天津大学 工程光学 01光的电磁理论1
- 格式:ppt
- 大小:1.48 MB
- 文档页数:4
一、考试模块划分方式:考试内容分为A、B 两个模块,考生可任选其中一个模块。
A 模块为工程光学,B 模块为光电子学基础。
二、各模块初试大纲:A模块:工程光学(一)考试的总体要求本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。
考生应独立完成考试内容,在回答试卷问题时,要求概念准确,逻辑清楚,必要的解题步骤不能省略,光路图应清晰正确。
(二)考试的内容及比例考试内容包括应用光学和物理光学两部分。
“应用光学”应掌握的重点知识包括:几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。
具体知识点如下:1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念,包括:四大基本定律及全反射的内容与现象解释;完善成像条件的概念和相关表述;几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。
2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用,包括:基点、基面的主要类型及其特点;图解法求像的方法;解析法求像方法(牛顿公式、高斯公式);理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义;理想光学系统两焦距之间的关系;正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。
3、掌握平面系统的主要种类及应用,包括:平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用;反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别;光楔的偏向角公式及其应用等。
4、掌握典型光学系统的光束限制分析,包括:孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系;视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系;渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义;物方远心光路的工作原理;光瞳衔接原则及其作用;场镜的定义、作用和成像关系等。
5、了解像差基本概念,包括:像差的定义、种类和消像差的基本原则;7 种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。
6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点,包括:正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征,校正非正常眼的方法;视觉放大率的概念、表达式及其意义;显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点;望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式;投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。
第一章 光的电磁理论1.1在真空中传播的平面电磁波,其电场表示为Ex=0,Ey=0,Ez=,(102)Cos [π×1014(t ‒xc )+π2](各量均用国际单位),求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解:由Ex=0,Ey=0,Ez=,则频率υ==(102)Cos [π×1014(t ‒xc )+π2]ω2π=0.5×1014Hz ,周期T=1/υ=2×10-14s ,π×10142π初相位φ0=+π/2(z=0,t=0),振幅A=100V/m ,波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m 。
1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0,Ey=,Ez=0,求:(1)2C o s [2π×1014(zc‒t )+π2]该电磁波的振幅,频率,波长和原点的初相位是多少?(2)波的传播和电矢量的振动取哪个方向?(3)与电场相联系的磁场B 的表达式如何写?解:(1)振幅A=2V/m ,频率υ=Hz ,波长λ==ω2π=2π×10142π=1014cυ=3×1081014,原点的初相位φ0=+π/2;(2)传3×10‒6m 播沿z 轴,振动方向沿y 轴;(3)由B =,可得By=Bz=0,Bx=1c(e k ×E )2c Co s [2π×1014(zc ‒t )+π2]1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0,Ez=0,Ex=,102Co s [π×1015(z0.65c‒t)]试求:(1)光的频率;(2)波长;(3)玻璃的折射率。
解:(1)υ===5×1014Hz ;ω2ππ×10152π(2)λ=2πk=2ππ×1015/0.65c=2×0.65×3×1081015m =3.9×10‒7m =390nm;(3)相速度v=0.65c ,所以折射率n=cv=c0.65c ≈1.541.4写出:(1)在yoz 平面内沿与y 轴成θ角的方k向传播的平面波的复振幅;(2)发散球面波和汇聚球面波的复振幅。
2013-2014学年第一学期单独开设重修班课程表注:1. 重修选课时间:2013年9月13日8:00至9月18日17:00。
