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⎪∇ ⨯ E = -μ ∂t ⎪⎪∇ ⨯ H = J + ε ∂E ⎪∇ ⋅ E = J + ε ∂ ⎪ = -μ ⎝ ⎭ = -μ∇ (∇ ⋅ E ) = ∇ ⎪由 ∇ ⨯ ∇ ⨯ E = ∇ (∇⋅ E ) - ∇ E 可得：∂t⎛ ∂H ⎫= ∇ ⨯ J + ε ⎝ ⎭ = ∇ ⨯ J - εμ由 ∇ ⨯ ∇ ⨯ H = ∇ (∇⋅ H ) - ∇ H 可得：物理光学习题解答说明：本资料是 2010～2011 学年度第一学期光电学院中法 0801～0803 班的物理光学作业题， 配套书籍为竺子民主编、华中科技大学出版社 2009 年出版的《物理光学》。
助教刘昊在任课 老师王英的指导下从同学们的作业中选取优秀的解法，综合整理成为习题解答，因此这也是 各位同学的功劳。
本解答对于大部分的题目只做方向上的引导，列出公式，而略过具体计算。
如果同学们有任何疑问或发现解答错误，请发邮件至jy02760419@ （刘昊），在 此先行感谢。
1.2 写出存在电荷 ρ 和电流密度 J 的介质中的E 和 H 的波动方程。
解：麦克斯韦方程组可写为⎧ ∂H⎪⎨ ∂t ⎪ ρ ⎪⎪⎩∇ ⋅ H = 0根据上述麦克斯韦方程组，有∇ ⨯ ∇ ⨯ E = -μ∂ (∇ ⨯ H )∂t⎛ ρ ⎫⎝ ε ⎭2∇ 2 E - μ ∂J ∂t - εμ ∂2 E 2=∇ρε 根据麦克斯韦方程组有∇⨯∇⨯ H = ∇⨯ J + ε ∂ (∇ ⨯ E ) ∂t∂ -μ ⎪∂ ∂t∂ 2 H ∂t 22∇ 2 H + ∇ ⨯ J - εμ∂ 2 H∂t 2= 0∇ E - μ - εμ 2J 2E ⎪⎪ ∂∂⎪∇ 2 H + ∇ ⨯ J - εμ ∂ H = 0 ⎩ˆ ⎡ ⎛ （2）同时随时间和空间变化的场，如 E (t , z ) = xE 0 sin ⎢ω t - c ⎭⎥⎦ 证：（1）无源空间中，若场满足麦克斯韦方程组，则满足波动方程 ∇ E - εμ 随时间变化的场无空间变量， ∇ E = 0 。
物理光学小组作业课题：衍射及透镜焦点附近光场班级：成员：1. 衍射效应：（1） 概念：衍射（diffraction ），是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。
光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时，光会偏离直线传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布，这种光束偏离几何光学预计的直线传播的现象即称为衍射现象。
衍射三个要素：光源、衍射物体、观察屏（2） 现象：图 1.衍射模型简图（3） 特点：图 2.衍射现象图示①光束在衍射屏上的某一方位受到限制，则远处屏幕上的衍射强度就沿该方向扩展开来。
②若光孔线度越小，光束受限制得越厉害，则衍射范围越加弥漫。
理论上表明光孔横向线度ρ与衍射发散角Δθ之间存在反比关系：ρΔθ≈λ当光孔线度远远大于光波长λ时，衍射效应很不明显，近似于直线传播。
当光孔线度逐渐变小，衍射效应逐渐明显，在远处便出现亮暗分布的衍射图样。
当光孔线度小到可以同光波长相比拟时，衍射效应极为明显，衍射范围弥漫整个视场，过渡为散射情形。
（4）衍射类型：通常根据衍射系统中光源、衍射物体、观察屏三者相互距离的大小，将衍射现象分为两类，一类称为菲涅尔衍射，另一类称为夫琅禾费衍射。
a)菲涅尔衍射所谓菲涅耳衍射，就是当光源到衍射屏的距离或接收屏到衍射屏的距离不是无限大时，或两者都不是无限大时所发生的衍射现象。
可见在菲涅耳衍射中，入射光或衍射光不是平行光，或两者都不是平行光。
b)夫琅禾费衍射所谓夫琅禾费衍射，就是当光源到衍射屏的距离和接收屏到衍射屏的距离都是无限大时，所发生的衍射现象。
可见在夫琅禾费衍射中入射光和衍射到接收屏上任意一点的光都是平行光（实验中常用透镜达到此要求）。
2.设计实验：（1）观察透镜焦点的光强分布：a)实验原理：实验装置图如下图 3 所示，利用 CCD 来探测透镜焦点处的光强分布情况。
激光源发出一束平行光，其中，在透镜前加入孔阑限制光束的直径，限制光束直径，从而更容易观测到爱里斑。
陶聪一世神来之笔一、名词解释二、判断6143第二章：结构缺陷相变（1or2）点群：在有限对称图形中由宏观对称元素组合成的对称元素群。
空间群：由晶体结构的对称操作（点对称操作、平移操作）所组合的对称群。
晶胞：能同时反映晶体周期性和对称性的最小平行六面体重复单元。
对称性：物体由两个或以上的等同部分组成，经过一定空间操作，各部分调换位置后整个物体保持不变的性质。
对称元素：在对称操作中保持不变的点、线、面等几何元素。
（可以是晶体中实际存在，也可以是假想的）晶体场：晶体结构配位多面体中配位负离子对中心正离子所产生的静电势场。
