1、写出会聚和发散球面波的表达式。 答：
2、光波干涉相干条件是什么？
答：在两个（或多个）光波叠加的区域，形成稳定的光强分布所需满足的条件。具体说要满足三个条件，即（1）叠加光波的频率相同；（2）振动方向相同；（3）相位差恒定。
3、试比较F-P 标准具和光栅分光特性的异同
答：相同点：两者都具有分辨和测量波长相差非常小的两条谱线的波长差的能力。分辨本领具有相同的表达式：A=mN.
不同点：
1、原理不同：F-P 标准具应用的是多光束干涉的原理；光栅应用的是多缝衍射原理
2、分辨本领：F-P 标准具A=mN 中，起决定作用的是干涉级次m ，级次越高A 越大；光栅分辨本领A=mN 中，起决定作用的是光栅的缝数，缝数N 越大，A 越大。
3、自由光谱区不同：F-P 标准具的自由光谱区为：h
22
λλ=?，由于一般h 较大，所以自
由光谱区较小。光栅的自由区为m
λ
λ=
?，由于光谱使用的级次m 很小，所以自由光谱区较大。
二、．一平面电磁波可以表示为,0)],(102cos[2,014
=-?==z y x E t c
z
E E π ，求：（1）该电
磁波的频率，波长，振幅和原点的初相位。（2）波的传播方向和点矢量的振动方向。（3）相应的B 表达示。（10分）
解:（1）求)cos(wt kz A E -= 知
14102?=πw 1410=?v Hz
k=)(10310
/10
26
14
14
m c c -?==
??λπ A=2 0=? B=E V
E =
εμ （2）沿z 方向传播 电矢量沿y 方向振动 （3）0=By ))(102cos(214
t c
z Bx -?=π 0=z B
三、设平板的厚度和折射率分别为h=2mm 和n=1.5，入射光波长λ=600nm ，试计算其等倾圆条纹中心的干涉级数及由中心向外第10个亮纹的角半径和干涉级数。
解:由题意,存在半波损失,设中心级次为m,所以:
λλ
m nh =+
=?2
2 得
5.10000=m 中央为暗纹.
)
exp(),
exp(ikr r
A
E ikr r A E -＝会聚的球面波：＝发散的球面波：
由 q N h
n N +-=
11λ
θ 得 110θ=0.065 rad
由于等倾干涉条纹是中央级次最高,所以由中心向外第10个亮纹的干涉级次为9991级 五、 白光（400～800nm ）正入射到500条/mm 的光栅上，（1）求其一级衍射条
纹散开的角度；（2）若光栅后放置f=1m 的透镜，求800nm 附近波长差为0.1nm 的两光波的一级衍射条纹在光屏上分开的距离；（3）若此光栅宽3cm ，在800nm 附近波长差为0.05nm 的光波能用此光栅的一级衍射条纹将它们分辨出来吗？为什么？ (15)
2）nm
l d m f d d f d dl 05.0101.0916.0500
1
11000cos ..6
=????=?→==－θλθλ 3） 故不能分辨出来
＝＝需要的分辨本领：分辨本领150001600005
.080015000
500130
1>?==?==?=
λλλ
λA mN A 七、有3N 条平行狭缝构成的衍射屏，缝宽相同都是b ，缝间不透明部分的宽度做周期性变化：b,b,3b ，b,b,3b,…如图所示，求衍射屏的夫琅和费衍射强度分布。（10分）
解：:先将每3条缝看作一个整体,构成一个光栅.该光栅的光栅常数为8b,,缝
026
2220
1611104
.1258.234.05001/10*800sin 54.112.05001/10*400sin =?=→===
==→====--θθλλθθλλθd d m d d m
数为N,先可求出多光束干涉因子: 2
2sin 2/sin ????
?
?
??δδN ,其中θλ
π
δsin 16b =
,然后,再来求具体的构成光栅的每一个因子,是一个三缝衍射，三缝光栅常数为2b,缝宽
为b,所以,双缝的光强度表达示为: 2
202sin 2/3sin sin ?
??
?
??
?
?''?
?
? ??=δδααI I 其中, θλπαsin b =
,θλ
π
δsin 4b =' 所以:总的光强度表达式为: 2
2
02sin 2/3sin sin ?
?
?
?
??
?
?''?
?? ??=δδααI I 2
2sin 2/sin ?????
?
