光与现代科技讲座各章习题141223

第三章 习题(1)
1. 填空
① 最早的电光源是
，最早的激光器是 年由 国的 制作的 。
② 光在各向同性介质中传播时，复极化率的实部表示 虚部表示 与频率的关系。
与频率的关系，
③ 激光器的基本结构包括 、 是 、 ，必要条件包括
、 。激光产生的充分条件
、
。
④ 今有一个球面激光腔r1=1.5m，r2=-1m，L=80cm，它属于 2. 试简单说明以下光电子学术语的科学含义：
8. 从麦克斯韦通式(2-28)出发，推导波动方程(2-44)。
1. 填空题：
第二章 习题答案(1)
第二章 习题答案(2)
第二章 习题答案(3)
6. 输出波长为＝632.8nm的He-Ne激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS和 ThF2形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。问至少涂覆多少个双层 才能使镜面反射系数大于99.5％？
第三章复习思考题(8)
4. 简述题 （5）以一个三能级原子系统为例, 说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。
4. 简述题
第三章复习思考题(9)
4. 简述题 （7）分析激光产生的条件。
第三章复习思考题(10)
4. 简述题 （7）分析激光产生的条件。
第三章复习思考题(11)
4. 简述题
第三章复习思考题(12)
讲授内容
第三、四、五讲
1 第一章 绪 论（一讲） 2 第二章 光学基础知识与光场传播规律（二讲）
3 第三章 激光原理与技术（三、四、五讲）
4 第四章 光波导技术基础（六、七讲） 5 第五章 光调制技术—光信息系统的信号加载与控制（八、九、十讲）
6 第六章 光电探测技术（十一、十二讲）

1章习题答案1.什么是人眼的视见函数，明适应和暗适应分别是什么意思？答：由于光度测量依赖于人的视觉器官的生理特性，为了统一评价标准，引入了视见函数、也称光谱光视效率的概念。

明适应是指正常人眼对亮度水平在几坎德拉每平方米以上的适应状态，处于明适应条件下的视觉叫明视觉。

正常人眼所适应的亮度水平在百分之几坎德拉每平方米以下的视觉叫暗视觉。

2.试简述辐射量和光度量的区别。

答：对电磁辐射能量进行客观计量的学科称辐射度学，与之测量相关的物理量即为辐射量；考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学；与之测量相关的即为光度量。

3.试叙述光度量中几个光学量之间的关系。

答：几个光学量之间的关系可以如图1-3所示：4.什么是外光电效应？其代表器件是什么？答：在光的作用下，金属或半导体材料中的电子吸收足够高的光子能量，逸出物体表面向外发射的现象叫做外光电效应，也叫光电发射效应。

它是真空光电器件光电阴极工作的物理基础。

其代表器件是真空光电管，或倍增光电管。

5.什么是光生伏特效应？光伏器件有哪些，试叙述其各自的应用场合。

答：光生伏特效应是基于半导体PN结基础上的一种将光能转换成电能的效应。

光伏器件有光电二极管、光电三极管、硅光电池等等。

6.简述光源的分类。

答：光源可以分为自然（天然）光源和人造光源。

人造光源又可以分为物理光源和电光源。

物理光源主要是从人工取火开始，到后来的油灯、蜡烛等。

而1879年爱迪生发明的白炽灯则开启了电光源的时代。

光源的分类如图1-11所示。

7.试比较气体发光型光源和热辐射型光源的不同和相同之处。

答：两者的不同之处在于：气体放电光源是利用气体放电的发光原理制成的，如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。

热辐射光源是发光物体在热平衡状态下，使热能转变为光能的光源，如白炽灯，卤钨灯等。

相同之处在于两者都是非相干光源，发出的为非相干光，但是都为连续的光谱。

8.激光有哪些特点？激光器的基本结构如何？答：激光的特点：单色性好，相干性好，方向性好，亮度高。

第一章量子力学基础知识1.实物微粒和光一样，既有波动性，又有粒子性，这种性质称为波粒二象性。

2.光的微粒性由光电效应实验证实，电子波动性由晶体电子衍射实验证实。

A 3.电子具有波动性，其波长与下列哪种电磁波同数量级？A（A）X射线（B）紫外线（C）可见光（D）红外线D 4.电子自旋的假设是被下列何人的实验证明的？D（A）Zeeman （B）Gouy （C）Stark （D）Stern-GerlachB 5.如果f和g是算符，则(f+g)(f-g)等于下列的哪一个？B(A)f2-g2；(B)f2-g2-fg+gf；(C)f2+g2；(D)(f-g)(f+g)D 6.在能量的本征态下，下列哪种说法是正确的？D（A）只有能量有确定值；（B）所有力学量都有确定值；（C）动量一定有确定值；（D）几个力学量可同时有确定值；7.试将指数函数e±ix表示成三角函数的形式cose x±isine x8.微观粒子的任何一个状态都可以用波函数来描述；ψψ*表示粒子出现的概率密度。

