第一章小结
几何光学的基础：基本概念及基本定律（见第一节小结）
成像分析：
1、完善像的定义及完善成像条件
2、光路中的基本概念与符号规则
3、光路计算：
1）内容：
a. 成像位置关系（计算公式）
b. 成像特性分析（放大率）
——虚实正倒缩放、共轭点沿轴移动、光束孔径角变化学习思路：
a. 球面——平面
b.宽光束实际光线——近轴光线
（球差）（高斯像、物像共轭）
c. 折射————反射
（反射-折射定律；成像公式、放大率公式、拉赫不变量）d. 单个球面——共轴系统：
过渡公式、成像放大率
第二章小结
理想光学系统理论：
1、基本概念：理想光学系统、共轭、共线成像等
2、共轴理想光学系统成像性质
3、基点与基面：焦点/面、主点/面、节点（包括物像两方）
物像关系：
1、图解法求像：典型光线、基点基面性质（课上例题）
2、解析法及应用：牛顿公式、高斯公式
理想光学系统的组合：1）两光组组合的公式及计算
2）多光组组合计算（正切计算法）典型光学系统：了解基本的光路特点、成像特性等
作业
1、（1）描述下列基点和基面的典型物理特征：焦点、焦平面；主点、主平面；节点；（2）写出物方焦距和像方焦距的关系式；（3）写出节点位置与主点位置的关系式。
2、（1）写出高斯公式和牛顿公式，并用图表示出公式中各符号。（2）写出高斯公式和牛顿公式相应的垂轴放大率公式。（3）写出物方焦距与像方焦距的关系。（4）写出空气中两透镜组合的光焦度。
3、结合图、文、公式, 简述多光组组合的正切计算法。
P38: 2,4, 5,6
共7道题
第三章小结
第四章作业
1、结合画图进行名词解释：孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角
2、结合画图进行名词解释：视场光阑、入窗、出窗、视场角
3、对于一个光学系统，如何判断其孔径光阑？
4、如何判断其视场光阑？
5、名词解释：（1）渐晕、渐晕系数；（2）主光线；（3）照相系统中的孔径光阑和视场光阑分别是什么？
6 、（1）望远镜系统中的孔径光阑和视场光阑分别在何处？（2）目视光学系统对出瞳有何要求？
7、物方远心光路及其作用？
8 、场镜及其作用？
9、解释景深、对准平面、远景平面、近景平面。
10、景深决定于哪些因素？与这些因素有何关系？
小结：光学系统的成像分析
理想光学系统成像特点：物点——像点
1、任意大的空间、任意宽的光束都可以成完善像。
（视场）（孔径角）
2、计算：牛顿公式、高斯公式、近轴光路计算公式均可以
求理想像的大小与位置。
实际光学系统
1、近轴区才具有理想光学系统的性质
——无实际意义
2、通常情况下，不能以一定宽度的光束对一定大小的物体成完善像。
成像特点：物点——弥散斑
计算：实际光线计算
追迹成像的位置、大小与理想像的偏离——像差
像差类型影响因素在高斯像面上接收到的像
轴上物点单色球差孔径单色弥散圆斑复色
色球差孔径、波长
彩色弥散圆斑位置（轴向）色差波长
轴
外物点单色
彗差（正弦差）孔径、视场
形状复杂的
弥散斑细光束像散视场
场曲
大物面
畸变
复色倍率色差波长
单色几何像差小结
未经校正的光学系统，一般五种几何像差都存在。特定的条件下，也可能只有一种像差特别明显:
(1) 物点在主轴上：球差（光束越宽越明显）
(2) 物点与主轴距离不大：球差，彗差（更明显）
(3) 物点离轴很远、细光束：像散（最明显，
因为狭窄光束球差、彗差不显著）
(4) 物面很大：场曲和畸变
4、眼睛的功能
1）调节——水晶体：破坏光束同心性
远、近点，调节能力，视度；明视距离；
近视、远视、散光眼的特征及校正。
2）适应——瞳孔：明适应、暗适应
3）分辨——瞳孔：视角、人眼的极限分辨角
4）景深
第一章 几何光学基本定律与成像概念
1、波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面成为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播。
2、光束：与波面对应的所有光线的集合。
3、波面分类：
a) 平面波：对应相互平行的光线束（平行光束）
b) 球面波：对应相较于球面波球心的光束（同心光束） c) 非球面波 4、全反射发生条件：
a) 光线从光密介质向光疏介质入射 b) 入射角大于临界角
5、光程：光在介质中传播的几何路程l 与所在介质的折射率n 的乘积s 。光程等于同一时间内光在真空中所走的几何路程。
6、费马原理：光从一点传播到另一点，期间无论经过多少次折射和反射，其光程为极值。
7、马吕斯定律：光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 8、完善像：
a) 一个被照明物体每个物点发出一个球面波，如果该球面波经过光学系统后仍为一球面波，那么对应光束仍
为同心光束，则称该同心光束的中心为物点经过光学系统后的完善像点。 b) 每个物点的完善像点的集合就是完善像。
c) 物体所在空间称为物空间，像所在空间称为像空间。 10、完善成像条件：
a) 入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。 b) 或入射光为同心光束时，出射光也为同心光束。 c) 或物点A 1及其像点之间任意两条光路的光程相等。
11、物像虚实：几个光学系统组合在一起时，前一系统形成的虚像应看成当前系统的实物。 12、子午面：物点和光轴的截面。 13、决定光线位置的两个参量：
a) 物方截距：曲面顶点到光线与光轴交点A 的距离，用L 表示。 b) 物方孔径角：入射光线与光轴的夹角，用U 表示。 14、符号规则
a) 沿轴线段：以折射面顶点为原点，由顶点到光线与光轴交点或球心的方向于光线传播方向相同时取证，相
反取负
b) 垂轴线段：以光轴为基准，在光轴上方为正，下方为负。 c) 夹角：
i. 优先级：光轴》光线》法线。
ii. 由优先级高的以锐角方向转向优先级低的。 iii. 顺时针为正，逆时针为负。
15、球差：单个折射球面对轴上物点成像是不完善的。球差是固有缺陷。 16、高斯像：轴上物点在近轴区以细光束成像是完善的，这个像称为高斯像。
a) 通过高斯像点且垂直于光轴的平面称为高斯像面。 b) 这样一对构成物象关系的点称为共轭点。
17、阿贝不变量Q ：物空间与像空间的阿贝不变量相等，仅随共轭点的位置而变。
Q l
r n l r n =-=-)11()'11(' 18、垂轴放大率β：β为像的大小与物体大小之比