请学生在规定的重修选课时间选课。
2. Web选课系统-重修选课模块中显示学生已修但未取得及格成绩的课程(包括缓考、缺考、作弊、不及格等课程)。
重修选课期间,点击课程右边的“安排”按钮进行选课,如果课程列表为空,说明本学期未开设该门课程。
如遇两个学期未开设课程,可能涉及到教学计划变更的情况,学生需到学院咨询,以免影响自己按时毕业。
出师表两汉:诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
宫中府中,俱为一体;陟罚臧否,不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理;不宜偏私,使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下:愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必能裨补阙漏,有所广益。
将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用于昔日,先帝称之曰“能”,是以众议举宠为督:愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。
先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之、信之,则汉室之隆,可计日而待也。
臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。
后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。
受命以来,夙夜忧叹,恐托付不效,以伤先帝之明;故五月渡泸,深入不毛。
今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。
工程光学基础教程第一章工程光学是一门研究光学现象和光学器件在工程领域中应用的学科。
它涵盖了光学基础知识、光学器件和系统设计、光学测量和测试、光学传感和图像处理等方面的内容。
本文将以工程光学基础教程的第一章为主题,讨论工程光学的基本概念和原理。
第一章介绍了光的物理性质和光的波动理论。
光是一种电磁波,具有波动性和粒子性的特点。
光波动的基本特性包括波长、频率、振幅和相位。
光的波动可以通过实验来验证,例如干涉、衍射和折射等实验。
干涉是指两束光波相遇时发生的干涉现象。
干涉可以分为同相干和非相干干涉两种情况。
同相干干涉是指两束光波的相位差为整数倍的情况下发生的干涉。
非相干干涉是指两束光波的相位差不是整数倍的情况下发生的干涉。
衍射是指光通过一个小孔或经过不规则边缘时发生的衍射现象。
衍射可以用赫兹普龙原理来描述,即波的传播过程中每个波前都可以看作是一系列波源发出的球面波。
折射是指光从一种介质传播到另一种介质时发生的折射现象。
光的折射是由介质的折射率引起的,折射率是光在介质中传播速度与真空中传播速度的比值。
光的粒子性可以通过光的能量传播和光的吸收来解释。
光的能量在空间中传播时遵循能量守恒定律和动量守恒定律。
光的吸收是指光被物质吸收并转换为其他形式的能量,例如热能。
本章还介绍了光的能量和功率的计算方法。
光的能量可以通过光的强度和面积来计算,光的功率可以通过光的能量和时间来计算。
光的强度可以用辐射亮度和辐射通量来描述。
此外,本章还介绍了坐标系和光的传播方向。
坐标系是研究物体位置和光传播方向的基本工具。
光的传播方向可以用传播矢量和波矢量来描述,传播矢量指示光的传播方向,波矢量指示光的传播速度和方向。
综上所述,工程光学基础教程的第一章主要介绍了光的物理性质和光的波动理论。
通过学习这些基本概念和原理,我们可以更好地理解和应用工程光学知识。
工程光学是一门应用广泛的学科,对于光学器件和系统的设计、光学测量和测试、光学传感和图像处理等方面都有很大的意义和价值。
第九 章 光的电磁理论基础1.一个平面电磁波可以表示为140,2cos[210()],02x y z z E E t E cππ==⨯-+=,求(1)该电磁波的频率、波长、振幅和原点的初相位(2)拨的传播方向和电矢量的振动方向(3)相应的磁场B的表达式 解:(1)平面电磁波cos[2()]zE A t cπνϕ=-+ 对应有1462,10,,3102A Hz m πνϕλ-====⨯。
(2)波传播方向沿z 轴,电矢量振动方向为y 轴。
(3)B E →→与垂直,传播方向相同,∴0By Bz ==814610[210()]2z Bx CEy t c ππ===⨯⨯-+2. 在玻璃中传播的一个线偏振光可以表示2150,0,10cos 10()0.65y z x zE E E t cπ===-,试求(1)光的频率和波长;(2)玻璃的折射率。
解:(1)215cos[2()]10cos[10()]0.65zzE A t t c cπνϕπ=-+=- ∴1514210510v Hz πνπν=⇒=⨯72/2/0.65 3.910n k c m λππ-===⨯(2)8714310 1.543.910510n c c n v λν-⨯====⨯⨯⨯ 3.在与一平行光束垂直的方向上插入一片透明薄片,薄片的厚度0.01h mm =,折射率n=,若光波的波长为500nm λ=,试计算透明薄片插入前后所引起的光程和相位的变化。
解:光程变化为 (1)0.005n h mm ∆=-=相位变化为)(20250010005.026rad πππλδ=⨯⨯=∆=4. 地球表面每平方米接收到来自太阳光的功率为,试计算投射到地球表面的太阳光的电场强度的大小。
假设太阳光发出波长为600nm λ=的单色光。
解:∵22012I cA ε== ∴1322()10/I A v m c ε=5. 写出平面波8100exp{[(234)1610]}E i x y z t =++-⨯的传播方向上的单位矢量0k 。