D 9.Planck常数h的值为下列的哪一个？D（A）1.38×10-30J/s （B）1.38×10-16J/s （C）6.02×10-27J·s （D）6.62×10-34J·s10.一维势箱中粒子的零点能是h2/8ml2C 11.由一维势箱的薛定谔方程求解结果所得量子数n，下面论述正确的是( ) A. 可取任一整数B.与势箱宽度一起决定节点数C. 能量与n2成正比D.对应于可能的简并态B 12.下列函数中，22ddx,ddx的共同本征函数是（）。

A cos kxB e –kxC sinxD 2kxe-C 13.立方箱中2264hEml≤的能量范围内,能级数和状态数为( ).A.5,20B.6,6C.5,11D.6,17C 14.粒子处于定态意味着:（）A、粒子处于概率最大的状态B、粒子处于势能为0的状态C、粒子的力学量平均值及概率密度分布都与时间无关系的状态.D、粒子处于静止状态第二章原子的结构性质A 1.用来表示核外某电子的运动状态的下列各组量子数（n, 1, m, m s）中，哪一组是合理的？(A)2，1，-1,-1/2；(B)0，0，0，1/2；(C)3，1，2，1/2；(D)2，1，0，0D 2.若氢原子中的电子处于主量子数n=100的能级上，其能量是下列的哪一个：(A)13.6Ev ； (B)13.6/10000eV ； (C)-13.6/100eV ； (D)-13.6/10000eV ；C 3.氢原子的p x 状态，其磁量子数为下列的哪一个？(A)m=+1； (B)m=-1； (C)|m|=1； (D)m=0；B 4.若将N 原子的基电子组态写成1s 22s 22p x 22p y 1违背了下列哪一条？(A)Pauli 原理；（B ）Hund 规则；（C ）对称性一致的原则；（D ）Bohr 理论A 5.B 原子的基态为1s 22s 2p 1,其光谱项为下列的哪一个？(A) 2P ；（B ）1S ； (C)2D ； (D)3P ；C 6.p 2组态的光谱基项是下列的哪一个？（A ）3F ；（B ）1D ；（C ）3P ；（D ）1S ；C 7.p 电子的角动量大小为下列的哪一个？（A ）h/2π；（B ）31/2h/4π；（C ）21/2h/2π；（D ）2h/2π；8.采用原子单位，写出He 原子的SchrÖdinger 方程()22121212112Z Z E r r r ψψ⎡⎤-∇+∇--+=⎢⎥⎣⎦。