??δδN 其中:
θλπαsin b =
,θλπδsin 4b =',16sin b π
δθλ
= e 光
光轴
光学练习题 一、 选择题 11. 如图所示，用厚度为d 、折射率分别为n 1和n 2 (n 1＜n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占 据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3 (B) 1 23n n -λ (C) λ2 (D) 1 22n n -λ 17. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一片厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片的折射率均为n , d 1＞d 2, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距减小 (B) 条纹间距增大 (C) 整个条纹向上移动 (D) 整个条纹向下移动 18. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距增大 (B) 整个干涉条纹将向上移动 (C) 条纹间距减小 (D) 整个干涉条纹将向 下移动 26. 如图(a)所示，一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈尖，用波长λ＝500nm(1nm = 10-9m)弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切．则工件的上表面缺陷是 [ ] (A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm (B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm 43. 光波的衍射现象没有声波显著, 这是由于 [ ] (A) 光波是电磁波, 声波是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光是有颜色的 (D) 光的波长比声波小得多 53. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝K 沿垂直光的入射光(x 轴)方向稍微 平移，则 [ ] (A) 衍射条纹移动，条纹宽度不变 (B) 衍射条纹移动，条纹宽度变动 (C) 衍射条纹中心不动，条纹变宽 (D) 衍射条纹不动，条纹宽度不变 K S 1 L L x a E f
物理光学期末考试总结 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑
线偏振光的方位角：线偏振光的振动面与入射面间的夹角称为线偏振光的方位角。 相干时间：⑴光源发出的一个光波列所用的平均时间⑵指光源发出的光波列被一分为二再合二为一时能产生干涉的最大时间差<答对1，2个中的一个即可）(2分>⑶相干时间越大，单色性越好。(1分> 相干长度：⑴指光源发出的光波列的平均长度⑵光源发出的光波列被一分为二，再合二为一时能产生干涉的最大光称差<答对1，2中的一个即可）(2分>⑶是光源单色性的标志(1分>b5E2RGbCAP 惠更斯——菲涅耳原理：任一时刻，波前上的每一点都可看成是新的子波波源，下一时刻的波前就是这些子波的公切面<包络面）。(1分>后来，菲涅耳考虑到惠更斯原理中诸子波既然来自同一波前，它们必定是相干的，因此求出诸子波的干涉效应，也就得出新波前的强度分布了，所以一般把惠更斯原理加干涉原理称为惠更斯——菲涅耳原理。(1分>p1EanqFDPw 夫朗和菲衍射：当光源和衍射物之间的距离和衍射物与观察屏之间距离二者均为无限远时的衍射称为菲涅耳衍射。 菲涅耳衍射：当光源和衍射物之间的距离和衍射物与观察屏之间距 离二者至少有一个是有限的衍射称为菲涅耳衍射。< 没答至少扣一分）DXDiTa9E3d 晶体的磁光效应：媒质因磁场而引起的折射率变化，称为磁光效应。
晶体的电光效应：媒质因电场而引起的折射率变化，称为电光效应。 半波损失：在小角度入射(1分>或掠入射(1分>两种情况下，光波由折射率小的媒质<光疏媒质）进入折射率大的媒质<光密媒质）时，反射光和入射光的振动方向相反，这种现象通常称为“半波损失”。(1分>RTCrpUDGiT 寻常光：Eo∥Do ，lso∥lko (1分>；即折射率与lk方向无关，与各向同性媒质中光传播情况一样(2分>，故称为“寻常 光”5PCzVD7HxA 非寻常光：一般情况下Ee不平行于 De(1分>，lke不平行于lse(1分>，折射率随lk的方向改变，与各方向同性媒质中光传播情况不同，故称为“非寻常光”。(1分>jLBHrnAILg 等厚干涉：各相干光均以同样的角度入射于薄膜(1分>，入射角θo 不变(1分>，改变膜厚度，这时每个干涉条纹对应的是同一个厚度的光干涉的结果。(1分>xHAQX74J0X 等倾干涉：指薄膜<一般板的厚度很小时，均称为薄膜）厚度处处相同(1分>，两光束以各种角度入射时产生的一组干涉条纹(2分>。LDAYtRyKfE 干涉条纹的半宽度：在透射光的情况下，半宽度是指透射光强度下降到其峰值的一半时所对应的位相变化量 圆偏振光：电矢量E的端点所描述的轨迹是一个圆(1分>：即在任一时刻，沿波传播方向上，空间各点E矢量末端在x,y平面上的投
光学复习题 1. （1）单缝被氦氖激光器产生的激光 (波长为632.8 nm)垂直照射，所得夫琅禾费衍射图样的中央明纹宽度为6.3mm ，已知屏前透镜焦距 f = 50 cm ，求单缝的宽度。 （2）在白色光形成的单缝衍射条纹中，某波长的光的第三级明条纹和黄色光（波长为 589 nm ）的第二级明条纹相重合。求该光波的波长。 解： （1） 中央明纹的宽度为 得f l a 02λ = 已知数值λ=632.8 nm ，l 0 =6.3mm ，f = 50 cm 代入 得 （2）根据单缝衍射明纹条件 k =1,2,3,… 则由题意知： 代入上式得 02l f a =λmm a 1.0=sin (21) 2a k λ?=±+ 13k =22k =2589λ=nm 155894217nm nm λ?==1212(21)(21)22k k λλ+=+
