13级本科光学复习资料

光学复习题大学光学复习题大学光学是物理学中的一个重要分支，涉及到光的传播、反射、折射等现象。

对于学习光学的学生来说，复习题是巩固知识、检验理解的重要方式。

在这篇文章中，我们将为大家呈现一些光学复习题，帮助大家巩固光学知识。

1. 什么是光的折射？请解释折射定律。

光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时的偏折现象。

折射定律是描述光线在两种介质交界面上折射的规律。

它可以用以下公式表示：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。

根据折射定律，我们可以计算出光线在不同介质中的传播方向和角度。

2. 什么是光的全反射？请解释全反射的条件。

光的全反射是指当光线从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线完全被反射回光密介质中的现象。

全反射的条件是入射角大于临界角，临界角可以用以下公式计算：θc = arcsin(n2/n1)其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率。

当入射角大于临界角时，光线无法从光疏介质中透射出来，发生全反射。

3. 请解释什么是薄透镜？薄透镜有哪些特点？薄透镜是指厚度远小于其曲率半径的透镜。

根据透镜的形状，薄透镜可以分为凸透镜和凹透镜。

薄透镜具有以下特点：- 平行光线经过薄透镜后会发生折射，形成会聚或发散的光线。

- 光线通过薄透镜时，会遵循透镜的成像规律，即光线会交叉或汇聚于一点，形成实像或虚像。

- 薄透镜的焦距可以通过以下公式计算：1/f = (n-1)(1/R1 - 1/R2)，其中f表示焦距，n表示介质的折射率，R1和R2表示透镜的曲率半径。

4. 什么是干涉现象？请解释干涉的原理。

干涉是指两束或多束光线相遇时产生的明暗条纹现象。

干涉现象的原理基于光的波动性。

当两束光线相遇时，它们会相互干涉，产生干涉条纹。

干涉的原理可以用光的波动理论解释。

当两束光线相遇时，它们会形成叠加波，根据波的叠加原理，两束光线的干涉可以是相长干涉（增强）或相消干涉（减弱）。

第一章 几何光学基本原理1-2 几何光学基本定律 一、光的直线传播定律在各向同性的均匀透明介质中，光线沿直线传播。

二、光的独立传播定律不同的光源发出的光线在空间某点相遇时，彼此互不影响。

在光线的相会点上，光的强度是各光束的简单叠加，离开交会点后，各个光束按原方向传播。

光的独立传播定律意义：考虑某一光线的传播时，可不考虑其他光线的影响。

条件：两束光为非相干光(两束满足相干条件的光称为相干光，这两束光在相遇区域：①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定) 三、折射和反射定律光的折射和反射定律研究光传播到两种均匀介质的分界面时的定律。

（一）折射定律A ：入射光线，B ：反射光线，C ：折射光线，NN ’：法线，I ：入射角，I ’：折射角，I ”：反射角，n ：第一介质折射率，n ’：第二介质折射率，c ：在真空中光速，v ：在介质中光速。

n ，n ’：介质对真空的折射率也称绝对折射率，指在真空中光速与介质中光速之比：v c n =，v cn '=' 真空折射率为1，在标准压力下，20摄氏度时空气折射率为1.00028， 通常认为空气的折射率也为1，把其他介质相对于空气的折射率作为该介质的绝对折射率。

折射特点：（1）折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面(入射面）内，折射光线和入射光线分居法线两侧。

（2）入射角的正弦和折射角的正弦之比与两角度的大小无关即nn I I '='sin sin ，或n I n I '∙'=∙sin sin（二）反射定律（1）反射光线在由入射光线和法线所决定的平面内，（2）入射角I 和反射角I ’’的绝对值相同，可表示为：I I -=''，符号相反说明入射光线和反射光线分居法线两侧。