第一章 光的干涉1、波长为nm 500的绿光投射在间距d 为cm 022.0的双缝上，在距离cm 180处的光屏上形成干涉条纹，求两个亮条纹之间的距离.若改用波长为nm 700的红光投射到此双缝上,两个亮条纹之间的距离又为多少?算出这两种光第2级亮纹位置的距离.解：由条纹间距公式λd r y y y j j 01=-=∆+ 得cm 328.0818.0146.1cm146.1573.02cm818.0409.02cm573.010700022.0180cm 409.010500022.018021222202221022172027101=-=-=∆=⨯===⨯===⨯⨯==∆=⨯⨯==∆--y y y drj y d rj y d r y d r y j λλλλ2．在杨氏实验装置中,光源波长为nm 640,两狭缝间距为mm 4.0,光屏离狭缝的距离为cm 50.试求：(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；（2）若p 点离中央亮条纹为mm 1.0，问两束光在p 点的相位差是多少？（3）求p 点的光强度和中央点的强度之比.解：（1）由公式λd r y 0=∆ 得λd r y 0=∆ =cm 100.8104.64.05025--⨯=⨯⨯（2）由课本第20页图1-2的几何关系可知52100.01sin tan 0.040.810cm 50y r r d d dr θθ--≈≈===⨯521522()0.8106.4104r r πππϕλ--∆=-=⨯⨯=⨯(3) 由公式2222121212cos 4cos 2I A A A A A ϕϕ∆=++∆= 得8536.042224cos 18cos 0cos 421cos 2cos42cos 422202212212020=+=+==︒⋅=∆∆==πππϕϕA A A A I I pp3．把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中,光屏上原来第5级亮条纹所在的位置为中央亮条纹,试求插入的玻璃片的厚度.已知光波长为6×10-7m .解：未加玻璃片时，1S 、2S 到P 点的光程差，由公式2rϕπλ∆∆=可知为 Δr =215252r r λπλπ-=⨯⨯=现在1S 发出的光束途中插入玻璃片时，P 点的光程差为()210022r r h nh λλϕππ'--+=∆=⨯=⎡⎤⎣⎦所以玻璃片的厚度为421510610cm 10.5r r h n λλ--====⨯-4. 波长为500nm 的单色平行光射在间距为0.2mm 的双狭缝上.通过其中一个缝的能量为另一个的2倍,在离狭缝50cm 的光屏上形成干涉图样.求干涉条纹间距和条纹的可见度.解：6050050010 1.250.2r y d λ-∆==⨯⨯=m m122I I = 22122A A =12A A =7. 试求能产生红光(λ=700nm)的二级反射干涉条纹的肥皂膜厚度.已知肥皂膜折射率为1.33,且平行光与发向成30°角入射.解：根据题意222(210)2710nmd n j d λ-=+∴===8. 透镜表面通常镀一层如MgF 2（n=1.38）一类的透明物质薄膜，目的是利用干涉来降低玻璃表面的反射．为了使透镜在可见光谱的中心波长（550nm ）处产生极小的反射,则镀层必须有多厚? 解：可以认为光是沿垂直方向入射的。

习题解答 第一章1．举例说明符合光传播基本定律的生活现象及各定律的应用。

答：（1）光的直线传播定律影子的形成；日蚀；月蚀；均可证明此定律。

应用：许多精密的测量，如大地测量（地形地貌测量），光学测量，天文测量。

（2）光的独立传播定律定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播。

说明：各光束在一点交会，光的强度是各光束强度的简单叠加，离开交会点后，各光束仍按各自原来的方向传播。

2．已知真空中的光速c 3×108m/s ，求光在水(n=1.333)、冕牌玻璃(n=1.51)、火石玻璃(n=1.65)、加拿大树胶(n=1.526)、金刚石(n=2.417)等介质中的光速。

解：v=c/n(1) 光在水中的速度：v=3×108/1.333=2.25×108 m/s (2) 光在冕牌玻璃中的速度：v=3×108/1.51=1.99×108 m/s (3) 光在火石玻璃中的速度：v=3×108/1.65=1.82×108 m/s (4) 光在加拿大树胶中的速度：v=3×108/1.526=1.97×108 m/s (5) 光在金刚石中的速度：v=3×108/2.417=1.24×108 m/s＊背景资料：最初用于制造镜头的玻璃，就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩，形状类似“冠”，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。

那时候的玻璃极不均匀，多泡沫。

除了冕牌玻璃外还有另一种含铅量较多的燧石玻璃（也称火石玻璃）。

3．一物体经针孔相机在屏上成像的大小为60mm ，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm ，求屏到针孔的初始距离。

解：706050=+l l l =300mm4．一厚度为200mm 的平行平板玻璃(设n=1.5)，下面放一直径为1mm 的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少?解：本题是关于全反射条件的问题。

现代光学基础考卷0910A答卷一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种现象不是光的衍射现象？A. 单缝衍射B. 双缝干涉C. 光的偏振D. 光的绕射2. 光的波长与下列哪个物理量成反比？A. 频率B. 速度C. 动能D. 电场强度3. 下列哪种光学元件可以产生光的聚焦效果？A. 凹透镜B. 凸透镜C. 平面镜D. 棱镜4. 光的干涉现象中，相邻亮条纹或暗条纹之间的距离与下列哪个物理量成正比？A. 波长B. 频率C. 光速D. 光强5. 下列哪种光电器件是基于光的全反射原理？A. 光电管B. 光电二极管C. 光纤D. 太阳能电池二、判断题（每题1分，共5分）1. 光的偏振现象说明光是一种横波。

