专业 年级 姓名 学号＊＊＊ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ 密 封 线 内 不 要 答 题 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊西南师范大学期终试卷(A 卷)《 光 学 》 课程 期末 考试试卷 命题人：周自刚 A 卷 闭卷 120分钟 审题人：题号 一 二 三 四 五 总分 评卷人一、单选题（共5题，4分/题，共20分） 得分1、以下不是几何光学的基本实验定律的是（ ）A 、发射的光的强弱满足基尔霍夫定律B 、光通过两种介质分界面的反射定律和折射定律C 、光在均匀介质中的直线传播定律D 、光的独立传播定律 2、关于实物、虚物、实像和虚像的说法正确的是（ ）A 、实像就是虚物B 、虚物一定是像C 、虚像就是虚物D 、实物和虚物都是存在物体 3、关于光阑、光瞳的说法正确的是（ ）A 、 在光具组中只能有一个光阑B 、光瞳可以是其中的一个透镜C 、有了出射光瞳就一定能找到入射光瞳D 、有效光阑、入射光瞳和出射光瞳不一定共轭 4、在杨氏实验装置中，两狭缝的间距为0.5mm ，光屏离狭缝的距离为50cm 。

当以折射率为1.50的透明薄片贴住其中的一个狭缝时，发现屏上的条纹移动了1cm ，薄片厚度为（ ） A 、0.0167mm B 、0.015mm C 、0.018mm D 、0.02mm 5、关于光的直线传播、干涉和衍射的说法正确的有（ ） A 、干涉和衍射本质都一样，都是波的相干叠加的结果 B 、在干涉花样中不会出现衍射花样C 、光遇到障碍物的线度大于波长时，就出现直线传播，否则就出现衍射花样D 、干涉可以是无限束光的叠加的结果，而衍射只能是有限束光的叠加的结果二、是非题（共10题，2分/题，共20分，对用“√”，错用“⨯”表示） 得分1、费马原理在非均匀介质中是适用的。

