大学物理光学(3)
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大学物理光学部分知识点大学物理光学部分知识点在日常的学习中,说到知识点,大家是不是都习惯性的重视?知识点也可以理解为考试时会涉及到的知识,也就是大纲的分支。
为了帮助大家掌握重要知识点,下面是店铺收集整理的大学物理光学部分知识点,欢迎阅读与收藏。
大学物理光学部分知识点一、光的反射1、光源:能够发光的物体叫光源2、光在均匀介质中是沿直线传播的大气层是不均匀的,当光从大气层外射到地面时,光线发了了弯折3、光速光在不同物质中传播的速度一般不同,真空中最快,光在真空中的传播速度:C=3×108m/s,在空气中的速度接近于这个速度,水中的速度为3/4C,玻璃中为2/3C4、光直线传播的应用可解释许多光学现象:激光准直,影子的形成,月食、日食的形成、小孔成像等5、光线光线:表示光传播方向的直线,即沿光的传播路线画一直线,并在直线上画上箭头表示光的传播方向(光线是假想的,实际并不存在)6、光的反射光从一种介质射向另一种介质的交界面时,一部分光返回原来介质中,使光的传播方向发生了改变,这种现象称为光的反射7、光的反射定律反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角可归纳为:“三线一面,两线分居,两角相等”理解:(1)由入射光线决定反射光线,叙述时要“反”字当头(2)发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处:入射点;结果:返回原介质中(3)反射角随入射角的增大而增大,减小而减小,当入射角为零时,反射角也变为零度8、两种反射现象(1)镜面反射:平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光线(2)漫反射:平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去,即在各个不同的方向都能接收到反射光线注意:无论是镜面反射,还是漫反射都遵循光的反射定律大学物理光学学习方法一、认真预习,画出疑难。
在这个环节中,必须先行学习教程(提前任课教师两个课时),画出自己理解不清,理解不了的部分。
178第6章 波动光学(Ⅲ)——光的偏振一.基本要求1.理解光的偏振的概念,光的五种偏振态的获得和检测方法; 2.掌握马吕斯定律及其应用;3.掌握反射光和折射光的偏振,掌握布儒斯特定律及其应用; 4.了解光的双折射现象;5.了解偏振光的应用。
二.内容提要和学习指导(一)光的五种偏振状态:自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
(二)线偏振光的获得和检验 1.线偏振光的获得:①利用晶体的选择性吸收,可以制造偏振片。
偏振片可用作起偏器,也可用作检偏器。
②利用反射和折射偏振。
布儒斯特定律:自然光在两种介质的界面发生反射和折射时,一般情况下,反射光和折射光都是部分偏振光,在反射光中,垂直入射面的光振动较强,在折射光中,平行入射面的光振动较强。
当自然光以布儒斯特角121tan b i n -=入射(或/2i γπ'+=,或反射光线垂直于折射光线)时,反射光是线偏振光,其光振动垂直于入射面,此时折射光仍然是部分偏振光。
③利用晶体的双折射。
一束光射入各向异性介质时,折射光分成两束。
其中一束光遵守折射定律,称为寻常光(o 光)。
另一束光不遵守折射定律,称为非常光(e 光)。
o 光和e 光均是线偏振光。
o 光的振动方向垂直于o 光的主平面,e 光的振动方向在e 光的主平面内。
光线沿光轴方向入射时,o 光和e 光的传播速度相同。
在晶体内,o 光的子波波面为球面波,e 光的子波波面为旋转椭球面,利用惠更斯原理作图,可确定o 光和e 光的传播方向。
利用晶体的双折射现象,可以制造偏振棱镜和波片。
2.线偏振光的检验:①利用偏振片:由马吕斯定律可得,线偏振光经过检偏器后,出射光强I 与入射光强0I 的关系为:α20cos I I =,其中α是入射线偏振光偏振方向和偏振片通光方向的夹角。
②利用反射和折射偏振。
③利用偏振棱镜。
(三)圆偏振光或椭圆偏振光的获得和检验:线偏振光经过四分之一波片后出射的为椭圆偏振光,当平面偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴方向成450角时,出射的为圆偏振光。
实验 用牛顿环干涉测透镜曲率半径(一)目的:1、掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法。
2、通过实验加深对等厚干涉原理的理解。
(二)仪器和用具:移测显微镜(JCD 3型)、钠灯牛顿环仪是由待测平凸透镜(凸面曲率半径约为200~300c m〕L和磨光的平玻璃板P叠合装在金属框架F中构成。
框架边上有三个螺旋H,用以调节L和P之间的接触,以改变干涉环纹的形状和位置。
调节H时,螺旋不可旋得过紧,以免接触压力过大引起透镜弹性形变,甚至损坏透镜。
(三)原理:当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一磨光平玻璃板相接触时,在透镜的凸面与平玻璃板之间将形成一空气薄膜,离接触点等距离的地方,厚度相同。
如图9-2所示,若以波长为的单色平行光投射到这种装置上,则由空气膜上下表面反射的光波将互相干涉,形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹,这种干涉是一种等厚干涉。
在反射方向观察时,将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹,而且中心是一暗斑(图a );如果在透射方向观察,则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补,中心是亮斑,原来的亮环处变为暗环,暗环处变为亮环(图b),这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称为牛顿环。
设透镜L的曲率半径为R ,形成的m 级干涉暗条纹的半径为r m,m 级干涉亮条纹的半径为r m’,不难证明r m =λmRr m’=2)12(λ⋅−R m 以上两式表明,当已知时,只要测出D 第m 级暗环(或亮环)的半径,即可算出透镜的曲率半径R ;相反,当R 已知时,即可算出λ。