缺陷：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。
点缺陷：引起几个原子范围(三维方向尺寸都很小)的点阵结构不完整。
弗伦克尔缺陷：在满足化学计量比晶体中，金属离子脱离格点位置，形成金属填隙，同时产生金属空位。
肖特基缺陷：在满足化学计量比的晶体中，在晶格中同时出现金属空位和氧空位。
相：体系内物理化学性质相同且完全均匀的部分。
可以是纯物质也可以是混合物。
物种数：平衡体系中所含的化学物质数S。
组分数：能够确定平衡体系中所有各相组成的最少物种数n。
自由度：平衡体系中，在一定范围内可以任意独立改变而不致引起体系中旧项消失或新相产生的独立变数。
第三章：电导（2or1）迁移率：载流子在单位电场中的迁移速度。
霍尔效应：金属或半导体薄片置于沿z方向的磁场中，当在x方向有电流流过时，在y方向将产生电动势，这种现象称为霍尔效应。
电解效应：在直流电场作用下，离子发生迁移并在电极附近发生电子得失，产生新的物质。
压敏效应：对电压变化敏感的非线性电阻效应。
PTC效应：施主掺杂的BaTiO3在居里温度附近，电阻率随温度的升高急剧增大的现象。
第四章：介电（1）极化：在电场作用下，介质中正、负电荷发生相对位移，正负电荷中心不重合，从而产生感应电荷。
极化率：单位电场强度下，质点电偶极矩的大小。
极化强度：单位体积内，电偶极矩的矢量和。
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：cn 7. 边值关系：21212121()0()0()0()0n E E n H H n D D n B B8. 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/λ11.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：kt B E D 0 B t D J HA C s d tB l d EV A dv s d D 0A s d BA C ds t D J l d H (B H 1 ED E J 222t E E 222t B B 22221E E t22221H H t 1 13. 坡印廷矢量 S称为能流密度矢量或者称为坡印廷矢量，它的大小表示电磁波所传递的能流密度，它的方向代表能量流动的方向或电磁波传播的方向。
14. 电磁波强度(光强)的定义是：能流密度S在接收器可分辨的时间间隔(即响应时间)τ内的时间平均值。
1I S Sdt二、菲涅尔公式15. 折射和反射定律的内容是：时间频率ω是不变的；反射波和折射波均在入射面内；反射角等于入射角。
16. 折射定律：折射介质折射率与折射角正弦之积等于入射介质折射率与入射角正弦之积。
第1篇一、实验模块光学实验二、实验标题华科光学实验三、实验目的1. 了解光学原理，掌握光学仪器的使用方法。
2. 学习光学实验的基本步骤和注意事项。
3. 通过实验验证光学原理，提高实验操作能力。
四、实验原理光学实验主要研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等光学现象。
本实验主要涉及以下光学原理：1. 光的反射：光线从一种介质射向另一种介质时，在两种介质的交界面上发生反射现象。
2. 光的折射：光线从一种介质射向另一种介质时，在两种介质的交界面上发生折射现象。
3. 光的干涉：两束或多束相干光波相遇时，它们在空间中相互叠加，产生干涉现象。
4. 光的衍射：光线通过一个狭缝或障碍物时，在障碍物后方的空间发生衍射现象。
五、实验步骤1. 光的反射实验：使用平面镜、光源、屏幕等仪器，观察光线在平面镜上的反射现象，测量反射角，验证反射定律。
2. 光的折射实验：使用凸透镜、凹透镜、光源、屏幕等仪器，观察光线通过凸透镜、凹透镜时的折射现象，测量折射角，验证折射定律。
3. 光的干涉实验：使用双缝干涉装置、光源、屏幕等仪器，观察双缝干涉现象，测量干涉条纹间距，验证干涉原理。
4. 光的衍射实验：使用衍射光栅、光源、屏幕等仪器，观察光通过衍射光栅时的衍射现象，测量衍射条纹间距，验证衍射原理。
六、实验环境1. 实验室地点：华科大学光学实验室2. 实验器材：平面镜、凸透镜、凹透镜、双缝干涉装置、衍射光栅、光源、屏幕、测量工具等3. 实验环境要求：光线充足、温度适宜、实验台整洁七、实验过程1. 光的反射实验：调整光源，使其光线垂直射向平面镜，观察反射现象，记录反射角，验证反射定律。
2. 光的折射实验：调整光源，使其光线垂直射向凸透镜、凹透镜，观察折射现象，记录折射角，验证折射定律。
3. 光的干涉实验：调整双缝干涉装置，使其产生干涉条纹，观察干涉现象，记录干涉条纹间距，验证干涉原理。
4. 光的衍射实验：调整衍射光栅，使其产生衍射条纹，观察衍射现象，记录衍射条纹间距，验证衍射原理。