1-3 光路可逆和全反射 一、全反射1） 定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。

光学复习题集及答案光学是物理学中的一个重要分支，研究光的传播、折射、反射、干涉和衍射等现象。

光学作为一门基础学科，是许多科学和技术领域的基础。

为了帮助大家更好地复习光学知识，本文将提供一套光学复习题集及答案，希望能对大家的学习有所帮助。

一、选择题1. 光是一种怎样的物质？A. 波动物质B. 电磁波C. 粒子物质D. 固体物质答案：B. 电磁波2. 在以下哪种介质中光速最快？A. 真空B. 空气C. 水D. 玻璃答案：A. 真空3. 光的折射定律是由谁提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 费马D. 斯内尔答案：C. 费马4. 光的干涉现象中，两束光发生干涉的条件是什么？A. 光程差不为零B. 光程差为整数倍波长C. 光程差为半整数倍波长D. 光程差为奇数倍波长答案：B. 光程差为整数倍波长5. 光的波动性最早是由谁提出的？A. 亚里士多德B. 盖洛乌C. 光栅D. 亨利答案：A. 亚里士多德二、判断题1. 光在真空中传播速度恒定。

答案：对2. 在光的折射定律中，光线从光密介质入射到光疏介质时，折射角大于入射角。

答案：错3. 光的波长越长，频率越高。

答案：错4. 紫光的频率比红光的频率高。

答案：对5. 光的干涉现象是光的波动性质的直接证据。

答案：对三、解答题1. 请解释光的干涉现象。

答案：光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生的明暗交替条纹的现象。

当两束光波的光程差为整数倍波长时，波峰与波峰相重合，或波谷与波谷相重合，此时出现明条纹。

而当两束光波的光程差为半整数倍波长时，波峰与波谷相重合，或波谷与波峰相重合，此时出现暗条纹。

这种干涉现象可以用来测量波长、厚度、折射率等物理量。

2. 请解释光的衍射现象。

答案：光的衍射是指光通过一个小孔或经过物体边缘后的传播现象。

当光通过一个小孔时，它会朝着各个方向弯曲，形成一个扩散的光斑。

而当光通过物体边缘时，它会绕过物体边缘并向后投射出一片阴影区，边缘附近会出现衍射光条纹。

光学大学期末考试复习题光学是物理学中的一个重要分支，它研究光的性质、行为以及与物质的相互作用。

以下是光学大学期末考试的复习题，供同学们复习参考：一、选择题1. 光的波动理论是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 麦克斯韦D. 惠更斯2. 光的干涉现象说明了光具有什么性质？A. 粒子性B. 波动性C. 反射性D. 折射性3. 以下哪种光学仪器是利用光的折射原理工作的？A. 望远镜B. 显微镜C. 激光器D. 偏振器4. 光的衍射现象说明光具有什么特性？A. 直线传播B. 波动性C. 粒子性D. 反射性5. 光的偏振是指什么？A. 光的传播方向B. 光的振动方向C. 光的频率D. 光的强度二、填空题1. 光的三原色是红、绿、____。