a)
l
n nl ''y y'==
β 由此可知，垂轴放大率仅取决于共轭面位置，在一堆共轭面上，β为常数，故像与物相似。 b) 成像特性：
i. β>0，成正像，虚实相反；β<0，成倒像，虚实相同。 ii. |β|>1，成放大的像，反之成缩小的像。
19、轴向放大率α：物点沿光轴做微笑移动dl 时，引起的像点移动量dl'与物点移动量之比。
a) 2
22''''βαn
n l n nl dl dl ===
b) 折射球面的轴向放大率恒为正
20、角放大率：在近轴区内，一对共轭光线与光轴的夹角u'与u 的比值，用γ表示。
a)
β
γ1'''n n l l u u ===
b) 角放大率表示折射球面将光束变宽或变细的能力 c) 角放大率只与共轭点的位置有关，与孔径角无关 21、三个放大率的关系：ββ
βαγ==
''2n n n n 22、由'
''''u n nu
l n nl y y ===
β得J y u n nuy =='''。该式表明实际光学系统在近轴区成像时，在物象共轭面内，物体大小y 、成像光束的孔径角u 和物体所在材质折射率n 的乘积为一常数。该常数J 称为拉格朗日-赫姆霍兹不变量，简称拉赫不变量。
23、球面反射镜的情况：
a) 物像位置关系：
r
l l 21'1=+ b) 成像放大率： β
γβαβ1'''''222
-
==-=-==-==
u u l l dl dl l
l y y
c) 球面镜的拉兹不变量：''y u uy J -== 24、共轴球面系统过渡公式
a)
i i i d l l -=+'1
'1i i i i u d h h -=+
第二章 理想光学系统
1、理想光学系统：将一般仅在光学系统近轴区存在的完善成像，拓展成在任意大的空间中以任意宽的光束都成完
善像的理想模型。性质：
a) 位于光轴上的物点对应的共轭像点也必然位于光轴上；位于过光轴的某一个截面内的物点对应的共轭像点
必位于该平面的共轭像面内；过光轴的任意截面成像性质都是相同的。 b) 垂直于光轴的平面物所称的共轭平面像的几何形状完全与物相似。
c) 如果已知两对共轭面的位置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率以及轴上两对共轭点的位置，则其
他一切物点的像点都可以根据这些已知的共轭面和共轭点来表示。这些已知的共轭面和共轭点分别称为共
轴系统的“基面”和“基点”。
2、无限远轴上物点和它对应的像点F'
a) 无限远轴上物点发出的光线都与光轴平行
b) 无限远轴上物点的像点F'称为像方焦点。过F'作垂直于光轴的平面，称为像方焦平面。
c) 将入射光线(平行于光轴的)与出射光线反向延长，则两光线必交于一点，设此点为Q'，过Q'作垂直于光轴
的平面交光轴于H'，则H'称为像方主点，Q'H'平面称为像方主平面，从主点H'到焦点F'的距离称为像方焦
距，用'f 表示。'
tan 'U h
f =
d) 将入射光线与出射光线(平行于光轴的)反向延长，则两光线必交于一点，设此点为Q ，过Q 作垂直于光轴
的平面交光轴于H ，则H'称为物方主点，QH 平面称为物方主平面，从主点H 到焦点F 的距离称为物方焦
距，用'f 表示。U
h
f tan =
3、图解法求像
a) 已知一个理想光学系统的主点（主面）和焦点的位置，利用光线通过他们之后的性质，对物空间给定的点、
线、面，通过画图追踪典型光线求出像的方法。 b) 平行于光轴入射的光线，经过系统后过像方焦点。 c) 过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴。
d) 倾斜于光轴入射的平行光束经过系统后交于像方焦平面上一点。 e) 自物方焦平面上发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束。 f) 共轭光线在主面上的投射高度相等。 4、解析法求像
a) 牛顿公式：物和像的位置相对于光学系统的焦点来确定，以物点到物方焦点距离为物距，用x 表示；以像
点到像方焦点距离为像距，用x'表示。正负号以响应焦点为原点确定
i.
公式：''ff xx =；
垂轴放大率：'
''f x x f y y -=-==
β b) 高斯公式：以l 表示物点到物方主点的距离，以'l 表示像点到像方主点的距离；正负以相应主点为原点确
定
i.
公式：
1''=+l
f
l f
垂轴放大率：l
l f f y y '''-==
β
5、多光组组成的理想光学系统的成像
a) 光组：一个光学系统可由一个或几个部件组成，每个部件可以由一个或几个透镜组成，这些部件被称为光
组。
b) 过渡公式：前一光组的像即为后一光组的物，两光组的相互位置以距离121'd H H =（前一光组的像方主点
到后一光组的物方主点）表示。 c) 过渡关系：
1
12112''?-=-=x x d l l 其中1?表示第一光组像方焦点到第二光组物方焦点的距离，称为焦点间隔或光
学间隔。正负以前一光组像方焦点为原点确定。
d) 过渡公式一般形式：1
1
11
1'''+----+-=??-=-=i i i i i i i i i i f f d x x d l l
6、理想光学系统两焦距之间的关系
a) 由'tan 'tan U l h U l ==或'tan )''(tan )(U f x U f x +=+代入)'/(y y f x -=和)/'(''y y f x -=得
'tan ''tan U y f U fy -=（近轴区中：'''u y f fyu -=）
b) 用'''u y f fyu -=和拉兹公式'''u y n nyu =比较得
n
n f f ''-=。 c) 若光学系统中包括反射面，两焦距间的关系由反射面个数决定：
n
n f f k '
)1('1+-= d) 理想光学系统的拉兹公式：'tan ''tan U y n U ny = 7、理想光学系统的放大率
a) 轴向放大率
i.
dl
dl dx dx '
'=
=
α，微分牛顿公式得：0''=+dx x xdx 即x x '-=α ii. 代入牛顿公式的垂轴放大率公式l l f f y y '''-==
β得22''ββ
αn
n f f =-= b) 角放大率:代入拉兹公式得：β
γ1'tan 'tan n n U U ==
c) 理想光学系统的三种放大率之间关系式：βαγ= d) 光学系统的节点
i.