2. 在杨氏干涉实验中，光波波长λ=632.8nm ，双缝间距为 1.00mm ，缝至屏幕的距离100cm ，求(1)整个装置在空气中，屏幕上相邻暗条纹的间距；(2)整个装置在水(n =1.33)中，屏幕上明条纹的宽度；(3) 装置在空气中，但其中一条狭缝用一厚度为31060.6-?=e cm 的透明薄片覆盖，结果原来的零级明纹变为第7级明纹，薄膜的折射率n 为多少？ 解：(1) 条纹间距λd D x =? 将d =1.00mm ，D =100cm=1000 mm ，λ=632.8nm 代入上式，得 mm nm d D x 633.01033.65=?==?λ （2） 这时波长为n n λ λ= ，将数值代入，得 mm dn D x 476.0==?λ （3）(n - 1)e = 7 λ 067.117=+=e n λ （此题有其他的解法，可酌情按步给分） 3. 让自然光通过两个偏振化方向相交o 60的偏振片，透射光强为1I ，今在这两个偏振片之间插入另一偏振片，它的方向与前两个偏振片均成o 30角，则透射光强为多少？ 解： 设自然光的光强为0I 三偏振片为A 、B 、C 。在未插入偏振片C 之前，自然光 通过偏振片A 后的光强为0 21 I I A =。 根据马吕斯定律，在通过偏振片B 的光强为 2201 110028cos cos 60A I I I I α=== 在偏振片A 、B 之间插入偏振片C 偏后，自然光通过偏振片A 后的光强仍是 021 I ，在通过偏振片c 之后得光强为 08302021 230cos cos I I I I A c =='=α
一、光的直线传播、光速练习题 一、选择题 1.下列说法中正确的是（） A.光总是沿直线传播 B.光在同一种介质中总是沿直线传播 C.光在同一种均匀介质中总是沿直线传播 D.小孔成像是光沿直线传播形成的 2.下列关于光线的说法正确的是( ) A.光源能射出无数条光线 B.光线实际上是不存在的 C.光线就是很细的光束 D.光线是用来表示光传播方向的直线 3.一工棚的油毡屋顶上有一个小孔，太阳光通过它后落在地面上形成一个圆形光斑，这一现象表明( ) A.小孔的形状一定是圆的 B.太阳的形状是圆的 C.地面上的光斑是太阳的像 D.光是沿直线传播的 4.如果一个小发光体发出两条光线，根据这两条光线反向延长线的交点，可以确定( ) A.发光体的体积 B.发光体的位置 C.发光体的大小 D.发光体的面积 5.无影灯是由多个大面积光源组合而成的，下列关于照明效果的说法中正确的是（） A.无影灯没有影子 B.无影灯有本影 C.无影灯没有本影 D.无影灯没有半影 不透明体遮住光源时，如果光源是比较大的发光体，所产生的影子就有两部分，完全暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影 6．太阳光垂直照射到一很小的正方形小孔上，则在地面上产生光点的形状是( ) A．圆形的B．正方形的 C．不规则的D．成条形的 7．下列关于光的说法中，正确的是( ) A．光总是沿直线传播的B．光的传播速度是3×108 m/s C．萤火虫不是光源D．以上说法均不对 二、填空题 9．在射击时，瞄准的要领是“三点一线”，这是利用____的原理，光在____中传播的速度最大．排纵队时，如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以用____来解释． 10.身高1.6m的人以1m/s的速度沿直线向路灯下走去，在某一时刻，人影长1.8m，经2s，影长变为1.3m，这盏路灯的高度应是___m。 11.在阳光下，测得操场上旗杆的影长是3.5m。同时测得身高1.5m同学的影子长度是0.5m。由此可以算出旗杆的高度是__ _m。 二、光的反射、平面镜练习题 一、选择题 1.关于光的反射，正确的说法是（） A.反射定律只适用于平面镜反射 B.漫反射不遵循反射定律 C.如果甲从平面镜中能看到乙的眼睛，那么乙也一定能通过平面镜看到甲的眼睛 D.反射角是指反射线和界面的夹角 2.平面镜成像的特点是( ) A.像位于镜后，是正立的虚像 B.镜后的像距等于镜前的物距 C.像的大小跟物体的大小相等 D.像的颜色与物体的颜色相同 3.如图1两平面镜互成直角，入射光线AB经过两次反射后的反射光线为CD，现以两平面镜的交线为轴，将两平面镜同向旋转15°,在入射光方向不变的情况下，反射光成为C′D′，则C′D′与CD关系为( )
本复习资料专门针对中北大学五院《物理光学与应用光学》石顺祥版教材，共有选择、填空、简答、证明、计算五个部分组成，经验证命中率很高，80分左右，不过要注意，证明题可能变成计算题，填空题变成选择题。 1-1： 8 610) (2)y t E i e++? =-+ 方程：y= y+= 方向向量：一个可以表示直线斜率的向量，这个向量就是方向向量。 Ax+By+C=0：若A、B不全为零，其方向向量：（- B，A）。 8 610) (2)y t E i e++? =-+ ) ( r k E E?- - =t i eω) ( r k E E?- =t i eω) ( r k E E?+ - =t i eω) ( r k E E?+ =t i eω 1-3 试确定下列各组光波表达式所代表的偏振态及取向 ①E x=E0sin(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz) ②E x= E0cos(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz+π/4) ③E x= E0sin(ωt-kz), E y=-E0sin(ωt-kz) E x=E0sin(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz) 相位差π/2，E x=E y，圆。讨论xy平面的偏振情况 t=0时：合成矢量？ t=T/4时：合成矢量？ 右圆 E x= E0cos(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz+π/4) 相位差π/4，椭圆。 t=0时：合成矢量？ t=T/4时：合成矢量？ 右椭圆，长半轴方向45o 见p25页。