（）2. 光的双缝干涉实验中，当光程差为半个波长时，会出现亮条纹。

（）3. 光的折射率与介质种类和光的频率无关。

（）4. 全息照相技术利用了光的干涉原理。

（）5. 光在真空中传播速度大于在任何介质中的传播速度。

（）三、填空题（每题1分，共5分）1. 光的波长、频率和速度之间的关系是：波长=______/频率。

2. 光的干涉现象中，相邻亮条纹或暗条纹之间的距离与光的波长______。

3. 光的衍射现象中，单缝衍射图样中央亮条纹的宽度与______成正比。

4. 光的偏振现象说明光是一种______波。

5. 光纤通信技术利用了光在光纤中的______原理。

四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述光的干涉现象及其产生条件。

2. 什么是全息照相？它是如何实现的？3. 光的衍射现象有哪些特点？4. 光的偏振现象在实际应用中有哪些重要作用？5. 简述光纤通信的基本原理。

五、应用题（每题2分，共10分）1. 一束单色光垂直入射到单缝上，已知光的波长为500nm，单缝宽度为0.1mm，求第一级暗条纹的位置。

2. 一束光通过空气玻璃界面时，入射角为30°，求折射角。

3. 一束光在真空中传播速度为3×10^8 m/s，求其在水中（折射率为1.33）的传播速度。

《第四章光及其应用》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一束自然光垂直入射到两种介质的分界面，发生反射和折射。

关于反射光和折射光的性质，下列说法正确的是（）A、反射光为自然光，折射光为部分偏振光。

B、反射光为线偏振光，折射光为自然光。

C、反射光为自然光，折射光也为自然光。

D、反射光为部分偏振光，折射光为部分偏振光。

2、在一个双缝干涉实验中，若入射光波长从500nm改变为400nm，干涉条纹间距将（）A、增大B、减小C、不变D、无法确定3、在下列关于光的现象中，不属于光的折射现象的是：A、彩虹B、透镜成像C、水中的筷子看起来折断了D、肥皂泡的颜色4、关于光的衍射现象，以下说法正确的是：A、只有当光波遇到障碍物时才会发生衍射B、衍射现象在可见光中很难被观察到C、衍射现象的发生与光的频率无关D、衍射现象会在所有波长的光中均能观察到，且其程度与障碍物的尺寸和光的波长成反比5、下列关于光的干涉现象的描述，正确的是：A. 光的干涉现象是由于光波相遇时产生的能量增强。

B. 光的干涉现象是由于光波相遇时产生的能量减弱。

C. 光的干涉现象是光波相遇时相位相同的波叠加形成的。

D. 光的干涉现象是光波相遇时相位不同的波叠加形成的。

6、单缝衍射实验中，若减小入射光的波长，下列说法正确的是：A. 衍射条纹的间距增大。

B. 衍射条纹的间距减小。

C. 衍射条纹的宽度增大。

D. 衍射条纹的宽度减小。

7、在杨氏双缝实验中，若将光源从红色光改为紫色光，衍射条纹将如何变化？A、条纹间距不变B、条纹间距变大C、条纹间距变小D、条纹消失二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、题目：关于光学现象，以下说法正确的是：（1）光的发射过程一定伴随着能量的吸收或转化；（2）光的反射定律适用于所有反射现象，包括光的漫反射；（3）当光线从一种介质进入另一种介质时，若入射角等于折射角，则两种介质的光的折射率相同；（4）光照射到物体上，如果物体表面光滑，则一定能发生全反射现象。

光学教程第1章_参考答案光学教程第1章参考答案光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的科学。