光学系统中角放大率等于?
+1的一堆共轭点称为节点。若物像空间戒指相同则β
γ1
=
，进一步当1
=β时，即考虑共轭面为主平面时，1=γ，此时主点即为节点。物理意义：过节点(此处为主点)的入射光线经过系统后出射方向不变。
ii. 物像方空间折射率不等时，角放大率1=γ的物像共轭点不再与主点重合，而是'f x J =和f x J ='。
e) 一对节点、一对主点、一对焦点，统称光学系统的基点。
8、用平行光管测定焦距
a) 一束与光轴成ω角入射的平行光束经系统以后会聚于焦平面上的一点，即无限远轴外物点的像，像高y'
是由这束平行光束中过节点的光线决定的，如果被测系统放在空气中，则主点与节点重合，得：
ωtan ''f y -=。
b) 只要给被测系统提供一与光轴倾斜成已知角度ω的平行光束，测出其在焦平面上的像高，就可算出焦距。
公式：''1
2y y
f f =
9、光焦度：通常用φ表示像方焦距的倒数，'
1
f =
Φ。双光组情况下：2121d ΦΦ-Φ+Φ=Φ。当两光学系统主平面间距离为零是，即在密接薄镜组情况下有：21Φ+Φ=Φ。表示密接薄镜组总光焦度是两个薄透镜光焦度之和。 10、筒长：由物镜顶点到像面的距离。 工作距：由系统最后一面到像面的距离。 11、双光组分析：
a) 平行于光轴入射的光线，通过第一个系统后，通过'1F ，再通过第二个系统后与光轴焦点即为组合系统的
像方焦点'F 。因此'1F 和'F 共轭，应用牛顿公式得'2F 到'F 的距离?
-='
'22f f x F ，'F x 原点为'2F 。与此相似：1F 到F 的距离?
='
11f f x F 。 b) 像方焦距：?
-
='''21f f f 物方焦距：?=21f
f f 。
c)
2
121'')(f f d f f d +-=?-?+=（焦距距离）主平面距离 代入上式得：
'
''''1'1212122f f d
f f f f f --=当两系统处于同种介质中时，22'f f -=，有
'''1'1'12121f f d f f f -+=，令'
1f =φ，得2121φφφφφd -+=当主平面距离为零，即密接薄镜组情况下：21φφφ+=。
12、多光组组合计算
a) 追迹一条投射高度为1h 的平行于光轴光线，出射光线的孔径角'k U ，则'
tan '1
k U h f =
b) 组合系统的正切算法：
'
tan '
tan 'tan 11k k k k k k k k U d h h f h U U -==
=++
13、望远镜系统：'
''12f f y y -==
β '
'
1
21f f -
==
β
γ a) 视角放大率：远处物体经系统所成的像对眼睛张角'ω的正切与该物体直接对眼睛张角ω正切之比：
γω
ω==
Γtan '
tan 14、显微镜系统：视角放大率'
'tan 'tan 21f f L
?-==
Γωω 15、透镜：
a) 透镜是由两个折射面包围一种透明介质所形成的光学零件。光焦度为正值称为正透镜，负值称为负透镜。
b) 焦距公式：]
)1()()[1('''122
121d n r r n n r nr f f f f -+--=?-
=-= c) 当0→d 时))(1(21ρρ--=Φn 表明：薄透镜光学性质仅由焦距或光焦度决定。
第三章 平面与平面系统
1、平面镜成像
a) 它是唯一能成完善像的最简单的光学元件，即物体上任一点发出的同心光束经过平面镜后仍为同心光束。 b) 实物成虚像，虚物成实像。 2、平面镜旋转和测微小角度和位移
a) 平面镜转动α角时，反射光线转动αθ2=角
b) 若平面镜转动是由测杆移动引起，设测杆与光轴距离为a ，测杆移动量为x ，则a x /tan =≈θθ，得反射
点移动距离Kx a f y ==)/'2(，其中a f K /'2=为光学杠杆放大倍数。
3、双平面镜成像：出射光线与入射光线的夹角和入射角无关，只取决于双面镜夹角。
4、平行平板：由两个相互平行的折射平面构成的光学元件。（分划板、测微平板、保护玻璃）
a) 侧向位移：)'
cos cos 1(sin 11
1I n I I d T -
=?
b) 轴向位移：)tan '
tan 1()'cos cos 1('1
111I I d I n I d L -=-=?