E x = E 0sin(ωt -kz ), E y =-E 0sin(ωt -kz ) 相位差0，直线。y =-x 方向向量：（-1，1） 1-4：两光波的振动方向相同，它们的合成光矢量为： 1268+=10[cos cos()] 10102 10[cos(53.13)cos sin(53.13)sin ]10cos(53.13)t t t t t π ωωωωω+-=?+?=?-E E 1-5：+=cos()cos()4x y iA kz t jA kz t π ωω-+--E =E E ;因此有： =,4 y x π ???=-- =, =ox oy E A A E , tan 1,α= 得到： tan 2tan(2)cos ,,4 π ψα?ψ== sin 2sin(2)sin ,,8 π χα?χ==- 222tan()0.4142,2,8b a b A a π-=-≈-+= 得到： 2220.17162, 1.31,0.5412a a A a A b A +===。 1-8：（2）解：g dv v v k dk =+，g dv dv d dv v dk d dk d ωωω==，g g dv dv v v k v kv dk d ω =+=+ g g dv v kv v d ω-=，11g v v v dv dv k d v d ωωω == -- ，v =，3 2()()2r r r r c dv d εμεμ-=- 2 2() /[1]()()211[1]22r r r r g r r r r r r r r r r r r c d v v c v v dv d d d v v d d d εμεμωωεμεμωωεμεμωωεμωεμω ====+-++ 1-11 一左旋圆偏振光，以50o角入射到空气-玻璃分界面上，见下图，试求反射光和透射光的偏振态
大学物理—光学习题
光学： 1．等厚薄膜干涉中，当反射光干涉增强时必有透射光干涉减弱；…..（）2．单缝衍射中，如以白光入射，则在中央明纹两侧由里到外依次为由红到紫。………………………………………………………………………….….（） 3.可以采取减小双缝间距的办法增大双缝干涉条纹的间距。（） 4.两束光产生相干叠加的条件相位差相同，频率相同，振动方向相同。 （） 5、增大天文望远镜物镜的孔径主要是为了有效地提高其成像的放大率。 （） 6、自然光射入各向异性晶体时一定会发生双折射现象。（） 7、从水面、柏油路面等反射的光通常都是部分偏振光。（） 8、在夫琅和费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹对应的衍射角变大。（） 9.在单缝衍射中，将透镜沿垂直于透镜光轴稍微向上移动时，则观察屏上的衍 射图样会移动。（） 10. 若以相位的变化相同为条件, 光在折射率为n 的介质中传播L距离,相当于光在真空中传播的距离为nL。（） 2. 为了使双缝干涉的条纹间距变大，可以采取的方法是 [ ] A. 使屏靠近双缝； C. 使两缝的间距变小； C. 使两缝的宽度稍微变小； D. 改用波长较小的单色光源。 3. 一束平行的自然光以60度的入射角由空气入射到平行玻璃表面上，反射光 成为完全线偏振光，则知 [ ] A 折射光的折射角为30度，玻璃的折射率为1.73 B 折射光的折射角为60度，玻璃的折射率为1.73 C 折射光的折射角为30度，玻璃的折射率为1.50
D 折射光的折射角为60度，玻璃的折射率为1.50 4．波长为λ的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍 射角为30°，则缝宽的大小为 [ ] λ= a A . 2 .λ=a B λ2.=a C λ3.=a D 5. 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片，若以此入 射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射 光束中自然光与线偏振光的光强比值为 [ ] A. 1／2 B. 1／5 C. 1／3 D. 2／3 6、在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为6a λ=的 单缝上，对应于衍射角为30O 的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 A.2 个； B.4个； C. 6个； D.8个 8、在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 （ ） A. 使屏靠近双缝； B. 改用波长较小的单色光； C. 把缝的宽度稍微调小些； D. 使两缝间距变小。 9、光的偏振现象证实了 （ ） A ．光具有波粒二象性； B ．光是电磁波； C ．光是横波； D ．光是纵波。
一、填空题（每小题3分，总共24分） 1.玻璃的折射率为n＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为_________；光 从玻璃射向空气时的布儒斯特角为_________。 2. 在双缝杨氏干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖，二者 的厚度均为e。波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相 干光的相位差为_________。 3. 如图所示，左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉 图中条纹弯曲处的凹凸情况是_________。 4. 在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上， 因而实际上不出现（即缺级），那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光 部分宽度b的关系为_________。 5. 波长为λ=600nm的单色光垂直入射于光栅常数d=1.8×10-4 cm的平面衍射光 栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为_________。 6.在双折射晶体内部，频率相同而光矢量的振动方向不同的线偏振光。①沿光轴 传播时，它们的传播速度是_______的；②沿垂直光轴传播时，它们的传播速度 是_______的。 7.对于观察屏轴上P0点，设光阑包含10个波带，让奇数波带通光，而偶数波带 不通光，则P0点的光强约为光阑不存在时的_________倍。 8. 光栅方程的普遍形式为________________。 二、简答题（每小题6分，总共36分） 1. 何谓复色波的群速度?何谓复色波的相速度?什么介质中复色波的群速度大于其相速度?什么介质中复色波的群速小于其相速度? 2.简述光波的相干条件。