光学是一门非常重要的学科，广泛应用于各个领域，包括物理学、化学、生物学、医学、通信等等。

本章主要介绍了光的基本性质和光的传播规律。

1. 光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。

光波的波长和频率决定了光的颜色和能量。

光的传播速度是光在真空中的速度，约为每秒3×10^8米。

2. 光的传播规律光的传播遵循直线传播原则。

当光传播到介质边界时，会发生反射和折射现象。

反射是光从界面上反射回去，折射是光从一种介质传播到另一种介质中。

根据菲涅尔定律，入射角、反射角和折射角之间满足一定的关系。

3. 光的反射和折射光的反射是光从界面上反射回去的现象。

根据角度关系，入射角等于反射角。

光的折射是光从一种介质传播到另一种介质中的现象。

根据斯涅尔定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足一定的关系。

4. 光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的干涉现象。

干涉可分为构造性干涉和破坏性干涉。

光的衍射是指光通过一个小孔或绕过一个障碍物后产生的衍射现象。

衍射使得光的传播方向发生偏转。

5. 光的偏振光的偏振是指光波中的电矢量在某一平面上振动的现象。

光的偏振可以通过偏振片来实现。

偏振片可以选择只允许某一方向的偏振光通过。

6. 光的吸收和散射光的吸收是指光能量被介质吸收并转化为其他形式的能量的现象。

光的散射是指光在介质中传播时与介质中的微粒发生相互作用，并改变光的传播方向的现象。

总结：光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的科学。

光的传播遵循直线传播原则，当光传播到介质边界时会发生反射和折射现象。

光的干涉是指光波相遇时产生的干涉现象，光的衍射是指光通过小孔或绕过障碍物后产生的衍射现象。

光的偏振是指光波中的电矢量在某一平面上振动的现象，可以通过偏振片来实现。

光的吸收是光能量被介质吸收并转化为其他形式的能量，光的散射是光在介质中传播时与介质中的微粒发生相互作用并改变光的传播方向的现象。

专题14光学B.换用红色激光照双缝增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离C.甲中光线的传播速度大 D.甲临界角大，根据折射定律可知>n n 甲乙，故甲浓度大；根据可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。

故选B.滚珠b、c均不合格D.滚珠b不合格，滚珠c合格单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，点B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失面发生全反射D.θ逐渐减小时，两束光在【解析】红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为2l aλB．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为l aλn 的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为θ=︒，光线c消失B．若45D．若入射光a变为紫光，光线【解析】根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为6011<H光的中央明条纹宽度宽照射同一单缝衍射装置，δH光的侧移量小以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，δ向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。

所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设，代入双缝干涉公式lxdλ∆=，可得2lxλ∆=向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不错误；同理再次画出光路图有向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。

该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：单色光类别1/mm x 6/mm x 单色光110.6018.64①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。

习题第一章习题1.人类对于“光的本性的认识”经历了哪几个主要阶段？2.怎样理解“光学是一门既古老又年轻的学科”？3.“激光”与一般的光有什么不同之处和相同之处？4.列举激光在某一方面的应用曾使您感到新奇和惊讶。

5.试提出在天空中出现的某一个光学现象，并由您自己作出合理的解释。

6.试介绍我国古代的科学家在天文观测方面的若干成就。

7.声音是不是电磁波？若不是则是什么样的波？试阐明光波与声波之间的相同和不同之处。

8.电磁波是不是可以在真空中传播？声波是不是可以在真空中传播？9.一般的电磁波在真空中的传播速度c可以用真空中的介电常量和磁导率按公式10.试计算：（1）我国家用交流电频率的波长；（2）求频率为93.3MHz的FM调频无线电波的波长；（3）求频率为Hz红色可见光的波长。

11.北京距上海的距离为3000km，在北京和上海之间通电话，那么声音通过电话从北京传到上海需要多少时间？12.从电磁波的频谱中，找出波长分别为km，1km，1m，1cm，1mm，1m的电磁波分别属于什么波段？13.您参加一个音乐会，您的座位距舞台上的唱歌者为500m，您的同事在距音乐会3000km的家中听现场直播，您的同事比您早听到多少时间？（声波在20的空气中的传播速度是340）。

14.Nd：YAG激光能发出波长为1062nm的脉冲激光，脉冲的持续时间（即脉冲宽度）为30ps，则在这脉宽中包含了多少个光波的波长？若要求只有一个波长被包含在脉宽中，则脉冲的持续时间应该是多少？15.太阳距我们有km，从太阳发出的光传播到地球所用的时间是多少？16.天文学上用“光年”来衡量距离的长短（不是衡量时间），一光年到底有多少千米？最近的一个宇宙星体距地球为4.2光年，则该星体距我们有多少千米？17.复习有关电子和光子之间的异同性，并列表说明。

第二章习题1.从太阳射到地球上的辐射能流为1350。

假设太阳光是一个单一的电磁波，试求地球表面上和的值。

新概念光学各章复习答案复习提纲第⼀章光和光的传播说明：灰⾊表⽰错误。

§1、光和光学判断选择练习题：1.⽤单⾊仪获得的每条光谱线只含有唯⼀⼀个波长；2.每条光谱线都具有⼀定的谱线宽度；3.⼈眼视觉的⽩光感觉不仅与光谱成分有关，也与视觉⽣理因素有关；4.汞灯的光谱成分与太阳光相同，因⽽呈现⽩光的视觉效果；§2、光的⼏何传播定律判断选择练习题：1.光⼊射到两种不同折射率的透明介质界⾯时⼀定产⽣反射和折射现象；2.⼏何光学三定律只有在空间障碍物以及反射和折射界⾯的尺⼨远⼤于光的波长时才成⽴；3.⼏何光学三定律在任何情况下总成⽴；§3、惠更斯原理1.光是⼀种波动，因⽽⽆法沿直线⽅向传播，通过障碍物⼀定要绕到障碍物的⼏何阴影区；2.惠更斯原理也可以解释波动过程中的直线传播现象；3.波动的反射和折射⽆法⽤惠更斯原理来解释；§4、费马原理1）费马定理的含义，在三个⼏何光学定理证明中的应⽤。