5、平行平板等效系统
近轴区轴向位移)11('n d l -=? 等效位移： n d l l -=''12
6、反射棱镜：将一个或多个反射面磨制在同一块玻璃上形成的光学元件。工作面之间的交线称为棱镜的棱，垂直
于棱的平面称为主截面，又称光轴截面。 7、棱镜系统成像方向判断
a) ''z O 坐标轴和光轴的初涉方向一致。
b) 垂直于主截面的坐标轴''y O 视屋脊面个数定，奇数则与物坐标轴Oy 方向相反，偶数个则相同。 c) 平行于主截面的坐标轴''x O 的方向视反射面个数决定，若物坐标系为右手坐标，反射面为偶数个时''x O 按
右手坐标系确定，奇数时按左右坐标系确定。
8、棱镜的展开：用一等小玻璃平板来取代光线在反射棱镜两折射面之间的光路。
a) 方法：在棱镜主截面内，按反射面的顺序，以反射面与主截面的交线为轴，依次做（棱镜的）镜像。 b) 等效平行平板厚度L 与棱镜口径D 关系：KD L =。其中K 为棱镜的结构参数。 9、折射棱镜：光线光路对称于折射棱镜时，偏向角取最小值：2
sin )(21sin αδαn m =+ 10、光楔：折射角很小的折射棱镜。偏向角：αδ)1(-=n 。
第四章 光学系统中的光阑与光束限制
1、光阑
a) 孔径光阑：限制轴上物点孔径角或成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。光瞳：孔
径光阑的像。经前面光学系统所成像称为入射光瞳（入瞳）；经后面系统所成像称为出射光瞳（出瞳）。 b) 视场光阑：限定成像范围的光阑。与孔径光阑类似，视场光阑经前后光学系统所成像分别称为入射窗（入
窗）和出射窗（出窗）。
2、照相系统中的光阑
a) 渐晕：像面边缘部分比像面中心暗的现象。
b) 渐晕系数：轴向光束口径D ，视场角为ω的轴外光束在子午截面内光束宽度为ωD ，则ωD 与D 之比称为
渐晕系数，用ωK 表示。
3、望远镜系统
a) 为什么选物镜框为孔径光缆：物镜的通光口径无论在何种光阑位置下都是最大的，出瞳距'z l 相差不大，且
能满足预定要求。所以选择使物镜口径最小的光阑位置，即将物镜框作为系统的孔径光阑。
高考物理光学知识点之几何光学经典测试题含答案 一、选择题 1．如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了( ) A ．光的全反射 B ．光的衍射 C ．光的干涉 D ．光的折射 2．半径为R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O ，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB ＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n ＝3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（ ） A ．3R B ．2R C ． 2R D ．R 3．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ） A ．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B ．小球所发的光能从水面任何区域射出 C ．小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D ．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 4．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（ ）． A ． B ．
C．D． 5．两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（a>）。下列结论中正确的是（） A．光束的频率比光束低 B．在水中的传播速度，光束比小 C．水对光束的折射率比水对光束的折射率小 D．若光束从水中射向空气，则光束的临界角比光束的临界角大 6．有一束波长为6×10－7m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则 A．介质的折射率是 2 B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／s C．这束光的频率是5×1014Hz D．这束光发生全反射的临界角是30° 7．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图，下列说法正确的是（） A．在该玻璃体中，A光比B光的运动时间长 B．光电效应实验时，用A光比B光更容易发生 C．A光的频率比B光的频率高 D．用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大 8．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题 一、选择题 1．如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏，下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是 A．增大④和⑤之间的距离 B．增大③和④之间的距离 C．将绿色滤光片改成蓝色滤光片 D．增大双缝之间的距离 2．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻（） A．振荡电流i在增大B．电容器正在放电 C．磁场能正在向电场能转化D．电场能正在向磁场能转化 3．下列说法不正确 ．．．的是（） A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处 B．图2为光线通过小圆板得到的衍射图样 C．图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 4．如图为LC振荡电路在某时刻的示意图，则
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电 C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电 D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流减小 5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6．下列说法正确的是() A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．光需要介质才能传播 D．一束单色光由空气进入水中，传播速度和频率都改变 7．下列说法正确的是（） A．不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率相同 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大8．下列应用没有利用电磁波技术的是 A．无线电广播 B．移动电话 C．雷达 D．白炽灯 9．有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光，大额钞票的荧光防伪标志就是一例，下列说法正确的是 A．改用红外线照射荧光物质也可以发出可见光 B．荧光物质发出的可见光的频率比红外线的频率低 C．荧光物质中的电子吸收了紫外线光子的能量 D．荧光物质发出可见光的过程是电子从低能级跃迁到高能级时产生的 10．以下列出的电磁波中，频率最高的是（） A．无线电波 B．红外线 C．X射线 D． 射线 11．如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光．比较a、b、c三束光，可知