2、点光源在凹球面上反射时单心光束一定受到破坏。

3、助视仪的放大本领与单透镜的放大率实质上是不同的。

4、光的干涉现象和衍射现象都是波动的特性体现。

5、频率相同的两光波在相遇点有相同的振动方向和固定的位相差为干涉现象的必要条件。

6、白光通过双缝形成的花样，不管是干涉花样还是衍射花样其中央亮条纹都是白色的。

7、圆偏振光实际上是椭圆偏振光的一种特殊情况。

8、入射光的频率低于阔频率ν0时，不论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电子发射。

9、德布罗意提出所有的实物粒子都和光一样，具有波粒二象性。

10、在杨氏实验中激光直接作为光源的主要是利用其单色性好，它的时间相干性也很高。

三、填空题（共5题，2分/题，共10分） 得分1、 在杨氏双缝干涉花样中，如果两列波的能量相同，则干涉条纹的反衬度为（ ）。

2、 在圆孔衍射中，如果圆孔具有一定大小的半径，观察点P 的位置仅使波面上露出第一个半波带，则其合振幅为完全不遮蔽时的（ ）倍。

3、 强度为I 的自然光，垂直入射到方解石晶体上后又垂直入射到另一块完全相同的晶体上。

两块晶体的主截面之间的夹角为300，如果不考虑反射吸收等损失，最后透射出来的光束的I oo :I oe =（ ）:1。

4、 1879年斯忒藩从黑体辐射实验中观察到黑体的辐射度与绝对温度T 成（ ）次方成正比。

5、按照玻尔理论，当电子从E n 跃迁到E 1（E 1=-13.5eV ）时，发射光子的能量为12.96eV ，则n =（ ）。

四、作图题（共2题，5分/题，共10分） 得分1、如图所示有一凹面镜，若物与像相距为1米和物高是像高4倍时，作出其光路图。

2、惠更斯目镜由两片平凸薄透镜组成，场镜L 1的焦距为a 3，接目镜L 2的焦距为a ，两透镜间距为a 2．试用作图法求惠更斯目镜的焦距和焦点的位置．五、计算题（共4题，共40分） 得分1、在报纸上放一个平凸透镜，眼睛通过透镜看报纸，当平面在上时，报纸的虚像在平面下13.3毫米处，当凸面在上时，报纸的虚像在凸面下14.6毫米处．若透镜的中央厚度为20毫米，求透镜的折射率和凸球面的曲率半径．（10分）2、观察肥皂水薄膜（n=1.33）的反射光呈绿色（λ=500纳米），且这时法线和视线间角度为0145=i ，问膜最薄的厚度是多少？若垂直注视，将呈现何色？（10分）3、波长为600纳米的平行光正入射于一透射平面光栅上，有两个相邻的干涉主极大出现在sin θ１＝0.2和sin θ2=0.3的衍射方向上，第四级开始缺级．试求：（10分） （1） 光栅常数；（3分） （2） 光栅每缝缝宽可能是多少？（3分） （3） 列出屏上可能出现的干涉主极大级次。

（4分）4、自然光入射到一组偏振片上，这组偏振片有四片，每个偏振片的偏振化方向相对于前一个沿顺时针方向依次转过30︒角。

试求透射光强度占入射光强度的百分比。

（10分）作图题2图２a a ３a Ｌ１ Ｌ２ F 2 F 1' F 2'Ｃ Ｆ 作图题1图专业 年级 姓名 学号＊＊＊ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ 密 封 线 内 不 要 答 题 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊西南师范大学期终试卷(B 卷)《 光 学 》 课程 期末 考试试卷 命题人：周自刚 B 卷 闭卷 120分钟 审题人： 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 评卷人一、单选题（共5题，4分/题，共20分） 得分1、以下不是几何光学的基本实验定律的是（ ）A 、光在均匀介质中的直线传播定律B 、光通过两种介质分界面的反射定律和折射定C 、光的独立传播定律D 、发射的光的强弱满足基尔霍夫定律 2、关于实物、虚物、实像和虚像的说法正确的是（ ）A 、虚物是实像B 、虚物是虚像C 、实物和虚物是客观存在的物体D 、虚物一定是像 3、关于开普勒望远镜和伽利略望远镜的说法正确的是（ ）A 、开普勒望远镜目镜的物方焦平面在镜筒以外B 、伽利略望远镜镜筒的全长等于物镜焦距C 、都可以把叉丝或刻度尺放在两种望远镜的物镜和目镜之间D 、它们的焦点在无穷远处 4、在产生干涉花样中，下列哪些条件不可能有额外程差（ ）A 、n 2> n 1= n 3B 、n 1> n 2 ，n 2<n 3C 、n 1< n 2，n 2> n 3D 、n 1> n 2> n 3 5、关于光的直线传播、干涉和衍射的说法正确的有（ ）A 、光是直线传播还是衍射，决定于遇到障碍物的线度与波长的大小B 、惠更斯—菲涅尔原理能解释干涉现象和衍射现象，却不能解释光的直线传播C 、菲涅尔衍射和夫琅和费衍射都可以不需要用任何仪器就能直接观察到衍射花样D 、干涉和衍射是本质上统一的同一类现象二、是非题（共10题，2分/题，共20分，对用“√”，错用“⨯”表示） 得分1、光在指定的两点间传播时，肯定是沿光程为极值路径传播的。

