2011福建师范大学光学工程研究生入学考试考纲试卷及答案.doc

843光学Michelson干涉仪；多光束干涉；Fabry-Perot干涉仪；光的衍射及其数学描述；Babinet原理；单缝Fraunhofer衍射的矢量图解法或复数积分法；多缝Fraunhofer（光栅）衍射强度分布；光栅方程；光的偏振现象；偏振光的获得和检验；光的色散和群速；光学基本实验；全反射法、最小偏向角法或自准直法测定透明材料的折射率。 简答题： 4小题， 共24分，占16%； 证明推导题： 2题， 共26分，占17.3%； 分析计算讨论题： 5题， 共85分，占56.7%； 实验题： 1题， 共15分，占10%； 参考书目： 赵凯华、钟锡华《光学》上下册，北京大学出版社1984； 钟锡华《现代光学基础》，北京大学出版社2003； 姚启钧：《光学教程》,高等教育出版社1978； 一、（24分，每小题6分） 简答题： 简要说明人类对光本性的认识； 若某潜水员在水面通过空气看到岸边某个物体为绿色，请说明该潜水员在无色的水下经折射观察该物体时因色散而导致的颜色改变（红移、蓝移或维持原色）情况。 简要说明衍射与干涉的联系和区别； 写出一般激光器的主要组成部分及其作用。 二、（12分） 利用费马原理，以作图方式，推导出光的反射定律。 三、（14分） 如图所示，F、F’分别为成像系统物方和像方焦点，H、H’分别为物方和像方主面，有一圆物底部恰好位于物方2倍焦点处，请用作图法画出该物的像。 四、（20分） 如图所示，等腰三棱镜的折射率为n，底角为 ( ，若其底部恰好与折射率为nw的液体表面接触；问： 若平行于液面的光线从空气中进入棱镜后都能在棱镜底面发生全反射，则三棱镜的底角 ( 应满足什么条件； 在1）的条件下，若在液面上用眼睛通过三棱镜观察远处的物体，与空气中直接观察的结果相比，将有何不同。 五、（15分） 对于两块玻璃片所形成的空气楔，当垂直玻璃表面观察时，可看到某单色光的条纹宽度为0.3mm；若两块玻璃片之间是折射率为1.33的水，则条纹宽度应为多少？ 六、（15分） 迈克尔逊干涉仪三问： 迈克耳逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为ｎ，厚度为ｈ的透明介质片，放入后两臂光路的光程差改变量为多少？ 迈克耳逊干涉仪的可移动反射镜以0.3mm/sec匀速移动，由光电接收元件测得视场中央干涉条纹的亮度变化频率为500Hz，则所用光源的波长为多少？ 在迈克耳逊干涉仪的一臂上用凸面反射镜代替原来的平面镜，且用单色点光源代替扩展光源，请判断可能观察到的干涉图样及性质。 七、（15分） 假定有N个相同直径的圆孔以随机分布阵列（即孔间距为非等距的而是随机变化的，有如微粒的布朗运动现象）的方式接受平行光正入射。请分析这种情况下远场衍射花样的特点，并与单个相同直径的圆孔的夫朗和费衍射花样比较； 八、（20分） 已知衍射屏上有平行的缝宽均为a的2条缝S1和S2，并紧靠在一起（即缝间距为a ），请写出波长为(的平行光入射时远场光强按衍射角(分布的表达式，问： 若在S1处放置厚度为L，折射率为n的薄玻璃板时，请写出远场光强按衍射角(分布的表达式。特别地，当玻璃板增加的等效光程分别为奇数个(/2或整数个(时，请说明衍射花样的特点； 若在S1和S2处放置起偏器P1和P2，就这二个起偏器透光方向分别正交或平行（即：P1(P2和P1((P2））二种情况，请说明衍射花样如何变化。 九、（15分） 提供两个偏振片P1和P2、一个(/4波片和观察屏，请说明如何将一束波长为(的自然光改造为一束圆偏振光。 参考答案： 简答题：（24分，每小题6分） 光是电磁波， （2分） 在传播过程中表现出波动性，在与物质相互作用中表现出粒子性。 （2分） 电磁理论之前知道光是波，但电磁理论之后，才知道光是电磁波；光电效应等发 现和解释后，知道了光在与物质相互作用是满足量子力学规则。 （2分） 颜色不变； （6分） 衍射则指某束光在传播过程中因某种限制使传播方向和强 度发生重新分布的现象；满足菲涅耳衍射积分公式； （2分） 联系：都是波动现象，都服从并需要用波叠加原理处理；干涉中 有衍射，衍射中有干涉。 （2分） 区别：干涉指不同束波之间叠加后光强度发生了重新分布； （2分） 4． 激活（粒子数反转）介质：提供增益； （2分） 谐振腔：选模和正反馈； （2分） 泵浦源：产生粒子数反转和能量。 （2分） 二、解：（12分） 费马定理：光从空间一点传播到另一点是沿着光程为极值或等值的路径传播的。 （