判断选择练习题：1.费马原理认为光线总是沿⼀条光程最短的路径传播；2.费马原理认为光线总是沿⼀条时间最短的路径传播；3.费马原理认为光线总是沿⼀条时间为极值的路径传播；4.按照费马原理，光线总是沿⼀条光程最长的路径传播；5.费马原理要求光线总是沿⼀条光程为恒定值的路径传播；6.光的折射定律是光在两种不同介质中的传播现象，因⽽不满⾜费马原理。

§5、光度学基本概念1）辐射通量与光通量的含义，从辐射通量计算光通量，视见函数的计算。

2）计算⼀定亮度⾯光源产⽣的光通量。

3）发光强度单位坎德拉的定义。

2.明亮环境和⿊暗环境的视见函数是⼀样的；3.昏暗环境中，视见函数的极⼤值朝短波（蓝⾊）⽅向移动；4.明亮环境中，视见函数的极⼤值朝长波（绿⾊）⽅向移动；5.1W的辐射通量在⼈眼产⽣1W的光通量；6.存在辐射通量的物体必定可以引起⼈眼的视觉；7.在可见光谱范围内，相同的辐射通量，眼睛对每个波长的亮度感觉都⼀样；8.在可见光谱范围内，相同的辐射通量，眼睛对波长为550nm光辐射的亮度感觉最强；9.理想漫射体的亮度与观察⽅向⽆关；10.不同波长、相同辐射通量的光辐射在⼈眼引起的亮度感觉可能⼀样；填空计算练习题：计算结果要给出单位和正负1、波长为400nm、500nm、600nm、700nm的复合光照射到⼈眼中，已知这些波长的视见函数值分别为0.004、0.323、0.631、0.004，若这些波长的辐射通量分别为1W、2W、3W、4W，则这些光在⼈眼中产⽣的光通量等于-------------。

