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《清華大學(xué)物理光學(xué)試題及參考答案》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、一、簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題ggdggdgdggdggd1．畫兩個(gè)圖，分別標(biāo)出各向同性介質(zhì)中和晶體中（只畫非常光）D、E、B、H、K、gdS之間的方向關(guān)系。解：如圖所示：各向同性介質(zhì)中晶體中g(shù)gdggd光軸zEDggdggdEDggdKgdSygdggdSKggdgdggdgdHBxHB2．氦的587.6nm譜線的寬度為0.0025nm，用它作邁克耳遜干涉儀的光源。當(dāng)移動(dòng)一臂中的反射鏡，最多能在多大移動(dòng)距離內(nèi)觀察到干涉條紋？2λ解：最大干涉光程（相干長(zhǎng)度）L==0.138mΔλL故最大移動(dòng)距離h==0.069m23．假定光源的波長(zhǎng)范圍是400~550nm，入
2、射光垂直入射到光柵上，問(wèn)光譜從第幾級(jí)開始相互重疊？為什么？解：由于不同波長(zhǎng)的光通過(guò)光柵的角色散不同，對(duì)應(yīng)接收屏上條紋間距不同，所以不同波長(zhǎng)不同級(jí)次的光譜會(huì)重疊。取光譜范圍兩端的衍射光進(jìn)行計(jì)算，設(shè)從m級(jí)開始重疊，則m×550=(m+1)×400得到m=2.67，取整得到m=3，即從第3級(jí)開始重疊。4．通常用干涉濾光片獲得單色光，指出描述干涉濾光片特性的主要參數(shù)有哪些？解：主要參數(shù)包括：中心波長(zhǎng)，波長(zhǎng)半寬度和中心波長(zhǎng)峰值透過(guò)比。5．兩個(gè)正交偏振器之間插入一塊λ/2波片，強(qiáng)度為I0的單色光通過(guò)這一系統(tǒng)，如果將波片繞光的傳播方向旋轉(zhuǎn)一周，問(wèn)將看到幾個(gè)光強(qiáng)極大
3、值和極小值？并指出相應(yīng)的波片方位及光強(qiáng)數(shù)值。解：分別將看到4個(gè)極大和4個(gè)極小值。當(dāng)波片快軸平行或垂直于起偏器光軸時(shí)完全消光，出現(xiàn)極小值，光強(qiáng)為0；1/4當(dāng)波片光軸與偏振器光軸成45度角時(shí)，光強(qiáng)極大，為I0/2。6．正弦光柵在自身所在平面內(nèi)平移或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)夫瑯和費(fèi)衍射場(chǎng)或透鏡后焦面上的衍射斑有什么影響？解：根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射與傅里葉變換的關(guān)系可知：正弦光柵在自身所在平面內(nèi)移動(dòng)時(shí)，衍射斑光強(qiáng)分布不變，相位分布發(fā)生一定變化；在自身所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，衍射斑光強(qiáng)、相位分布均隨之旋轉(zhuǎn)。二、在下圖所示的洛埃鏡實(shí)驗(yàn)中，光源S到觀察屏E的垂直距離為1.5m，光源到洛埃鏡
4、L鏡面的垂直距離為2m，洛埃鏡長(zhǎng)75cm，緊貼觀察屏放置。1.試確定屏上可以看見條紋的區(qū)域的大小，指出屏上O點(diǎn)條紋的亮暗特征。2.寫出屏上該區(qū)域光強(qiáng)分布的表達(dá)式。3.若光波波長(zhǎng)λ=600nm，條紋間距是多少？在屏上可以看到幾條暗紋？解：1.S光反射后在E屏上最高點(diǎn)距O點(diǎn)（最低點(diǎn)）的距離為2mm，即為條紋區(qū)域。兩光源發(fā)出的光（其中一個(gè)為虛光源）在O點(diǎn)光程差為0，但虛光源對(duì)應(yīng)的反射光存在π相位躍變，因此O點(diǎn)為暗紋。-32.仿距離d=2×2mm=4×10m的雙孔干涉得到光強(qiáng)分布為?22δ2πd1x.68×10II=4cos，其中δ=+=ππx+，（D=1.
5、5m）02λDλλ2mm3.條紋間距e==225μm，條紋區(qū)域?qū)挾葹?mm，故可以看到=8.9，d/D225μm去尾得到8，共為8+1=9條暗紋。三、折射率為n=4.0的介質(zhì)平板放在空氣中，波長(zhǎng)為8μm的紅外線正入射。1.求其反射率為多少？2.為了使它的反射損失盡量減小，應(yīng)當(dāng)在它上面鍍一層折射率為多少的介質(zhì)膜？3.所鍍介質(zhì)膜的厚度至少應(yīng)為多少？這是可達(dá)的最低反射率為多少？解：22????n1??411．反射率ρ===????0.36????n1++412．所鍍膜層折射率nn=?=×=n41210λλ3．設(shè)厚度至少為h，滿足nh=?==h1μm144n
6、122??n1??n?0n此時(shí)反射率最低ρ=??=0min2n??n1??+0??n2/4四、鈉黃光包括λ=589.0nm和λ=589.6nm的兩條譜線。使用一塊15cm寬，每毫米內(nèi)有1200個(gè)刻槽的透射型光柵，求：1.一級(jí)光譜中譜線的位置。2.兩條譜線的角間隔和半角寬度。解：?3110×1.光柵周期d==m0.83μm，總線數(shù)N=150×1200=180001200??λ由光柵方程dsinθ=mλ，當(dāng)m=1時(shí)θ=asin????d??λ1則λ1=589.0nm對(duì)應(yīng)譜線角位置θ1=asin??=0.789rad??d??λ2則λ2=589.6nm對(duì)應(yīng)
7、譜線角位置θ2=asin??=0.790rad??d2.角間隔Δθ=θ?=θ0.001rad21λ1?6λ2?6半角寬度Δθ==5.57310rad×,Δθ==5.58510rad×12NdcosθNdcosθ12五、1.使用瓊斯矩陣方法證明：一個(gè)左旋圓偏振光和一個(gè)右旋圓偏振光分別通過(guò)λ/4波片后成為相互正交的線偏振光。ggd??Ex1??101???1?解證：左旋圓偏振光通過(guò)λ/4波片后E1==??????=????Ey1??0ii????1?ggd??Ex2??101???1?右旋圓偏振光通過(guò)λ/4波片后E2==??????=????Ey2??0
8、ii1?????ggdgTgd??1而EE11?=??=()??0，故出射光為線偏振光且正交。12??12.