3. 汽车两前灯相距1.2m ，设灯光波长为 λ=600nm ，人眼瞳孔直径为D =5mm 。试问：对迎面而来的汽车，离多远能分辨出两盏亮灯？ 4. 一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后，分解成o 光和e 光，传播速度快的是o 光还是e 光？为什么？ 5. 简述法拉第效应及其不可逆性。 6. 用散射理论解释蓝天的形成缘故。 三、透镜表面通常覆盖一层氟化镁（MgF 2）（n =1.38）透明薄膜，为的是利用干涉来降低玻璃（n =1.50）表面的反射，使波长为λ＝632.8nm 的激光毫不反射地透过。试问：覆盖层氟化镁至少需要多厚？（10分） 玻璃 MgF 2 入射光
物理光学练习题 一、选择题（每题2分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．物理老师在实验室用某种方法在长方形玻璃缸内配制了一些白糖水。两天后，同学们来到实验室上课，一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入白糖水，发现了一个奇特的现象：白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线，如图1所示。关于对这个现象的解释，同学们提出了以下猜想，其中能合理解释该现象的猜想是（） A．玻璃缸的折射作用 B．激光笔发出的光线未绝对平行 C．白糖水的密度不是均匀的，越深密度越大 D．激光笔发出的各种颜色的光发生了色散 2．某照相机镜头焦距为10cm，小刚用它来给自己的物理 小制作参展作品照相，当照相机正对作品从50cm处向 12cm处移动的过程中（） A．像变大，像距变大 B．像变大，像距变小 C．像先变小后变大，像距变大 D．像先变小后变大，像距变小 3．关于平面镜成像，下列说法正确的是（） A．物体越大，所成的像越大 B．物体越小，所成的像越大 C．物体离平面镜越近，所成的像越大 D．平面镜越大，所成的像越大 4．人的眼睛像一架照相机，物体经晶状体成像于视网膜上。对于近视眼患者而言，远处物体成像的位置和相应的矫正方式是（） A．像落在视网膜的前方，需配戴凸透镜矫正 B．像落在视网膜的前方，需配戴凹透镜矫正 C．像落在视网膜的后方，需配戴凸透镜矫正 D．像落在视网膜的后方，需配戴凹透镜矫正 5．历史上第一次尝试进行光速的测量，也是第一个把望远镜用于天文学研究的物理学家是（）A．伽利略 B．牛顿 C．焦耳 D．瓦特 6．目前城市的光污染越来越严重，白亮污染是较普遍的一类光污染。在强烈阳光照射下，许多建筑的玻璃幕墙、釉面瓷砖、磨光大理石等装饰材料，都能造成白亮污染。形成白亮污染的主要原因是（） A．光的直线传播 B．镜面反射 C．漫反射 D．光的折射 7．用放大镜观察彩色电视画面，你将看到排列有序的三色发光区域是（）A．红、绿、蓝 B．红、黄、蓝 C．红、黄、紫 D．黄、绿、紫 8．如图2是某人观察物体时，物体在眼球内成像示意图，则该人所患眼病和矫正时应配制的眼镜片分别是（） A．远视凹透 B．远视凸透镜
第九章 波动光学 9.1 在双缝干实验中，波长λ=500nm 的单色光入射在缝间距d=2×10-4 m 的双缝上，屏到双缝的距离为2m ，求： （1）每条明纹宽度；（2）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；（3）若用一厚度为e=6.6×10-6 m 的云母片覆盖其中一缝后，零级明纹移到原来的第7级明纹处；则云母片的折射率是多少？ 解：(1)Δχ =D d λ = 94 250010210--???m=5×10-3 m （2）中央明纹两侧的两条第10级明纹间距为 20Δχ=0.1m (3)由于e(n-1)=7λ,所以有 n=1+ 7e λ=1.53 9.2 某单色光照在缝间距为d=2.2×10-4 的杨氏双缝上，屏到双缝的距离为D=1.8m ，测出屏上20条明纹之间的距离为9.84×10-2 m ，则该单色光的波长是多少？ 解：因为Dy x d ?= 2209.8410x x m -=?=? 所以42 2.2109.8410601.320 1.8 m nm λ--???= =? 9.3 白光垂直照射到空气中一厚度e=380nm 的肥皂膜(n=1.33)上，在可见光的范围内400～760nm)，哪些波长的光在反射中增强？
解：由于光垂直入射，光程上有半波损失，即2ne+ 2 λ=k λ时，干涉加强。所以 λ= 421 ne k - 在可见光范围内，k=2时，λ=673.9nm k=3时, λ=404.3nm 9.4 如题图9.4所示，在双缝实验中入射光的波长为550nm ，用一厚度为e=2.85×10-4 cm 的透明薄片盖住1S 缝，发现中央明纹移动3个条纹，向上移至1S 。试求：透明薄片的折射率。 解：当用透明薄片盖住1S 缝，以单色光照射时，经1S 缝的光程，在相同的几何路程下增加了，于是原光程差的中央明纹位置从O 点向上移动，其他条纹随之平动，但条纹宽度不变。依题意，图中'O 为中央明纹的位置，加透明薄片后，①光路的光程为 11(1)r e ne r n e -+=+-；②光路的光程为2r 。因为点是中央明条纹的 位置，其光程差为零，所以有21[(1)]0r r n e δ=-+-=，即 21(1)r r n e -=- ⑴ 在不加透明薄片时，出现中央明条纹的条件为 21r r k λ -=
物理光学复习要点 第一章 光的电磁理论 一、电磁理论 1.光是电磁波，具有波动和粒子的两重性质，称为波粒二象性。 2.物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。 3.Maxwell 方程组：积分形式、微分形式 4.物质方程： 5.波动方程 6. 介质的折射率：c n υ==≈7.边值关系：21212121 ()0()0()0()0n E E n H H n D D n B B ??-=??-=???-=???-=? 8.波（阵）面：将某一时刻振动相位相同的点连接起来，组成的曲面叫波阵面 9.波长：简谐波具有空间周期性，波形变化一个周期时波在空间传播的距离称为波的空间周期，一维简谐波的空间周期为波的波长；即为λ，具有长度的量纲L 。 10.空间频率：空间周期即波长的倒数称为空间频率；f=1/λ 11.空间角频率：k =±2πf ，在数值上等于空间频率的2π倍，所以也称为传播数，k 的符号表示一维波的传播方向，当k >0时，表示波沿着+z 的方向传播；当k <0时，表示波沿着-z 的方向传播。 12.时间参量与空间参量的关系为：k ωυ= 13. 坡印廷矢量 t B E ??-=?? ρ=??D 0=??B t D J H ??+=?? ??????-=?A C s d t B l d E ?????=?V A dv s d D ρ 0=???A s d B ??????+=?A C ds t D J l d H )( B H μ1= E D ε=E J σ=222t E E ??=? με222t B B ??=? με22221E E t υ??=? 22221H H t υ??=? μευ1=21E EB uv S μεμ===B E S ?=μ1