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线偏振光的方位角：线偏振光的振动面与入射面间的夹角称为线偏振光的方位角。 相干时间：⑴光源发出的一个光波列所用的平均时间⑵指光源发出的光波列被一分为二再合二为一时能产生干涉的最大时间差<答对1，2个中的一个即可）(2分>⑶相干时间越大，单色性越好。(1分> 相干长度：⑴指光源发出的光波列的平均长度⑵光源发出的光波列被一分为二，再合二为一时能产生干涉的最大光称差<答对1，2中的一个即可）(2分>⑶是光源单色性的标志(1分>b5E2RGbCAP 惠更斯——菲涅耳原理：任一时刻，波前上的每一点都可看成是新的子波波源，下一时刻的波前就是这些子波的公切面<包络面）。(1分>后来，菲涅耳考虑到惠更斯原理中诸子波既然来自同一波前，它们必定是相干的，因此求出诸子波的干涉效应，也就得出新波前的强度分布了，所以一般把惠更斯原理加干涉原理称为惠更斯——菲涅耳原理。(1分>p1EanqFDPw 夫朗和菲衍射：当光源和衍射物之间的距离和衍射物与观察屏之间距离二者均为无限远时的衍射称为菲涅耳衍射。 菲涅耳衍射：当光源和衍射物之间的距离和衍射物与观察屏之间距 离二者至少有一个是有限的衍射称为菲涅耳衍射。< 没答至少扣一分）DXDiTa9E3d 晶体的磁光效应：媒质因磁场而引起的折射率变化，称为磁光效应。
晶体的电光效应：媒质因电场而引起的折射率变化，称为电光效应。 半波损失：在小角度入射(1分>或掠入射(1分>两种情况下，光波由折射率小的媒质<光疏媒质）进入折射率大的媒质<光密媒质）时，反射光和入射光的振动方向相反，这种现象通常称为“半波损失”。(1分>RTCrpUDGiT 寻常光：Eo∥Do ，lso∥lko (1分>；即折射率与lk方向无关，与各向同性媒质中光传播情况一样(2分>，故称为“寻常 光”5PCzVD7HxA 非寻常光：一般情况下Ee不平行于 De(1分>，lke不平行于lse(1分>，折射率随lk的方向改变，与各方向同性媒质中光传播情况不同，故称为“非寻常光”。(1分>jLBHrnAILg 等厚干涉：各相干光均以同样的角度入射于薄膜(1分>，入射角θo 不变(1分>，改变膜厚度，这时每个干涉条纹对应的是同一个厚度的光干涉的结果。(1分>xHAQX74J0X 等倾干涉：指薄膜<一般板的厚度很小时，均称为薄膜）厚度处处相同(1分>，两光束以各种角度入射时产生的一组干涉条纹(2分>。LDAYtRyKfE 干涉条纹的半宽度：在透射光的情况下，半宽度是指透射光强度下降到其峰值的一半时所对应的位相变化量 圆偏振光：电矢量E的端点所描述的轨迹是一个圆(1分>：即在任一时刻，沿波传播方向上，空间各点E矢量末端在x,y平面上的投
………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 《物理光学》考试题（90分钟） 开卷 总分100分 考试日期 2010年11月 4 日 一、 选择题（每小题2分，共30分） 1. 自然光正入射，其反射光为 D 。 A ．椭圆偏振光 B ．线偏振光 C ．部分偏振光 D ．自然光 2. 自然光在界面发生反射和折射，当反射光为线偏振光时，折射光与反射光的夹角必为 D 。 A ． B θ B ． C θ C ． 3π D ．2 π 3．全反射时，在折射率小的介质中的电场 B 。 A ．等于零 B ．随离界面距离的增加按指数规律衰减 C ．等于常数 D ．随离界面距离的增加按指数规律增加 4. 当光波在两种不同介质中的振幅相等时， D 。 A. 其强度相等 B. 其强度不相等 C. 不确定 D. 其强度比等于两种介质的折射率之比 5. 光从折射率中小介质中正入射到折射率大的介质表面时，相对于入射光的电场和磁场，反射光的 C 。 A ．电场和磁场都无相位变化 B. 电场和磁场都有π相位突变 C. 电场有π相位突变，磁场无相位变化 D. 电场无相位变化，磁场有π相位突变 6. 平行平板的等倾干涉图样定域在 A 。 A ．无穷远 B ．平板上界面 C ．平板下界面 D ．自由空间 7. 在白光入射的等倾干涉中，同级圆环中相应于颜色紫到红的空间位置是 A 。 A ．由外到里 B ．由里到外
………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… C ．不变 D ．随机变化 8. 在对称平板双光束干涉中，无论是等厚干涉还是等倾干涉，也无论是21n n >还是12n n <，两反射光束间的附加相位突变总是 A 。 A ．等于π B ．等于0 C ．可以为π也可以为0 D ．在0和π之间 9. 把一平凸透镜放在平玻璃上构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环 B 。 A. 向中心收缩， 条纹间隔不变 B. 向中心收缩，环心呈明暗交替变化 C. 向外扩张，环心呈明暗交替变化 D. 向外扩张，条纹间隔变大 10．对于单层光学薄膜，增透膜和增反膜的光学厚度 C 。 A ．分别为 2λ和4λ B ．分别为4λ和2λ C ．都等于4λ D ．都等于2 λ . 11．单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为h ， 且n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在n 1中的波长，则两束反射光的光程差为 C 。 A. 2n 2h B. 2n 2h +)112n λ C. 2 n 2h + 1112n λ D. 2 n 2h +211 2 n λ 12． F-P 腔两平行腔面间的距离增加时，其 A 。 A ．分辨能力增强 B ．分辨能力降低 C ．自由光谱范围λ?增大 D ．最小可分辨波长差δλ增大 13. 在F-P 腔腔面无吸收的情况下，当反射率R 增加时，其干涉图样中亮线的亮度 C 。 A ．增加 B ．减弱 C ．不变 D ．趋于无穷大 14. 关于光的空间相干性，下列说法不正确的是 D 。 A. 光场的空间相干性来源于普通扩展光源不同部分发出的光的不相干性
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题含答案(6) 一、选择题 1．下列关于电磁波和机械波的说法中，正确的是 A．机械波和电磁波均有横波和纵波 B．机械波和电磁波均可发生干涉、衍射 C．机械波只能在介质中传播，电磁波只能在真空中传播 D．波源的振动或电磁振荡停止，空间中的波均即刻完全消失 2．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（） A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D．a光的折射率小于b光折射率 3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则() A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a