现代光学习题第一章答案现代光学习题第一章答案光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学。

在现代光学的学习中，第一章通常是关于光的基本概念和光的传播方式的介绍。

本文将为读者提供现代光学学习题第一章的答案，帮助读者更好地理解和掌握光学知识。

1. 什么是光的传播方式？光的传播方式有两种：直线传播和波动传播。

直线传播是指光在一直线上传播，这是由于光的传播速度很快，所以在短距离上看起来是直线传播的。

波动传播是指光以波动的形式传播，这是由于光是一种电磁波，具有波动性质。

2. 什么是光的反射？光的反射是指光线从一个介质界面上发生反射现象。

当光线从一个介质射入另一个介质时，会发生折射和反射。

反射是指光线在射入介质后，以与入射角相等的角度从介质界面上反射出来。

3. 什么是光的折射？光的折射是指光线从一个介质射入另一个介质时，由于两个介质的光速不同，光线会发生偏折现象。

折射定律描述了光线在折射过程中的行为，即入射角、折射角和两个介质的折射率之间的关系。

4. 什么是光的干涉？光的干涉是指两个或多个光波相遇时，互相叠加产生干涉现象。

干涉可以分为构造干涉和破坏干涉。

构造干涉是指光波相位差为整数倍的情况下，波峰与波峰、波谷与波谷相遇，使得光强增强。

破坏干涉是指光波相位差为半整数倍的情况下，波峰与波谷相遇，使得光强减弱。

5. 什么是光的衍射？光的衍射是指光通过一个小孔或绕过一个障碍物后，发生波的弯曲现象。

衍射是光的波动性质的表现，它使得光线在通过小孔或绕过障碍物后，出现弯曲和扩散。

6. 什么是光的偏振？光的偏振是指光波在传播过程中，振动方向只在一个平面上的现象。

光的偏振可以通过偏振片进行观察和实现。

偏振光在许多应用中具有重要的作用，如液晶显示器和偏振镜等。

通过以上问题的回答，我们对现代光学学习题第一章的内容有了一定的了解。

光学作为一门重要的科学学科，对于我们的日常生活和科学研究都有着重要的意义。

希望通过本文的介绍，读者能够对光学的基本概念和光的传播方式有更深入的理解，并能够在学习中更好地应用和掌握光学知识。

第一章测试1.黑体辐射实验证明了证明了光速的恒定性，颠覆了世人对于时间与空间的既有概念。

（）A:错B:对答案:A2.黑体辐射实验导致量子力学的建立，彻底改变了20世纪人类的物质文明。

( )A:对B:错答案:A3.阿尔伯特·麦克尔逊和爱德华·莫雷于1887年的实验证明不管人们在哪个方向上多快运动，得出的结论是什么？（）A:光速是恒定的。

B:各项都不对C:光速不是恒定的D:光似乎总是以相同的速率相对于他的所在地运动答案:AD4.1905年9月，爱因斯坦发表了《论运动物体的电动力学》一文，指出只要人们愿意抛弃绝对时间的观念的话，整个以太的观念纯熟多余。

（）A:错B:对答案:B5.爱因斯坦的狭义相对论变革了我们对空间和时间的观念，推翻了19世纪科学家的两个绝对物：（）A:各项都不对B:以太代表的相对静止。

C:以太代表的绝对静止。

D:所有钟表都测量的绝对或普适时间。

答案:CD6.牛顿的绝对时空观，对于任何人来说，能够得出如下结论（）。

A:质量恒定不变B:同时绝对性C:时间间隔的绝对性D:空间距离的绝对性答案:ABCD7.只有当一个大质量的物体将时空弯曲并由此将在它邻近的物体的弯折，加速度和引力才能是等效的。

（）A:对B:错答案:A8.爱因斯坦的广义相对论把空间和时间从一个事件在其中发生的被动的背景转变成宇宙动力学的主动参与者。

这就引发了一个伟大的问题，这就是：（）A:各项都不对B:宇宙的起源。

C:生命的起源D:人类的起源答案:B9.爱因斯坦表示，引进下列中的哪个选项是自己一生中“最大的失误”。

（）A:各项都不对B:狭义相对论C:广义相对论D:宇宙常数答案:D10.彭齐亚斯和威尔逊也因什么成就而获得1978年的诺贝尔物理学奖。

（）A:宇宙常数B:各项都不对C:宇宙微波背景辐射D:宇宙爆炸答案:C11.脉冲星被称为“太空灯塔”。

（）A:对B:错答案:A12.1967年8月，剑桥射电天文台的女研究生贝尔在纷乱的记录纸带上察觉到一个奇怪的“干扰”信号是由中子星发出来的。

当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅会发生 变化，产生明暗相间的干涉条纹。
干涉条件
两束光波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同、光程差不超过 光波的相干长度。
干涉公式
I=I1+I2+2√(I1I2)cosΔφ
光的衍射
01
02
03
衍射现象
光波在传播过程中遇到障 碍物时，会绕过障碍物的 边缘继续传播，形成衍射 现象。
偏振应用
偏振现象在光学仪器、摄 影等领域有广泛应用。
03
光学仪器介绍
显微镜
总结词
显微镜是一种用于观察微小物体的光学仪器，它能够将微小的物体放大并清晰地 呈现出来。
详细描述
显微镜主要由目镜、物镜和载物台等部分组成。目镜用于观察放大后的图像，物 镜则将微小物体放大并投射到目镜上。载物台用于放置需要观察的物体。通过调 节显微镜的焦距和放大倍数，可以观察到不同大小的物体。
光学信息处理系统
光学信息处理系统是指 利用光学器件和光子器 件实现信息处理的系统， 如傅里叶变换光学系统、 空间光调制器等。
光学信息处理应用
光学信息处理在图像处 理、模式识别、通信等 领域有广泛应用，如光 学图像识别、光学加密 通信等。
05
光学实验与探究
分波前干涉实验
总结词
通过分波前干涉实验，可以观察到光的干涉现象，理解干涉 原理和干涉条件。
全息技术
全息原理
全息技术是利用光的干涉和衍射原理，记录并再 现物体的三维图像的一种技术。
全息材料
全息材料是指能够记录和再现全息图的材料，如 光敏树脂、尼龙薄膜等。
全息应用
全息技术在光学存储、图像处理、显示技术等领 域有广泛应用，如全息存储器、全息电视等。

光与现代科技讲座各章习题第一章绪论第二章光源与激光器第三章光纤与光学传感技术第四章激光在现代医学中的应用第五章激光在军事技术中的应用第六章激光在现代工业和加工中的应用第七章光与信息技术第八章光通信技术与网络第一章概述1.什么是光？光波的频率和波长范围是多少？可见光的波长范围是什么？什么是电磁波波谱？光是电磁波谱中波长范围为1nm~1mm或者频率在3*1011Hz~ 3*1017Hz范围的电磁辐射，是能量与信息的载体。