1、 光源是 的物体，常见的光源有 2、 光在真空中的光速是 km /s ,合 m /s 。 3、 光在不同的介质中速度是不同的： _ v 空气 v 水 v 玻璃。 4、 白光经三棱镜分解后，形成： 七色按 序排列的彩色光带叫光谱。这说明 不是单色光。 5、 红外线和紫外线 6、 色光的三基色是：红、 —、蓝。颜料的三原色是：品红、 —、蓝。 不透明体的颜色由它反射的色光决定，透明体的颜色由它透过的色 7、 光在同种均匀介质中沿 直线传播。 8、 光在传播途径中斜射到不同或不均匀介质表面会发生反射和折射。 1、 光的反射定律:反射光和入射光及法线在同一平面内，反射光和入射光分居 于 的两侧，反射角 入射角。 2、 镜面反射和漫反射：都遵循光的反射定律。 3、 平面镜成像：成的是 像，像与物体到镜面的距离相等，成像特点简记为: 成 大的、 立的、对称的、 像。 4、 平面镜应用：潜望镜、穿衣镜、自行车尾灯等。 5、 凸面镜：能使平行光线发散，应用：汽车后视镜、街头转角处的反光镜等。 凹面镜：能使平行光线 ，应用：太阳灶、牙医的头镜、手电筒的反光装 置等。 6、 反射光路可逆。 1、 光的折射定律：折射光和入射光及法线在同一平面内，折射光和 分居于 两侧，从空气斜射入其它介质时：折射角 入 射角，从其它介质斜射入空气时：折射角 入射 角。 2、 不经光学仪器的自然的折射现象所成的像，一般为虚像。如：岸上观鱼、 池水“变 、水中的筷子“弯折”、海市蜃楼等，人所见都是虚像。 3、 折射光路可逆。 4、 凸透镜、凹透镜等光学仪器都是应用光的折射原理磨制成的。 1、 中间 _边缘 ________________________________ 的透镜叫凸透镜，它对光线有 __________作用 2、 凸透镜的几个要素：主光轴、光心 ____________ 0、 F 、 f 、 （物距u : ,像距v : _____________________ 。） 3、 中间 _边缘 ________________________________ 的透镜叫凹透镜，它对光线有 __________作用。 4、 透镜的三条特殊光线： _________________ （1）过光心的光线 ， （2） 过焦点的光线 ， （3） .平行于主光轴的光线 。 5、 凸透镜成像原理：光的折射。 6、 凸透镜成像的规律和应用。 、知识结构: 《光 学》 光的基本知识 光 的反射
物理光学期末复习总结
物理光学期末复习总结 名词解释： 1 全反射：光从光密射向光疏，且入射角大于临界角时，光线全部返回光密介质中的现象。 2 折射定律： ①折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内。 ②折射角的正弦与入射角的正弦之比与 入射角大小无关，仅由两种介质的性质决定。''sin sin I n I n 3 瑞利判据：①两个波长的亮纹只有当他们的合强度曲线中央极小值低于两边极大值的81%时才能分辨。 ②把一个点物衍射图样的中央极大与近旁 另一点物衍射图样的第一极小重合，作 为光学系统的分辨极限，并认为此时系 统恰好可以分辨开两物点。 4 干涉：在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的
振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形 成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象。 5 衍射：当入射光波波面受到限制之后，将会背离原来的几何传播路径，并呈现光强不均匀分布的现象。 6 倏逝波：当发生全发射现象时，在第二介质表面流动的光波。 7 光拍现象：一种光强随时间时大时小变化的现象。 8 相干光束会聚角：到达干涉场上某点的两条相干光线间的夹角。 9 干涉孔径角：到达干涉场某点的两条相干光线从实际光源发出时的夹角。 10 缺级现象：当干涉因子的某级主极大值刚好与衍射 因子的某级极小值重合，这些极大值就被 调制为零，对应级次的主极大值就消失 了，这一现象叫缺级现象。
11 坡印亭矢量（辐射强度矢量）：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积内电磁能量的大小。 12 相干长度：对光谱宽度λ?的光源而言，能够发生干涉的最大光程差。 13 发光强度（Ⅰ）：辐射强度矢量的时间平均值 14 全偏振现象：当入射光为自然光且入射角满足 122πθθ+=，0P ρ=，即反射光中只有S 波， 没有P 波，发生全偏振现象。 15 布儒斯特角：发生全偏振现象时的入射角，记为B θ，2 1tan B n n θ=。 16 马吕斯定律：从起偏器出射的光通过一检偏器，则透过两偏振器后的光强I 随两器件透光轴的夹角θ而 变化，即20cos I I θ= 17 双折射：一束光射入各项异性介质中分成两束的现象。
大学物理光学练习题及答案
光学练习题 一、 选择题 11. 如图所示，用厚度为d 、折射率分别为n 1和n 2 (n 1＜n 2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝, 若入射光的波 长为, 此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占据, 则该介质的厚度为 [ ] (A) λ3 (B) 1 2 3n n -λ (C) λ 2 (D) 1 22n n -λ 17. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片厚度为d 1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住; 再用一片 厚度为d 2的透光云母片将下面一个缝挡住, 两云母片的折射率均为n , d 1＞d 2, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距减小 (B) 条纹间距增大 (C) 整个条纹向上移动 (D) 整个条纹向下移动 18. 如图所示，在杨氏双缝实验中, 若用一片能透光的云母片将双缝装置中的上面一个缝盖住, 干涉条纹的变化情况是 [ ] (A) 条纹间距增大 (B) 整个干涉条纹将向上移动 (C) 条纹间距减小 (D) 整个干涉条纹 将向下移动 26. 如图(a)所示，一光学平板玻璃A 与待测工件B 之间形成空气劈500nm(1nm = 10-9m)的单色 光垂直照射．看到的反射光的 干涉条纹如图(b)所示．有些条 纹弯曲部分的顶点恰好与其