2. 光的波长越长，其频率越____。

3. 激光的全称是____。

4. 光的折射定律是斯涅尔定律，其表达式为n1 * sinθ1 = n2 * sinθ2，其中n代表____，θ代表____。

5. 光的衍射现象中，单缝衍射的中央亮纹宽度与缝宽的关系是____。

三、简答题1. 解释什么是光的干涉，并给出两个干涉现象的例子。

2. 描述光的偏振现象，并解释偏振光在日常生活中的应用。

3. 阐述光的衍射现象，并解释衍射现象如何影响我们对光的理解。

四、计算题1. 假设一个光源发出波长为600纳米的光，通过一个双缝干涉装置，双缝间距为1微米，求在距离光源1米处的屏幕上，相邻亮纹之间的距离。

2. 一个光栅的每毫米有1000条线，如果使用波长为500纳米的光照射这个光栅，求第一级衍射角的大小。

五、论述题1. 论述光的量子理论及其对现代物理学的影响。

2. 讨论光学在现代科技中的应用，并举例说明。

请同学们认真复习，准备期末考试。

祝考试顺利！。

一． 解释概念 1.高斯光束的准直距离答：一般认为基模高斯光束在瑞利长度200/z w πλ= 范围内是近似平行的，因此也把瑞利距离长度称为准直距离。

2.相速度和群速度答：a.等相面沿其法线向前推进的速度——相速度 b.等幅平面的传播速度，这个速度称为群速度。

3.左旋圆偏振光答：满足2220xy E E E +=，E y 比E x 的相位落后π/2，sin δ <0 ，称为左旋圆偏振光。

4.倏逝波答：全反射时，光波不是绝对地在界面上被全部返回第一介质，而是透入第二介质大约一个波长的深度，并沿着界面流过波长量级距离后重新返回第一介质，再沿反射方向射出。

这个沿第二介质表面流动的波就称为倏逝波。

5.电磁波的能量密度和能流密度答：a.能量密度是单位体积内电磁场的能量。

b.能流密度是单位时间内垂直通过单位面积的电磁能。

6.等倾干涉和等厚干涉答：a.凡入射角（倾角）相同的光，形成同一干涉条纹。

因此把这种干涉称为等倾干涉。

b.等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉．7.时谐电磁波答：所谓时谐波是指空间每点的振动是时间变量的谐函数的波。

8.空间频谱答：傅氏变换F (f x , f y ) 也称为f ( x , y ) 的空间频率谱，简称空间频谱。

9.受挫全反射答：对介质2中透射场的任何干扰都会直接影响全反射光的强弱。

10.负折射率介质答：电场、磁场和波矢三者之间构成左手关系的非常规材料（也就是折射率为负的材料），现在也称为左手材料（left-handed materials ，简称LHM ) ，或负折射率介质。

11.非定域干涉答：在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条纹， 只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。

这种在整个光波叠加区内，随处可见干涉条纹的干涉， 称为非定域干涉。

12.相干长度答：波长宽度为Δλ的光源，能够产生干涉条纹的最大光程差，称为相干长度。

大学光学复习题及答案一、选择题1. 光学中，光的波动性是由下列哪位科学家首次提出的？A. 牛顿B. 胡克C. 惠更斯D. 爱因斯坦答案：C2. 以下哪个现象不是光的干涉现象？A. 薄膜干涉B. 单缝衍射C. 双缝干涉D. 多光束干涉答案：B3. 光的偏振现象说明光是：A. 横波B. 纵波C. 非偏振光D. 无偏振性答案：A二、填空题4. 光的折射定律是______定律，由斯涅尔提出。

答案：斯涅尔定律5. 单色光在真空中的波长是λ，频率是ν，则光速c可以表示为c=______。

答案：λν6. 光的全反射现象发生在光从______介质射向______介质时。

答案：光密；光疏三、简答题7. 请简述光的衍射现象及其条件。

答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光线会偏离直线传播路径，向障碍物的后方或狭缝的两侧传播。

衍射现象的条件是光波的波长与障碍物或狭缝的尺寸相近或更大。

8. 什么是光的偏振，偏振光有哪些应用？答案：光的偏振是指光波振动方向的有序排列。

在自然光中，光波的振动方向是随机的，而在偏振光中，振动方向是一致的。

偏振光的应用包括偏振太阳镜减少眩光、液晶显示器的工作原理、以及在摄影中减少反射等。

四、计算题9. 已知单色光在真空中的波长为500nm，求该光的频率。

答案：根据公式c=λν，其中光速c=3×10^8 m/s，波长λ=500nm=500×10^-9 m，解得频率ν=c/λ=(3×10^8)/(500×10^-9) Hz=6×10^14 Hz。

10. 一束光从玻璃射入水中，折射率为1.5，求光在水中的波长。

答案：根据折射定律n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1为玻璃的折射率（约为1），n2为水的折射率（1.5），θ1为光在真空中的角度（通常为0），θ2为光在水中的角度。

由于光从光密介质进入光疏介质，sinθ2=1，解得sinθ1=n2/n1=1.5，因此光在水中的波长λ2=λ1/n2=500nm/1.5=333.33nm。