2011福建師范大學(xué)光學(xué)工程研究生入學(xué)考試考綱試卷及答案

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1、843光學(xué)考試大綱(光學(xué)專業(yè)/光學(xué)工程專業(yè)適用)命題原則:試題的0的在于考察考生是否具備本專業(yè)研究牛.入學(xué)的基本條件;內(nèi)容主要測試考生對(duì)本學(xué)科的發(fā)展背景、基礎(chǔ)理論和基本技能掌握的程度,以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力;試題具有一定的區(qū)分度,難易程度適當(dāng),力圖做到一般大學(xué)的優(yōu)秀本科生能夠収得100分(滿分力150)以上的成績。光的本性:光學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容;光學(xué)的發(fā)展史;費(fèi)馬原理;惠更斯原理;近(傍)軸光線在球面的反射、折射和成象規(guī)律;薄透鏡(組)成象規(guī)律;輻射能通量(輻射功率)、發(fā)光強(qiáng)度、亮度和照度;光波(場)的數(shù)學(xué)描述;球面波和平面波;光強(qiáng)與場強(qiáng)(振幅)的關(guān)

2、系;波的相干與非相干迭加;干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和方法;等厚與等傾干涉;Michelson干涉儀;多光束干涉;Fabry-Perot干涉儀;光的衍射及其數(shù)學(xué)描述;Babinet原理;單縫Fraunhofer術(shù)射的矢量圖解法或復(fù)數(shù)積分注;多縫Fraunhofer(光柵)衍射強(qiáng)度分布;光柵方程;光的偏振現(xiàn)象;偏振光的獲得和檢驗(yàn);光的色散和群速;光學(xué)基本實(shí)驗(yàn);全反射法、最小偏向角法或自準(zhǔn)直法測定透明材料的折射率。1.簡答題:4小題,共24分,占16%;2.證明推導(dǎo)題:2題,共26分,占17.3%;3.分析汁算討論題:5題,共85分,占56.7%;4.實(shí)驗(yàn)題:1題,共1

3、5分,占10%;參考書FH趙凱華、鐘錫華《光學(xué)》上下冊(cè),北京大學(xué)出版社1984;鐘錫華《現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)》,北京大學(xué)出版社2003;姚啟鈞:《光學(xué)教程》,高等教育出版社1978;一、(24分,每小題6分)簡答題:1.簡要說明人類對(duì)光木性的認(rèn)識(shí);2.若某潛水員在水面通過空氣看到岸邊某個(gè)物體為綠色,請(qǐng)說明該潛水員在無色的水丁經(jīng)折射觀察該物體時(shí)因色散而導(dǎo)致的顏色改變(紅移、藍(lán)移或維持原色)情況。3.簡要說明衍射與干涉的聯(lián)系和區(qū)別;4.寫岀一般激光器的主要組成部分及其作用。二、(12分)利用費(fèi)馬原理,以作圖方式,推導(dǎo)岀光的反射定律。三、(14分)如圖所示,F(xiàn)、F’分別為

4、成像系統(tǒng)物方和像方焦點(diǎn),H、H’分別為物方和像方主面,有一圓物底部恰好位于物方2倍焦點(diǎn)處,請(qǐng)用作圖法畫出該物的像。H.H四、(20分)a如圖所示,等腰三棱鏡的折射率為,底角為若其底部恰好與折/n射率為?的液體表面接觸;問:/1)若平行于液面的光線從空氣屮進(jìn)和入棱鏡后都能在棱鏡底面發(fā)生全=J-L—nw反射,則三棱鏡的底角0應(yīng)滿足0"什么條件;2)在1)的條件下,若在液面上用眼暗通過三棱鏡觀察遠(yuǎn)處的物體,與空氣中直接觀察的結(jié)果相比,將有何不同。五、(15分)對(duì)于兩塊玻璃片所形成的空氣楔,當(dāng)垂直玻璃表面觀察時(shí),可看到某單色光的條紋寬度為0.3mm;若兩塊玻

5、璃片之間是折射率為1.33的水,則條紋寬度應(yīng)為多少?六、(15分)邁克爾遜干涉儀三問:1)邁克耳遜干涉儀的一條光路中,放入一折射率為n,厚度為h的透明介質(zhì)片,放入后兩臂光路的光程差改變量為多少?2)邁克耳遜干涉儀的可移動(dòng)反射鏡以0.3mm/sec勻速移動(dòng),由光電接收元件測得視場屮央干涉條紋的亮度變化頻率為500Hz,則所用光源的波長為多少?3)在邁克耳遜干涉儀的一臂上用凸面反射鏡代替原來的平面鏡,且用單色點(diǎn)光源代替擴(kuò)展光源,請(qǐng)判斷可能觀察到的干涉圖樣及性質(zhì)。七、(15分)假定有W個(gè)相同直徑的圓孔以隨機(jī)分布陣列(即孔間距為非等距的而是隨機(jī)變化的,冇如微粒的布朗

6、運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象)的方式接受平行光正入射。請(qǐng)分析這種情況I遠(yuǎn)場衍射花樣的特點(diǎn),并與單個(gè)相同直徑的闕孔的夫朗和費(fèi)衍射花樣比較;八、(20分)己知衍射屏上有平行的縫寬均為6/的2條縫Si和S2,并緊靠在一起(BP縫間距為《),請(qǐng)寫出波長為A的平行光入射時(shí)遠(yuǎn)場光強(qiáng)按衍射角e分布的表達(dá)式,問:1)若在S,處放置厚度為L,折射率為n的薄玻璃板時(shí),請(qǐng)寫出遠(yuǎn)場光強(qiáng)按衍射角e分布的表達(dá)式。特別地,當(dāng)玻璃板增加的等效光程分別為奇數(shù)個(gè)X/2或整數(shù)個(gè)x時(shí),請(qǐng)說明衍射花樣的特點(diǎn);2)若在S,和S2處放置起偏器P,和P2,就這二個(gè)起偏器透光方向分別正交或平行(即:Pi丄?2和?1//?2>)

7、二種情況,請(qǐng)說明衍射花樣如何變化。九、(15分)提供兩個(gè)偏振片PdDP2、一個(gè)X/4波片和觀察屏,請(qǐng)說明如何將一束波長為X的自然光改造為一束圓偏振光。參考答案:一、簡答題:(24分,每小題6分)1.光是電磁波,(2分)在傳播過程屮表現(xiàn)出波動(dòng)性,在與物質(zhì)相互作用屮表現(xiàn)出粒子性。(2分)電磁理論之前知道光是波,但電磁理論之后,才知道光是電磁波;光電效應(yīng)等發(fā)現(xiàn)和解釋后,知道了光在與物質(zhì)相互作用是滿足S:子力學(xué)規(guī)則。(2分)2.顏色不變;(6分)3.衍射則指某束光在傳播過程屮因某種限制使傳播方向和強(qiáng)度發(fā)生重新分布的現(xiàn)象;滿足菲涅耳衍射積分公式;(2分)聯(lián)系:都是波動(dòng)

8、現(xiàn)象,都服從并需要用波疊加原理處理;千涉中有衍射,衍

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