右边条纹的直线部分的切线相切．则工件的上表面缺陷是 [ ] (A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm (B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm (C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm (D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm 43. 光波的衍射现象没有声波显著, 这是由于 [ ] (A) 光波是电磁波, 声波是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光是有颜色的 (D) 光的波 长比声波小得多 53. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝K 沿垂直光的入射光(x 轴)方向稍微平移， 则 [ ] (A) 衍射条纹移动，条纹宽度不变 (B) 衍射条纹移动，条纹宽度变动 (C) 衍射条纹中心不动，条纹变宽 (D) 衍射条纹不动，条纹宽度不变 54. 在图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，将单缝宽度 a 稍稍变宽，同时使单缝沿x 轴正向作微小移动，则屏幕E 的中央衍射条纹将 K S 1 L L x a E f K S 1 L L x a E f
1.何谓半波损失？ 当平面波在接近正入射或掠入射下从光疏介质与光密介质的分界面反射时，反射光振动相对于入射光振动发生了π位相跃变。通常把反射时发生的π位相跃变称为“半波损失”。 2. 天空呈现浅蓝色，而旭日和夕阳呈现红色的原因是什么？ 太阳白光被大气瑞利散射，瑞利散射光强与波长的四次方成反比．短波长的散射光强强于长波长的散射光强，因此天空呈现浅蓝色．旭日和夕阳的光线入射到地球上时经历更厚的大气层，短波长的光波被大量散射，因此看起来呈现红色． 3.简述波带片和透镜有何区别与联系？ 波带片与透镜都有聚光作用。 ? ?(1) 波带片：焦距不是单值的，因此一平行光入射到这种波带片上，在许多位置都会出现亮点，有一系列虚焦点，成像时在像点周围会形成一些亮暗相间的同心环。 ? ?(2) 透镜：焦距是单值的，因此一平行光入射到透镜上只有一个亮点，成像时也只是一个亮点。 4.牛顿环与等倾干涉条纹有何异同？实验中如何区分这两种干涉图样？（1）相同点 i 干涉条纹都是同心圆环 ii 等倾干涉：条纹越向边缘环的半径越大，条纹越密 等厚干涉：越向外条纹越密 （2）不同点：
i 等倾干涉：h固定、θ=0的是中央条纹，光程差和干涉级次最大；当环半径增大时，对应θ增大，D减小，干涉级次减小． ii等厚干涉：环的半径增大时，干涉级次和光程差都在增大．(3)实验区别的方法，可以采用改变h值的方法(用手压h减小，反之h 增大)． ? ?等倾干涉：当h变小时，环向中心收缩． ? ?等厚干涉：当h变小时．环向外扩张. 5.简述辐射强度矢量的定义，并写出其表达式。 辐射强度矢量S，矢量的大小等于单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的电磁能量，矢量的方向取能量的流动方向。 S= （E×B） S的方向是电磁场的传播方向，并且传播方向、E的方向和B的方向三者互相垂直，组成右手螺旋系统。 6.简述光波的相干条件。 相干光波的光矢量振动方向相同，频率相同，位相差恒定。 7.在大风天和雾天，为了避免和对面来的车相碰，汽车必须打开雾灯，请解释雾灯为什么是橘红色的？ 大风天和雾天时，空气中飘浮很多尘埃和雾滴，其线度大小恰使光发生瑞利散射。根据瑞利散射定律光强与波长的四次方成反比，波长愈短的光愈容易被这些微粒散射掉。为了使光线能透过这些微粒传得远一些，汽车上的信号灯，必须选用波长偏长的光。橘红色光的波长较长，因此雾灯采用橘红色光。 8.何谓爱里斑及瑞利判据
《物理光学》期末试卷B 答案一、判断题（每题2分） 1、（×）； 2、（√）； 3、（√）； 4、（×）； 5、（√） 二、选择题（每题3分） 6、D ； 7、A ； 8、B ； 9、B ；10、D 三、填空题（每题3分） 11、否 （1分）；是（2分）。 12、1。 13、0.0327mm 。 14、圆偏振光（1分）；线偏振光（1分）；椭圆偏振光（1分）。 15、相同（1分）；不同（2分） 四、计算题 16、解：该光的频率为：151411 105102 f Hz Hz T ==?=?……3分 介质中波长为：710.65 3.910v T c m f λ-=?=?=?……2分 介质折射率为：1 1.5380.65 c n v ===……3分 17、解：①由布儒斯特定律得：21arctan n i n =……2分 1.50arctan 48.4348261.33 o o '===……2分 ②若Ⅱ、Ⅲ界面的反射光是线偏振光，则必符合布儒斯特定律有： 32 tan n n θ=……1分 根据已知，Ⅱ、Ⅲ界面的入射角12tan cot n i n θ== ……1分 故，Ⅱ、Ⅲ界面不符合布儒斯特定律，反射光不是线偏振光。……2分
18、解：①欲使条纹从中心涌出，应远离2M '。……4分 2d N λ =……2分 600100300002nm =? =……2分 19、解：当5d a =时，第5级明纹刚好和衍射第一极小重合，此时衍射主极大内有9条明纹。 故，衍射主极大内要包含11级明纹，必有 5d a >。 当6d a =时，第6级明纹刚好和衍射第一极小重合，此时衍射主极大内有11条明纹。 若 6d a >，则衍射主极大内包含13条明纹。故6d a ≤。 因此，要满足题目条件必有65d a ≥>。 20、解：自由光谱范围（2分） m 10005.5m 10005.510 42)106328.0(261222 62 μλλλ----?=?=???===?nh m f 分辨本领（3分）7 6100.2981 .01981.0106328.097.004.021297.097.0'?=-?????=-??===?= -ππλλλR R nh mN mN A 角色散（3分） 82/362/310973.3) 106328.0(04.01sin 1?=?====-λλλθλλθnh nh d d 21、解：①sin sin m d m d λθλθ=?=……1分 1.0911cos rad Nd λ θθ?===……2分 A mN mnl λλ ===?……1分 1M