2、点光源在平面镜上反射时单心光束一定没有受到破坏。

3、一名大学生最多能清晰的看到1米远的物，配镜师就至少给他配上近视为100度的眼镜。

4、任何一个光具组有且只有一个有效光阑。

5、干涉花样实质上体现出参与相干叠加的光波间相位差的空间分布。

6、白光通过双缝成的花样，不管是干涉花样还是衍射花样其中央亮条纹都是白色的。

7、反射光是平面偏振光中的偏振度最大的光。

（ ）8、衍射现象与散射现象的根本不同在于衍射是由于个别的不均匀区域所形成的，而散射则是由于大量排列不规则的非均匀的小“区域”的集合所形成的。

9、在光电效应实验装置中，如果入射光的频率越高，则发射出的光电子的能量就一定越大。

10、在干涉实验中，如果光源的单色性越高，其时间相干性就越好，我们观察到的干涉条纹级就越高。

三、填空题（共5题，2分/题，共10分） 得分1、在近轴光线和近轴物的条件下，物所成的像在像方焦点前一倍像方焦距处，则其横向放大率为（ ）。

2、在圆孔衍射中，如果圆孔具有一定大小的半径，观察点P 的位置仅使波面上露出第一个半波带，则其合振幅为完全不遮蔽时的（ ）倍。

3、强度为I 的自然光，垂直入射到方解石晶体上后又垂直入射到另一块完全相同的晶体上。

两块晶体的主截面之间的夹角为300，如果不考虑反射吸收等损失，最后透射出来的光束的I eo :I oo =1:（ ）。

4、 1879年斯忒藩从黑体辐射实验中观察到辐射度与绝对温度T 成（ ）次方成正比。

5、 按照玻尔理论，当电子从E n 跃迁到E 1（E 1=-13.5eV ）时，发射光子的能量为12.96eV ，则n =（ ）。

四、作图题（共2题，5分/题，共10分） 得分1、物与像相距为1米，如果物高4倍于像高，并作出光路图2、惠更斯目镜由两片平凸薄透镜组成（作图题1.3图），场镜L 1的焦距为a 3，接目镜L 2的焦距为a ，两透镜间距为a 2．试用作图法求惠更斯目镜的焦距和焦点的位置．五、计算题（共3题，共40分） 得分1、人眼前一小物体，距人眼25厘米，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5毫米．试问此时看小物体相对它原来的位置移动多远？（10分）2、在双缝干涉实验中，波长nm 550=λ的单色平行光垂直入射到缝间距m 1024-⨯=d 的双缝上，屏到双缝的距离m 2=D 。

求：（15分） ⑴ 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；（5分） ⑵ 用一厚度为m 106.66-⨯=e 、折射率为58.1=n 的云母片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？（10分）3、波长为600纳米的平行光正入射于一透射平面光栅上，有两个相邻的干涉主极大出现在sin θ１＝0.2和sin θ2=0.3的衍射方向上，第四级缺级．试求： （1） 栅常数；（5分） （2） 光栅每缝缝宽可能是多少？（5分） （3） 列出屏上可能出现的干涉主极大级次。