D．在真空中，电磁波的频率越大，传播速度越小 7．下列说法不正确的是（） A．在电磁波谱中，紫外线的热效应好 B．天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 8．下图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹．若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以 A．将光屏移近双缝 B．更换滤光片，改用波长更长的单色光 C．增大双缝的间距 D．将光源向双缝移动一小段距离 9．下列说法正确的是（） A．不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率相同 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大10．下列四种现象不属于光的衍射现象的是 A．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子 B．不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑 C．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环 D．通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹 11．近期美国在韩国部署“萨德”反导系统，引起亚洲周边国家的强烈反应．“萨德”采用X波段雷达，工作的电磁频率范围在8×109?12×l09Hz，而传统雷达多采用S波段雷达，其工作的电磁波频率范围在2×109?4×109Hz．则下列说法正确的有 A．电磁波的传播需要介质 B．X波段电磁波的波长比S波段电进波的波长长 C．当电磁波从一种介质射入另一介质时，频率会发生变化 D．在传播过程中遇到障碍物时，S波段的电磁波比X波段电兹波更容易发生明显衍射12．下列说法正确的是： A．根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场 B．红外线遥感技术是利用红外线的化学作用 C．在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线比红外线的热效应显著D．工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案解析(2) 一、选择题 1．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于() A．光的干涉、色散和衍射现象 B．光的干涉、衍射和色散现象 C．光的衍射、色散和干涉现象 D．光的衍射、干涉和色散现象 2．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（） A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D．a光的折射率小于b光折射率 3．下列说法正确的是（） A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波 C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样 D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 4．一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝，红光透过双缝后，在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个窄缝挡住，在墙上可以观察到（） A．光源的像 B．一片红光 C．仍有条纹，但宽度发生了变化 D．条纹宽度与原来条纹相同，但亮度减弱 5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 A．变化的电磁场由发生区域向周围空间传播，形成电磁波 B．电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场 C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
一、填空题（每小题3分，总共24分） 1.玻璃的折射率为n＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为_________；光 从玻璃射向空气时的布儒斯特角为_________。 2. 在双缝杨氏干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖，二者 的厚度均为e。波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相 干光的相位差为_________。 3. 如图所示，左图是干涉法检查平面示意图，右图是得到的干涉图样，则干涉 图中条纹弯曲处的凹凸情况是_________。 4. 在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上， 因而实际上不出现（即缺级），那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光 部分宽度b的关系为_________。 5. 波长为λ=600nm的单色光垂直入射于光栅常数d=1.8×10-4 cm的平面衍射光 栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为_________。 6.在双折射晶体内部，频率相同而光矢量的振动方向不同的线偏振光。①沿光轴 传播时，它们的传播速度是_______的；②沿垂直光轴传播时，它们的传播速度 是_______的。 7.对于观察屏轴上P0点，设光阑包含10个波带，让奇数波带通光，而偶数波带 不通光，则P0点的光强约为光阑不存在时的_________倍。 8. 光栅方程的普遍形式为________________。 二、简答题（每小题6分，总共36分） 1. 何谓复色波的群速度?何谓复色波的相速度?什么介质中复色波的群速度大于其相速度?什么介质中复色波的群速小于其相速度? 2.简述光波的相干条件。
3. 汽车两前灯相距1.2m ，设灯光波长为 λ=600nm ，人眼瞳孔直径为D =5mm 。试问：对迎面而来的汽车，离多远能分辨出两盏亮灯？ 4. 一束线偏振光垂直于晶面射入负单轴晶体后，分解成o 光和e 光，传播速度快的是o 光还是e 光？为什么？ 5. 简述法拉第效应及其不可逆性。 6. 用散射理论解释蓝天的形成缘故。 三、透镜表面通常覆盖一层氟化镁（MgF 2）（n =1.38）透明薄膜，为的是利用干涉来降低玻璃（n =1.50）表面的反射，使波长为λ＝632.8nm 的激光毫不反射地透过。试问：覆盖层氟化镁至少需要多厚？（10分） 玻璃 MgF 2 入射光
O P ’P Q ’Q a b 光学单元测试 一、选择题 1．光线以某一入射角从空气射人折射率为3的玻璃中，已知折射角为30°，则入射角 等（） A.30° B.45° C.60° D.75° 2．红光和紫光相比，（） A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小3．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a 、b 两束单色光，其传播方向如图所 示。设玻璃对a 、b 的折射率分别为n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ， 则（） A ．n a >n b B ．n a