但由于两接触镜面之间难免附着尘埃,并且在接触时难免发生弹性形变,因而接触处不可能是一个几何点,而是一个圆面,所以近圆心处环纹比较模糊和粗阔,以致难以确切判定环纹的干涉级数m ,即干涉环纹的级数和序数不一定一致。
这样,如果只测量一个环纹的半径,计算结果必然有较大的误差。
为了减少误差,提高测最精度,必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹的半径,例如测量出第m 1个和第m 2个暗环(或亮环)的半径(这里m 1,m 2均为环序数,不一定是干涉级数),因而(9-1)式应修正为r m2 =(m+j )R λ式中m 为环序数,(m +j )为干涉级数(j 为干涉级修正值),于是λλR m m R j m j m r r m m )()]()[(12122212−=+−+=− 上式表明,任意两环的半径平方差和干涉级以及环序数无关,而只与两个环的序数之差(m 2-m 1)有关。
大学物理光学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 光的干涉现象是由于光波的:A. 反射B. 折射C. 衍射D. 叠加答案:D2. 以下哪种现象不属于光的波动性质?A. 干涉B. 衍射C. 反射D. 偏振答案:C3. 光的偏振现象说明光是:A. 横波B. 纵波C. 非波D. 随机波答案:A4. 光的双缝干涉实验中,当缝间距增加时,干涉条纹的间距将:A. 增加B. 减少C. 不变D. 先增加后减少答案:A5. 光的折射定律是由哪位科学家提出的?A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 胡克D. 斯涅尔答案:D6. 光的全反射现象发生时,光的入射角必须:A. 小于临界角B. 大于临界角C. 等于临界角D. 与临界角无关答案:B7. 光的衍射现象表明光具有:A. 粒子性B. 波动性C. 随机性D. 确定性答案:B8. 光的多普勒效应是指:A. 光的颜色变化B. 光的频率变化C. 光的强度变化D. 光的相位变化答案:B9. 光的波长越长,其频率:A. 越高B. 越低C. 不变D. 无法确定答案:B10. 光的色散现象是由于:A. 光的折射B. 光的反射C. 光的干涉D. 光的衍射答案:A二、填空题(每空1分,共20分)1. 光的干涉现象中,两束相干光波的相位差为________时,会产生干涉加强。
答案:0或π2. 光的偏振方向与光的传播方向垂直,说明光是________波。
答案:横3. 光的波长与频率的关系是________。
答案:成反比4. 在光的双缝干涉实验中,若两缝间距为d,屏幕到缝的距离为L,则干涉条纹间距为________。
答案:λL/d5. 光的全反射发生时,光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于临界角,临界角的计算公式为________。
答案:sinC = 1/n6. 光的多普勒效应中,当光源向观察者移动时,观察到的光频率会________。
答案:增加7. 光的色散现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同,导致________。
PS 1 S 2r 1n 1n 2t 2r 2t 1大学物理(光学部分)试题库及答案解析一、选择题1. 有一平面透射光栅,每毫米有500条刻痕,刻痕间距是刻痕宽度的两倍。
若用600nm 的平行光垂直照射该光栅,问第几级亮条纹缺级?能观察到几条亮条纹? ( C )A. 第1级,7条B. 第2级,6条C. 第3级,5条D. 第2级,3条2. 下列情形中,在计算两束反射光线的光程差时,不需要计算因半波损失而产生的额外光程的是:( D )A BCD3. 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( C ) (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4. 如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。
路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1、折射率为n 1的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2、折射率为n 2的另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于( B )(A) )()(111222t n r t n r +-+(B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r ---空气油膜n=1.4 水MgF 2 n=1.38 空气玻璃 n=1.5油膜n=1.4 空气 水空气MgF 2 n=1.38玻璃 n=1.5(D) 1122t n t n -5、如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且n 1<n 2>n 3,1λ为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为 ( C )(A) )/(2112λπn e n (B) πλπ+)/(4121n e n (C) πλπ+)/(4112n e n(D) )/(4112λπn e n6、在真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ,若A 、B 两点相位差为3π,则此路径AB 的光程为( A )(A) 1.5 λ(B) 1.5 λ / n(C) 1.5n λ(D) 3 λ7、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片,且此两偏振片的透振方向成45°角,则穿过两个偏振片后的光强I 为( B )(A) 24/0I(B )4/0I(C )2/0I(D)2/20I8、波长为λ的单色光垂直入射于光栅常数为d 、缝宽为a 、总缝数为N 的光栅上。