东北大学工程光学试卷(共3页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上总分一二三密封线学院班级学号姓名东北大学考试试卷（A卷） 20122013学年第二学期课程名称： 工程光学得分4用劈尖等厚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，请写出凹槽深度Dh的计算关系式。若波长为500nm时，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，则Dh是多少?一、问答题（每题6分共48分）Dh1解释概念：光谱光效率函数； 1/4波片；半波损失.答：（1）（3分）（2）（3分）答：（1）光谱光效率函数：是指人对不同波长光响应的灵敏度是波长的函数。（2分）（2）1/4波片：垂直振动的两个光线垂直入射到波片，经过波片后它们的光程差为1/4波长。（2分）（3）半波损失：反射光电矢量相对于入射光电矢量发生了相位突变，通常把反射时发生的相位突变称为“半波损失”，即反射时损失了半个波长。（2分）5什么是干涉条纹的可见度？影响可见度的因素有哪些，它们是如何影响的？答：（1）定义：干涉条纹的可见度表征了干涉场中某处条纹亮暗的反差程度（清晰程度）。（2分）（2）影响因素包括：相干光束振幅比、光源大小和空间相干性、光源非单色性。（1分）振幅比越接近1越好；（1分） 光源越小相干空间就越大。 （1分） 光谱宽度越小越好。 （1分）2什么是双平面镜的连续一次像，它有哪些特性？答：物体先被一面镜成像，然后再经另一面反射镜所成的像。（1.5分）·（1）只要双面镜夹角不变，双面镜转动时，连续一次像不变；（1.5分）（2）连续一次像是绕棱边旋转2a角而形成的；旋转方向由第一反射面第二反射面。（1.5分）（3）双面镜有两个连续一次成像。a=90°时，两个一次成像重合。（1.5分）6什么是光的衍射现象？如何解释光的衍射现象？3什么是齐明点，对于单个折射面，有哪几个点是齐明点。答：（1）在单色点光源和屏幕间放置一个中间开有圆孔的不透明屏，对投影边缘作严格检查后发现，光线偏离了直线传播，且产生了一些亮暗相间的条纹，该现象称为光的衍射。（2分）（2）惠更斯菲涅耳原理。惠更斯原理：波面上的每一点都可以看作为一个发出球面子波的次级扰动中心，在后一个时刻这些子波的包络面就是新的波面。（2分）菲涅耳原理：基于光的干涉原理，考虑到惠更斯子波来自同一光源它们应该是相干的。（2分）将菲涅耳的“子波相干叠加”思想补充到惠更斯原理，称为惠更斯-菲涅耳原理。答：对于单个折射球面，不产生球差的共轭点成为齐明点。（2分） (1) L0，此时亦有L=0，b1。即物点和像点均位于球面顶点。（1分） (2) sinI-sinI=0，即II0。表示物点和像点均位于球面的曲率中心，或者说，LL=r，垂轴放大倍率。（1分）(3) sinI-sinU=0，即I=U。（2分）7写出平面电磁波的波动方程，平面电磁波的性质。10作图并说明入瞳为有限大小时，视场光阑对成像空间的限制，指出各区域渐晕系数的变化规律。（8分）密封线学院班级学号姓名答：（1.5分） 电磁波是横波（1.5分） 、互成右手螺旋系（1.5分） 和同相位（1.5分）答：作图（2分）成像性质可分为三个区域：aAB1为半径的圆所有进入入瞳的光束全部参与成像；渐晕系数为0。（2分）bB1B2环形区每一点已不能用充满全部的入瞳光束成像，即产生渐晕现象，离轴越远越大； B1B2渐晕系数为：00.5；（2分）cB2B3环形区 B2B3渐晕系数为：0.51.0。（2分）8下图是根据菲涅耳公式画出的相对折射率n=1.5时，rs、ts、rp、tp随入射角1的变化关系。请指出：（1）图中发生全偏振时，1的位置，应满足的条件。（2）写出发生半波损失的1的值。（3）画出反射波（s波和p波）的相位随入射角1的变化规律。0102030405060708090-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81tstprsrpr, tq1答：（1）如图所示（1分）（1分）（2）1=0或90°（2分）（3）（1分）（1分）11图中有二组光组，、，、分别是光组1，光组2的物方和像方焦点，请用图解法画出二光组组合后的像方主点、焦点的位置。 (保留辅助光线) （10分）得分光组1光组2F1F2F1F2H11H1H2H2HF二、作图题（共22分）答：第条光路 （2分） 第条光路 （2分）9下图是格兰-汤姆逊（Glan-Thompson）棱镜，它由两块方解石直角棱镜沿斜面相对胶合而成（胶合剂折射率no>ng>ne），光轴取向垂直于图面并相互平行。如图所示，当光线垂直入射到棱镜端面时，试定性画出两条出射光线。（4分）答: （1）第条光线 （各1分）（2）第条光线 （各1分）（3）F、H（各2分）得分密封线学院班级学号姓名三、计算题（共30分）13由已知焦距分别为mm，mm的两个薄透镜组成的光学系统置于空气中，对一实物成一放大4倍的实像，并且第一透镜的放大率b12´，试求：（1）两透镜的间隔；（2）物像之间的距离；（3）保持物面位置不变，移动第一透镜至何处时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像？（16分）12一个直径为200mm的玻璃球，折射率为1.5。球内有两个小气泡，看上去一个恰好在球心，另一个从最近的方向去看，在球表面和中心的中间，求两气泡的实际位置。若从另一侧看，则两气泡的位置在何处？（14分）AABB解：（1）对于第一个透镜有：Þ （2分） （2分）由上两式可得： （1分）（2）对于第二个透镜有：为实像， l2>0，因此有两种可能由Þ，则a.b. （2分） （2分）Þ（舍去）Þmm （2分）Þ（mm）(mm)（3）物像间距离：mm （2分）（4）移动透镜后 （2分）求得：d=0 当两透镜重合时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像。（1分）解：（1）根据物像位置公式： （2分）球心处的气泡：代入上式， （2分）Þ （2分）也就是说球心处的气泡物像位置相同。（2）球表面和中心中间的气泡：代入上式，（1分）Þ （2分）距离球心的位置为： 100-6040mm （1分）（3）球心处的气泡仍在原位置。（4）球表面和中心中间的气泡：，（2分）Þmm （2分）位于球表面右侧175mm处。可能用到的公式：，。专心-专注-专业