物理光学梁铨廷问题详解
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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=,(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===0.5×1014Hz,周期T=1/υ=2×10-14s,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)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==,原点的初相位φ0=+π/2;(2)传播沿z轴,振动方向沿y 轴;(3)由B=,可得By=Bz=0,Bx=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=,试求:(1)光的频率;(2)波长;(3)玻璃的折射率。
解:(1)υ===5×1014Hz;(2)λ=;(3)相速度v=0.65c,所以折射率n=1.4写出:(1)在yoz平面内沿与y 轴成θ角的方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。
解:(1)由,可得;(2)同理:发散球面波,汇聚球面波。
1.5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。
其频率为Hz,电场振幅为14.14V/m,如果该电磁波的振动面与xy平面呈45º,试写出E,B 表达式。
解:,其中===,同理:。
,其中=。
1.6一个沿k方向传播的平面波表示为E=,试求k 方向的单位矢。
解:,又,∴=。
1.9证明当入射角=45º时,光波在任何两种介质分界面上的反射都有。
证明:====1.10证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片的上表面时,下表面的入射角也是布儒斯特角。
物理光学梁铨廷习题答案物理光学梁铨廷习题答案梁铨廷是中国物理学家,他的物理光学习题集是一本经典的教材,被广泛应用于物理光学的学习和教学。
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第一题:光的折射定律题目:光从空气射入玻璃中,入射角为30°,求折射角。
解答:根据光的折射定律,入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
设空气的折射率为n1,玻璃的折射率为n2,则有sin30°/sinθ2 = n2/n1。
将已知条件代入计算,可得sinθ2 = (n2/n1) * sin30°。
假设玻璃的折射率为1.5,空气的折射率为1,则sinθ2 = (1.5/1) * sin30° = 0.75 * 0.5 = 0.375。
通过查表或使用计算器,可以得到θ2 ≈ 22.5°。
因此,光从空气射入玻璃中的折射角约为22.5°。
第二题:薄透镜成像题目:一个凸透镜的焦距为20厘米,物距为30厘米,求像距和放大率。
解答:根据薄透镜成像公式,可以得到1/f = 1/v - 1/u,其中f为焦距,v为像距,u为物距。
将已知条件代入计算,可得1/20 = 1/v - 1/30。
解方程可得v ≈ 60厘米。
放大率可以通过求物像高比来计算。
设物体的高度为h1,像的高度为h2,则放大率为h2/h1。
根据几何关系,可以得到h2/h1 = v/u。
将已知条件代入计算,可得h2/h1 =60/30 = 2。
因此,该凸透镜的像距约为60厘米,放大率为2。
第三题:干涉现象题目:两束光线以相同的角度入射到一块薄膜上,经膜的反射和折射后,在空气中相遇。
如果两束光线的相位差为π/2,求薄膜的厚度。
解答:根据干涉现象的条件,相位差为π/2时,光线的路径差应该是波长的一半。
设薄膜的厚度为d,折射率为n,则根据光程差的计算公式,可以得到2nd = λ/2,其中λ为波长。