（5分）作图题2图２a a３aＬ１ Ｌ２ F 2 F 1' F 2'西南师范大学期终考试试卷参考答案“ 光学 ”课程 考试试卷A一、选择题1 A2 B3 C4 D5 A二、是非题1√ 2 √ 3√ 4√ 5√ 6√ 7√ 8√ 9√ 10√ 三、填空题1 12 23 34 45 5 四、作图题1题中给出凹面镜，0<r ，又知物高４倍于像高，即4/1=β，所以应有两种情况2Ｃ Ｆ 法线虚物实像图(a)Ｆ 法线实物 实像图(b)a /2 a /2L 1L 2F 1'F '2F ' H '１1'H1"物平面像平面F五、计算题1解：人眼看到的是字透过透镜成的像．第一种情况，字在球面的顶点，此次成像物、像重合．字再经过平面折射成像，物距为-20毫米，像距为-13.3毫米，由成像公式，得,0203.130.1=---n（１） (4分)第二种情况，字仅通过折射成像，物距为－20毫米，像距为－14.6毫米，成像公式为.0.1206.140.1r n n -=--- （２） (4分) 解（１）（２）两方程，得5.1=n ，84.76-=r 毫米． (2分)2解：入射到肥皂水薄膜表面光线的入射角为450，可求出光在膜内的折射角2i ．由折射定律，20sin 33.145sin 0.1i ⨯=⨯，解出 0212.32=i ，8470.0cos 2=i ． (2分)由于光在空气中的肥皂水膜上表面反射时有π的相位变化，在其下表面反射时无π的相位变化，因此光程差中要计入半波损失，对于相干加强的500纳米的绿光，应满足λλk i d n =-2/cos 222． (3分)题意求最小薄厚度，应取0=k ，以各值代入上式，得8470.033.121210500cos 212622⨯⨯⋅⨯=⋅=-i n d λ41011.1-⨯=（毫米）． (2分) 同一厚度的肥皂水膜，若垂直注视，则1cos 2=i ，此时看到的相干加强的波长λ'应作图题2解图报纸计算题1解图满足λλ''='-k d n 2/22， (2分)将 2,1,0='k 代入上式发现，仅当0='k 时λ'才落在可见光范围内，以0='k 代入，求得3.590='λ纳米，为深黄色的光． (1分) 可见，从不同方向观看，可以呈现不同颜色，这一现象也表现在一些鸟的羽毛薄膜上．有时从不同方向观看羽毛，颜色不同，这是一种薄膜干涉现象．3解：根据题意可有2.01=d k λ，3.02=dk λ，112=-k k ，nm 600=λ． （1）由上面诸方程可解得d =6微米，k 1＝2，k 2＝3． (3分) （2）第四级缺级，故d ＝4a ，得缝宽a ＝1.5微米． (3分) （3）光栅光谱的最大级次为d /λ=10，由于缺级级次为±4和±8，第十级的衍射角为900，事实上也不能出现，故屏幕上出现的干涉主极大级次为0、±1、±2、±3、±5、±6、±7、±9，共15个干涉主极大． (4分)4、解：21I I =（2分） 01o 212834330cos I I I I === （2分） 02o 2233294330cos I I I I === （2分）03o 234128274330cos I I I I === （2分）1282704=∴I I （2分）西南师范大学期终考试试卷参考答案“ 光学 ”课程 考试试卷B一、选择题1 D2 D3 D4 D5 D 二、是非题1√ 2 √ 3√ 4√ 5√ 6√ 7√ 8√ 9√ 10√ 三、填空题1 12 23 34 45 5 四、作图题1题中给出凹面镜，0<r ，又知物高４倍于像高，即4/1=β，所以应有两种情况2五、计算题1 解：已知玻璃板的折射率5.1=n ，板厚.5mm d =物体S 经玻璃板两次折射成像，Ｃ Ｆ 法线虚物 实像图(a) Ｆ 法线实物 实象图(b) 作图题2解图 ２aa ３a Ｌ１ Ｌ２F 1'F '2F ' H ' １ 1'Ｐ1" 焦平面主平面第一次以O1为原点, 向右为正, 物距s ＝－a ，曲率半径r ＝∞，代入成像公式得00.11=--'a s n ， 解得第二次成像,以O2为原点，向右为正，物距为,12d na d s s --=-'= 代入成像公式得,01=---'d na ns解得).(n da s +-='小物体的像向着玻璃板移动了).(35)5.111(5)11()(mm n d d s a s =-⨯=-=-'-=∆2解：（1）m 11.010210550210249k =⨯⨯⨯⨯⨯=∆∴=--x d kD x λ（2）0)(12=-+-e ne r rm 10828.358.0106.6)1(6612--⨯=⨯⨯=-=-n e r r 96.61055010828.39612=⨯⨯=-=∴--λr r k3解：根据题意可有2.01=d k λ，3.02=d k λ，112=-k k ，nm 600=λ．（1）由上面诸方程可解得d=6微米，k １＝２，k ２＝３．（2）第四级缺级，故d ＝４a ，得缝宽a ＝１.５微米． （3）光栅光谱的最大级次为d/λ=10，由于缺级级次为±４和±８，第十级的衍射角为900，事实上也不能出现，故屏幕上出现的干涉主极大级次为０、±１、±２、±３、±５、±６、±７、±９，共15个干涉主极大．.1na s -=' a dS S 'S '1O 1O 2计算题图。