物理光学与应用光学第二版课件及课后习题答案
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物理光学与应用光学第二版课程设计一、引言物理光学是光学的重要分支之一,它主要研究的是光的本质、光与物质的相互作用以及光的传输特性等问题。
与此相关的应用光学则是对物理光学研究成果的应用,它广泛应用于激光技术、光通信、医疗设备、光学传感器等领域。
本课程设计的目标是帮助学生深入了解物理光学与应用光学的理论和实践,并实现对光学现象的定量描述和分析。
本文将具体阐述该课程设计的主要内容。
二、课程设计内容2.1 实验环节本课程设计将涵盖一系列的物理光学实验,旨在通过实验来帮助学生深入了解物理光学的理论和实践。
具体实验内容如下:2.1.1 双缝干涉实验本实验通过展示双缝干涉,向学生介绍了干涉的基本原理和定义,以及如何使用Michelson干涉仪进行干涉测量、间接测量折射率。
2.1.2 线性偏振实验本实验通过展示光的偏振来介绍光的偏振原理,向学生介绍光的偏振状态和光的偏振干涉。
2.1.3 光栅光谱实验本实验将介绍光栅光谱,为学生介绍如何使用光栅、光栅的性能和分辨率等内容,并演示如何使用光谱仪进行光谱测量。
2.1.4 红外吸收实验本实验将介绍红外吸收光谱,为学生介绍如何使用红外吸收光谱仪,如何测量样品吸收光谱,以及如何用此数据测定样品化学构成。
2.2 课堂教学环节除了实验环节外,本课程设计还将包含丰富的理论讲解环节。
这些讲解将使学生更加深入地了解物理光学与应用光学的理论基础。
具体课堂教学环节如下:2.2.1 光的波动理论本环节将介绍光的波动理论,向学生介绍Maxwell方程组、波长、频率等概念,讲解光的相干性、衍射、干涉、偏振等光学现象。
为学生提供基础理论知识,奠定理论基础。
2.2.2 光的量子理论本环节将介绍光的量子理论,向学生介绍波粒二象性、光的能量、量子力学等概念,帮助学生理解光子的性质和行为。
2.2.3 光束传输理论本环节将介绍光束的传输理论,向学生介绍光线追迹、非线性光学、自聚焦等内容,以及光纤通信、激光器等应用。
《物理光学与应用光学》习题及选解第一章习题1-1. 一个线偏振光在玻璃中传播时,表示为:i E ))65.0(10cos(10152t cz-⨯⨯=π,试求该光的频率、波长,玻璃的折射率。
1-2. 已知单色平面光波的频率为z H 1014=ν,在z = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。
求f x , f y , f z 。
1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态: (1))sin(0kz t E E x -=ω,)cos(0kz t E E y -=ω; (2) )cos(0kz t E E x -=ω,)4cos(0πω+-=kz t E E y ;(3) )sin(0kz t E E x -=ω,)sin(0kz t E E y --=ω。
1-4. 在椭圆偏振光中,设椭圆的长轴与x 轴的夹角为α,椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2,E x 、E y 的相位差为ϕ。
求证:ϕαcos 22tan 220000y x y x E E E E -=。
1-5.已知冕牌玻璃对0.3988μm 波长光的折射率为n = 1.52546,11m 1026.1/--⨯-=μλd dn ,求光在该玻璃中的相速和群速。
1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度(表示式中的v 表示是相速度):(1)电离层中的电磁波,222λb c v +=,其中c 是真空中的光速,λ是介质中的电磁波波长,b 是常数。
(2)充满色散介质()(ωεε=,)(ωμμ=)的直波导管中的电磁波,222/a c c v p -=εμωω,其中c 真空中的光速,a 是与波导管截面有关的常数。
1-7. 求从折射率n = 1.52的玻璃平板反射和折射的光的偏振度。
入射光是自然光,入射角分别为︒0,︒20,︒45,0456'︒,︒90。
1-8. 若入射光是线偏振的,在全反射的情况下,入射角应为多大方能使在入射面内振动和垂直入射面振动的两反射光间的相位差为极大?这个极大值等于多少?1-9. 电矢量振动方向与入射面成45°的线偏振光,入射到两种透明介质的分界面上,若入射角︒=501θ,n 1 = 1,n 2 = 1.5,则反射光的光矢量与入射面成多大的角度?若︒=601θ时,该角度又为多1-2题用图大?1-10. 若要使光经红宝石(n = 1.76)表面反射后成为完全偏振光,入射角应等于多少?求在此入射角的情况下,折射光的偏振度P t 。
《物理光学与应用光学》习题及选解第一章习题1-1.一个线偏振光在玻璃中传播时,表示为:,试求该光的i E ))65.0(10cos(10152t cz-⨯⨯=π频率、波长,玻璃的折射率。
1-2. 已知单色平面光波的频率为,在z H 1014=νz = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。
求f x ,f y , f z 。
1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态:(1),;)sin(0kz t E E x -=ω)cos(0kz t E E y -=ω(2) ,)cos(0kz t E E x -=ω;)4cos(0πω+-=kz t E E y (3) ,。
)sin(0kz t E E x -=ω)sin(0kz t E E y --=ω1-4. 在椭圆偏振光中,设椭圆的长轴与x 轴的夹角为,椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2,E x 、E y 的相位差为。
求证:。
αϕϕαcos 22tan 22000y x y x E E E E -=1-5.已知冕牌玻璃对0.3988μm 波长光的折射率为n = 1.52546,,11m 1026.1/--⨯-=μλd dn 求光在该玻璃中的相速和群速。
1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度(表示式中的v 表示是相速度):(1)电离层中的电磁波,,其中c 是真空中的光速,是介质中的电磁波波长,222λb c v +=λb 是常数。
(2)充满色散介质(,)的直波导管中的电磁波,)(ωεε=)(ωμμ=,其中c 真空中的光速,a 是与波导管截面有关的常数。
222/a c c v p -=εμωω1-7. 求从折射率n = 1.52的玻璃平板反射和折射的光的偏振度。
入射光是自然光,入射角分别为,,,,。
︒0︒20︒450456'︒︒901-8. 若入射光是线偏振的,在全反射的情况下,入射角应为多大方能使在入射面内振动和垂直入射面振动的两反射光间的相位差为极大?这个极大值等于多少?1-9.电矢量振动方向与入射面成45°的线偏振光,入射到两种透明介质的分界面上,若入射角,n 1 = 1,n 2 = 1.5,则反射光的光矢量与入射面成多大的角度?若时,该角度又︒=501θ︒=601θ1-2题用图为多大?1-10. 若要使光经红宝石(n = 1.76)表面反射后成为完全偏振光,入射角应等于多少?求在此入射角的情况下,折射光的偏振度P t 。