初二物理光学基础知识 1、光沿直线传播 （1）光源：能够_____________的物体。 太阳、月亮、萤火虫、电灯、璀璨夺目的钻石、耀眼的玻璃墙、燃烧的篝火 （2）光在__________________________沿直线传播 （4）现象：日食、月食、影子、小孔成像 小孔成像：成_______立的______像。像的形状只与__________有关，与孔的形状______，如树下太阳光斑为圆形。 （5）光速：c=____________________ （6）光年是光在一年里传播的__________，它不是时间单位，而是______单位 2、光的反射 光的反射定律 （1）反射光线与入射光线、法线在___________________（三线共面） （2）反射光线与入射光线分别位于法线的_________________（两线分居） （3）反射角______入射角 漫反射与镜面反射的区别和规律 （1）漫反射和镜面反射都遵循光的___________定律 （2）漫反射能从____________看到物体 （3）镜面反射：镜面、瓶颈的水面、车尾灯的反射 漫反射：电影屏幕、黑板 3、平面镜成像及应用 （1）原理：光的__________ （2）成像特点：平面镜所成的像是______像；像与物体大小______；像到平面镜的距离_____物体到平面镜的距离，像与物体的连线与镜面________ （3）应用：穿衣镜（成像）、潜望镜（改变光路） 初二物理光学基础知识 练习题 一、选择题 1、活灵活现的手影，让观众大开眼界。手影的形成是由于（） A.光的直线传播 B.光的折射 C.光的反射 D.凸透镜成像 2、生活、生产中运用光学知识的实例很多，下图中主要运用光的直线传播的是（） A 激光引导掘进方向 B 小泥人照镜子 C 有经验的渔民叉鱼 D 用冰透镜向日取火 3、下列四种现象中，属于光的反射现象的是（） A 人在的影子 B 蜡烛通过小孔成像 C 荷花在水中的倒影 D铅笔在水面处好像折断了
1.波动方程，光程、光程差、相位差 2.杨氏干涉、薄膜干涉(等倾、等厚) （重点） 3.单缝衍射、圆孔衍射（半波带、分辨本领）、光栅 4.马吕斯定律、布儒斯特定律、偏振光之间转换 1．)](ex p[0kz t i E E --=ω与)](ex p[0kz t i E E +-=ω描述的是 传播的光波。 A ．沿正方向 B ．沿负方向 C ．分别沿正和负方向 D ．分别沿负和 正方向 2．牛奶在自然光照射时呈白色，由此可以肯定牛奶对光的散射主要是 A ．瑞利散射 B ．分子散射 C ．Mie 散射 D ．拉曼散射 3．在白炽光入射的牛顿环中，同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是 A ．由外到里 B ．由里到外 C ．不变 D ．随机变化 5． F-P 腔两内腔面距离h 增加时，其自由光谱范围λ? A ．恒定不变 B ．增加 C ．下降 D ．=0 6．光波的能流密度正比于 A ． E 或H B ．2E 或2H C ．2E ，与H 无关 D ． 2H ，与 E 无关 7．光在介质中传播时，将分为o 光和e 光的介质属 A ．单轴晶体 B ．双轴晶体 C ．各向同性晶体 D ．均匀媒质 8.两相干光的光强度分别为I 1和I 2，当他们的光强都增加一倍时，干涉条纹的可见度 A .增加一倍 B . 减小一半 C .不变 D . 增加1/2 倍 9.线偏振光可以看成是振动方向互相垂直的两个偏振光的叠加，这两个偏振光是 A .振幅相等，没有固定相位关系 B .振幅相等，有固定相位关系 C .振幅可以不相等，但相位差等于0度或180度 D .振幅可以不相等，但相位差等于90度或270度 10．等倾干涉图样中心圆环 。（区分迈克尔孙和牛顿环） A ．级次最高，色散最弱 B ．级次最高，色散最强 C ．级次最低 色散最弱 D ．级次最低，色散最强 11．在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为λ4=a 的单 缝上，对应于衍射角为30o的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 A ．2 个 B ．4 个 C ．6 个 D ．8 个 14．闪耀光栅中，使刻槽面与光栅面成角，目的是使
八年级物理《光学》测试题 一、选择题 1、关于光的传播，下列说法是正确的（） A、光只在空气中才沿直线传播 B、光在任何情况下都沿直线传播 C、光在玻璃中不是沿直线传播的 D、光在同种均匀介质中沿直线传播 2、关于小孔成像的下列说法，正确的是（） A、小孔成像是光的折射现象形成的 B、小孔成像相对于物来说不一定是倒立的 C、小孔成的像是虚像 D、当把小孔前后移动时，像的大小会改变 3、人走近镜子时，人在镜中的像与原来相比（） A、变大 B、变小 C、不变 D、都不对 4、小轿车前的挡风玻璃不竖直安装的主要原因是（）
90°， ） ） B、眼睛和手指不动，让放大镜离手指稍远些 C、放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍近些 D、放大镜和手指不动，让眼睛离放大镜稍远些 14、四块透镜分别放在蜡烛前20cm处，实验结果是：用透镜甲可成倒立缩小的像；用透镜乙可成正立放大的像；用透镜丙可成倒立放大的像；用透镜丁可成正立缩小的像，可以判定透镜焦距在10～20cm 的凸透镜（） A、甲 B、乙 C、丙 D、丁 16、蜡烛从到凸透镜距离为3f的地方移到距离凸透镜为1.5f的地方，凸透镜所成的像（） A、始终是放大的 B、始终是缩小的 C、逐渐变大 D、逐渐变小 17、下列关于凸透镜成像特点的说法中，错误的是（） A、实像都是倒立的，虚像都是正立的 B、缩小的都是实像，放大的都是虚像 C、缩小的像都是倒立的、放大的像可能是正立的，也可能是倒立的 D、实像和物体分别在凸透镜的两侧，虚像和物体在凸透镜的同一侧 18、用不透光的纸遮住透镜的上半部分，则在光屏上出现的像与不用纸遮住透镜形成的像区别是（） A、像的上半部分消失 B、像的下半部分消失 C、像全部消失 D、仍有原来大小的像，但亮度变暗 19、下列事例中观察到的是物体虚像的是（）
本复习资料专门针对中北大学五院《物理光学与应用光学》石顺祥版教材，共有选择、填空、简答、证明、计算五个部分组成，经验证命中率很高，80分左右，不过要注意，证明题可能变成计算题，填空题变成选择题。 1-1： 8 610) (2)y t E i e++? =-+ 方程：y= y+= 方向向量：一个可以表示直线斜率的向量，这个向量就是方向向量。 Ax+By+C=0：若A、B不全为零，其方向向量：（- B，A）。 8 610) (2)y t E i e++? =-+ ) ( r k E E?- - =t i eω) ( r k E E?- =t i eω) ( r k E E?+ - =t i eω) ( r k E E?+ =t i eω 1-3 试确定下列各组光波表达式所代表的偏振态及取向 ①E x=E0sin(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz) ②E x= E0cos(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz+π/4) ③E x= E0sin(ωt-kz), E y=-E0sin(ωt-kz) E x=E0sin(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz) 相位差π/2，E x=E y，圆。讨论xy平面的偏振情况 t=0时：合成矢量？ t=T/4时：合成矢量？ 右圆 E x= E0cos(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz+π/4) 相位差π/4，椭圆。 t=0时：合成矢量？ t=T/4时：合成矢量？ 右椭圆，长半轴方向45o 见p25页。