物理光学期末复习总结 名词解释： 1全反射：光从光密射向光疏，且入射角大于临界角时，光线全部返回光密介质中的现象。 2折射定律：①折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内。 ②折射角的正弦与入射角的正弦之比与入射角大小无关，仅由两种介质的性质决定。 sin I 'n sin I n' 3 瑞利判据：①两个波长的亮纹只有当他们的合强度曲线中央极小值低于两边极大值的81% 时才能分辨。 ②把一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一点物衍射图样的第一极小重合，作为光学系统 的分辨极限，并认为此时系统恰好可以分辨开两物点。 4干涉：在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象。 5衍射：当入射光波波面受到限制之后，将会背离原来的几何传播路径，并呈现光强不均匀分布的现象。 6倏逝波：当发生全发射现象时，在第二介质表面流动的光波。 7光拍现象：一种光强随时间时大时小变化的现象。 8相干光束会聚角：到达干涉场上某点的两条相干光线间的夹角。 9干涉孔径角：到达干涉场某点的两条相干光线从实际光源发出时的夹角。 10 缺级现象：当干涉因子的某级主极大值刚好与衍射因子的某级极小值重合，这些极大值就被调制为零， 对应级次的主极大值就消失了，这一现象叫缺级现象。 11 坡印亭矢量（辐射强度矢量）：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积内电磁能量的大小。 12 相干长度：对光谱宽度的光源而言，能够发生干涉的最大光程差。 13发光强度（Ⅰ）：辐射强度矢量的时间平均值 14全偏振现象：当入射光为自然光且入射角满足12，P0 ，即反射光中只有S 波，没有P 2
光学部分 一选择题 1. （3分，答C）在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 （A）传播的路程相等，走过的光程相等 （B）传播的路程相等，走过的光程不相等 （C）传播的路程不相等，走过的光程相等 （D）传播的路程不相等，走过的光程不相等 2.（3分，答案：B）在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹.若在两缝后放一个偏振片，则 (A) 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强. （B）干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱. （C）干涉条纹的间距变窄，但明纹的亮度减弱. （D）无干涉条纹. 3.（3分，答案：B）在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平面稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹 (A) 向下平移，且间距不变．(B) 向上平移，且间距不变． (C) 不移动，但间距改变．(D) 向上平移，且间距改变． 4. （3分，答案：B）如图，S1、S2是两个相干光源，和它们到P点的距离分别为r1和r2．路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P 垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的介质板，其余部分可看作真空，这两路径的光程差等于 (A) (r2 + n2t2)- (r1 + n1t1) (B) [r2 +(n2-1)t2)-r1 +(n1-1)t1] (C) (r2 -n2t2)- (r1 - n1t1) (D) n2t2 - n1t1 5.（3分，答案：C）单色平行光垂直照射在薄膜上, 经上下两表面反射的两束光发生干涉,如图所示,若薄膜的厚度为e , 且n1＜n2＞n3 ,λ1为入射光在n1 中的波长,则两束光的光程差为 (A) 2n2e(B) 2n2e－λ1 / (2 n1) 入射光 反射光1 n1 n2 n3 e 反射光2
1、写出会聚和发散球面波的表达式。 答： 2、光波干涉相干条件是什么？ 答：在两个（或多个）光波叠加的区域，形成稳定的光强分布所需满足的条件。具体说要满足三个条件，即（1）叠加光波的频率相同；（2）振动方向相同；（3）相位差恒定。 3、试比较F-P 标准具和光栅分光特性的异同 答：相同点：两者都具有分辨和测量波长相差非常小的两条谱线的波长差的能力。分辨本领具有相同的表达式：A=mN. 不同点： 1、原理不同：F-P 标准具应用的是多光束干涉的原理；光栅应用的是多缝衍射原理 2、分辨本领：F-P 标准具A=mN 中，起决定作用的是干涉级次m ，级次越高A 越大；光栅分辨本领A=mN 中，起决定作用的是光栅的缝数，缝数N 越大，A 越大。 3、自由光谱区不同：F-P 标准具的自由光谱区为：h 22 λλ=?，由于一般h 较大，所以自 由光谱区较小。光栅的自由区为m λ λ= ?，由于光谱使用的级次m 很小，所以自由光谱区较大。 二、．一平面电磁波可以表示为,0)],(102cos[2,014 =-?==z y x E t c z E E π ，求：（1）该电 磁波的频率，波长，振幅和原点的初相位。（2）波的传播方向和点矢量的振动方向。（3）相应的B 表达示。（10分） 解:（1）求)cos(wt kz A E -= 知 14102?=πw 1410=?v Hz k=)(10310 /10 26 14 14 m c c -?== ??λπ A=2 0=? B=E V E = εμ （2）沿z 方向传播 电矢量沿y 方向振动 （3）0=By ))(102cos(214 t c z Bx -?=π 0=z B 三、设平板的厚度和折射率分别为h=2mm 和n=1.5，入射光波长λ=600nm ，试计算其等倾圆条纹中心的干涉级数及由中心向外第10个亮纹的角半径和干涉级数。 解:由题意,存在半波损失,设中心级次为m,所以: λλ m nh =+ =?2 2 得 5.10000=m 中央为暗纹. ) exp(), exp(ikr r A E ikr r A E -＝会聚的球面波：＝发散的球面波：