哪种光学原件是孔径光阑？（2）入射光瞳和出射光瞳的位置在哪里？入射光瞳和出射光瞳的大小（直径）是多少？解：（1）求光阑对薄透镜的像，由高斯公式3()57.sff厘 米 ,=-厘 米 厘 米成像位置在透镜右侧 7.5 厘米处成像的高度为 .2 (3sy厘 米 ）计算光阑经凸透镜成像对物点的张角为： 1/2.5arctn()arctn()8710ous透镜对物点的张角为 24/2rt()ou故 光阑为孔径光阑。（2）由于光阑是孔径光阑，它对于凸透镜的像就是入瞳根据（1）中的计算可知，入瞳的位置在透镜右边 7.5 厘米处，且入瞳的大小为 5 厘米。因为在孔径光阑的后方没有光学原件，因此孔径光阑本身就是它的出瞳。位置在透镜右侧 3 厘米处，且直径为 2 厘米。1 ,