可见光是波长为380nm~780nm的电磁辐射，可见光刺激人眼产生人眼的视觉效应。

真空中各种电磁波具有相同传播速度。

将各种电磁波按照频率或波长的大小顺序排列起来，就形成了电磁波波谱。

2.光的特性是什么？光也产生热效应，可以用主观和客观两种度量体制即辐射度学和光度学来度量光。

光具有波动性和粒子性，利用光的波动性可以研究光在介质和自由空间以及光电系统中的传播规律，光的粒子性和材料的光电特性是光电信息转换器件的物理基础。

3.什么是光的辐射功率，它与什么因素有关？单位时间内辐射的能量叫做辐射功率特点：辐射能量与频率的四次方成正比；辐射能量与距离的平方成反比，这是球面波的特点；有很强的方向性，在垂直于轴线方向上的辐射最强，而在沿轴线方向上没有辐射。

4.什么是光的干涉、衍射、偏振？光干涉的条件是什么？两束光的相遇区域形成稳定的、有强有弱的光强分布（明、暗相间的条纹分布）的现象,称为光的干涉.波在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘而进入几何阴影传播,并且产生强弱不均的光强分布，这种偏离直线传播的现象称为衍射现象。

偏振—研究光矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态(偏振态)。

光的偏振性说明光波是横波光波是横(电磁)波。

光波中光矢量(电场)的振动方向与光的传播方向垂直振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。

相干条件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5.什么是光的吸收、色散、散射？什么是选择性吸收，什么是普遍吸收？什么是瑞丽散射定律？什么是拉曼散射？光的吸收——光波在物质中传播时，其一部分能量被转变为物质的内能的现象。

第一章 光电系统的常用光源1、可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？解：可见光的波长为：380~780nm 频率可由公式算出：Hz Cf 146810)89.7~85.3(10)78.0~38.0(103⨯=⨯⨯==-λ 光子的能量范围由公式可算出：J h E 19143410)23.5~55.2(10)89.7~85.3(10626.6--⨯=⨯⨯⨯==ν3、一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。

解：lmL R dS L dSd L v v v v v 84830)5.1(14.3427030)5.1(44222=⨯⨯⨯==⨯⨯===Φ∴Φ=⎰πππΘ4、一只He ——Ne 激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。

该激光束的平面发散角为1mrad ，激光器的放电毛细管直径为1mm 。

1）求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。

2）若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的反射比为0.85，求该屏上的光亮度。

解：1）在nm 8.632=λ时，V （λ）=0.24lm V k v e m 328.010224.0683)()()(3=⨯⨯⨯=Φ=Φ-λλλ 又R r =2sin θ，且θ=1mrad=0.057度，故：41097.42057.0sin 2sin -⨯==o θ 724222221076.7)1097.4(14.3)2(sin )(--⨯=⨯⨯=====ΩθπππR r Rr R dS 则发光强度cd d d I v v v 57102.41076.7328.0⨯==⨯=ΩΦ=ΩΦ=- 光亮度2112352/1035.51)2101(14.3102.4cos cos m cd r I dS dI B v v v ⨯=⨯⨯⨯⨯===-θπθ光出射度25623/1018.41025.014.3328.0)2101(14.3328.0m lm S dS d M v v v ⨯=⨯⨯=⨯=Φ=Φ=-- 2）∵反射比为0.85，v v Φ=Φ'∴85.0，则v v I I 85.0=光照面直径：m d d o23433101.110)95.91(1097.4201012057.0tan 1021012tan 102-----⨯≈⨯+=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯=⨯⨯+='θ 则屏上的光亮度：29452252/1076.31095.01057.31)2101.1(14.3102.485.0cos cos m cd r I S d I d B v v v ⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=''=''='--θπθ第三章 光辐射探测器9、探测器的W Hz cm D 211110⋅=*，探测器光敏面的直径为0.5cm ，用于Hz f 3105⨯=∆的光电仪器中，它能探测的最小辐射功率为多少？ 解：归一化探测率为21)(f A D D d ∆=* 2222196.0)25.0(14.3)2(cm d r A d =⨯===ππ 则能探测的最小辐射功率为W D fA D NEP d 101131013.310105196.01-*⨯=⨯⨯=∆==11、某测辐射热计的热导K W G t /1066-⨯=，吸收系数为8.0=η，求吸收5μW 辐射功率后产生的温升。