E x = E 0sin(ωt -kz ), E y =-E 0sin(ωt -kz ) 相位差0，直线。y =-x 方向向量：（-1，1） 1-4：两光波的振动方向相同，它们的合成光矢量为： 1268+=10[cos cos()] 10102 10[cos(53.13)cos sin(53.13)sin ]10cos(53.13)t t t t t π ωωωωω+-=?+?=?-E E 1-5：+=cos()cos()4x y iA kz t jA kz t π ωω-+--E =E E ;因此有： =,4 y x π ???=-- =, =ox oy E A A E , tan 1,α= 得到： tan 2tan(2)cos ,,4 π ψα?ψ== sin 2sin(2)sin ,,8 π χα?χ==- 222tan()0.4142,2,8b a b A a π-=-≈-+= 得到： 2220.17162, 1.31,0.5412a a A a A b A +===。 1-8：（2）解：g dv v v k dk =+，g dv dv d dv v dk d dk d ωωω==，g g dv dv v v k v kv dk d ω =+=+ g g dv v kv v d ω-=，11g v v v dv dv k d v d ωωω == -- ，v =，3 2()()2r r r r c dv d εμεμ-=- 2 2() /[1]()()211[1]22r r r r g r r r r r r r r r r r r c d v v c v v dv d d d v v d d d εμεμωωεμεμωωεμεμωωεμωεμω ====+-++ 1-11 一左旋圆偏振光，以50o角入射到空气-玻璃分界面上，见下图，试求反射光和透射光的偏振态
()“物理光学”期中考试试题(答案)
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3 / 5 学院 班级 姓名 学号 …………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 嘉应学院物理与光信息科技学院2012-2013学年第2学期期中考试试卷 《物理光学》试题 （考试形式：闭卷，考试时间：100分钟） 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 复核人 得分 评卷人 一、 填空题（每题3分，共21分） 1．已知为波长600nm 的单色光波在真空中的传播速度为 3.0x108m/s ，其频率ν为5x 1014Hz ；在折射为 1.5的透明介质中传播速度v 为 2.0x108m/s ，频率为5x 1014Hz ，波长为 400nm ； 2.一平面单色光波的圆频率为ω、波矢为k ，其在真空中的光场E 用三角函数表示为 )cos(t r k E E ω-?=0，用复数表示为)(exp t r k i E E ω-?=0；若单色汇聚球面光波的圆频率为ω、波矢为k ，其在真空中的光场E 用三角函数表示为)cos()(t r k r E E ω-?-=1，用复数表示为)(exp t r k i r E E ω-?-=1； 3.一光波的波长为500nm ，其传播方向与x 轴的夹角为300 ，与y 轴的夹角为600 ，则其与z 轴的夹角为900 ，其空间频率分别为1.732x106m -1 、 1x106m -1 、 0 ； 4．光的干涉现象是两光波相遇时，在相遇区域内出现稳定的明暗条纹(光强强弱分布) ；出现此现象要求的条件是频率相同 、 振动方向基本相同 和 观察时间内相位差恒 定 ； 5．在实验室中获得相干光波的方法有分振幅 、分波面 、 分振动面 等三种，杨氏双缝干涉属于分波面 ，迈克耳孙干涉属于分振幅 ； 6.光在介质中的传播速度 小于 真空中的速度，且随 介质的折射率 而变化，这称为光的色散现象。正常色散特点 随光波长的的增大，折射率减小 ，反常色散特点随光 波长的的增大，折射率增大 7．光源影响干涉条纹对比度的因素有 光源的单色性 、 光源的线度 和 振幅比 ； 二、 简述题（每题5分，共25分） 1. 自然界因何而五彩缤纷？试用所学的光学知识解释之。 原因：(1)太阳光本身具有不同波长(颜色)成分； (2)物体对不同波长光波的选择性吸收。 ……3分 颜色：(1)透明物体颜色是太阳光经物体选择性吸收后，透射光的颜色； (2)不透明物体颜色是太阳光经物体选择性吸收后，反射光的颜色。..….2分 2.“晴朗的天空呈浅蓝色，早、晚的太阳呈红色，正午的太阳呈白色。”试用所学的光学知识解释之。 1)晴朗的天空呈浅蓝色这主要是大气层对太阳光散射的结果。由瑞利散射定律可知，在由大气散射的太阳光中，短波长占优势，所以，太阳散射光在大气层内层，蓝色的成分比红色多，故天空呈浅蓝色。………………2分 (2)早、晚的太阳呈红色，正午的太阳白色大气层对太阳光的散射结果。早、晚太阳斜射，穿过大气层的厚度比正午时厚得多，被大气散射掉的短波成分也多得多，仅剩下长波成分透过大气到达观察者，所以旭日和夕阳呈红色。正午时太阳光衩大气散射较少，故太阳光呈白色。………………3分 3、何谓“半波损失”？产生“半波损失”的条件是什么？ “半波损失”是指，在光的反射过程中，反射光的振动方向与入射光的振动方向发生反向， 即相当于光在反射过程中突变π相位差，或称损失半个波长的光程差。…3分 条件：（1）光由光疏媒质射向光密媒质；（2）正射或掠射 …………2分 4．用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，在光波的叠加区域内有无干涉条纹？为什么？ 无。…………1分 白光经纯红色的滤光片后透射光为红光，经纯蓝色的滤光片后为蓝光，红、蓝光频率 不同，(……2分) 叠加时不满足干涉条件，故无干涉条纹。(……2分)
哈尔滨工业大学2009至2010学年第一学期物理光学期末考试试题 一、填空题（每小题2分，总共20分） 1、测量不透明电介质折射率的一种方法是，用一束自然光从真空入射电介质表面，当反射光为（）时，测得此时的反射角为600，则电介质的折射率为（）。 2、若光波垂直入射到折射率为n=1.33的深水，计算在水表面处的反射光和入射光强度之比为（）。 3、光的相干性分为（）相干性和（）相干性，它们分别用 （）和（）来描述。 4、当两束相干波的振幅之比是4和0.2时，干涉条纹对比度分别是（）、和（）。 5、迈克尔逊干涉仪的可动反光镜移动了0.310mm，干涉条纹移动了1250条，则所用的单色光的波长为（）。 6、在夫朗禾费单缝衍射实验中，以波长为589nm的钠黄光垂直入射，若缝宽为0.1mm，则第一极小出现在（）弧度的方向上。 7、欲使双缝弗琅禾费衍射的中央峰内恰好含有11条干涉亮纹，则缝宽和缝间距需要满足的条件是（）。 8、一长度为10cm、每厘米有2000线的平面衍射光栅，在第一级光谱中，在波长500nm附近，能分辨出来的两谱线波长差至少应是（）nm。 9、一闪耀光栅刻线数为100条/毫米，用l=600nm的单色平行光垂直入射到光栅平面，若第2级光谱闪耀，闪耀角应为多大（）。 10、在两个共轴平行放置的透射方向正交的理想偏振片之间，再等分地插入一个理想的偏振片，若入射到该系统的平行自然光强为I0，则该系统的透射光强为（）。 二、简答题（每小题4分，总共40分） 1、写出在yOz平面内沿与y轴成q角的r方向传播的平面波的复振幅。 2、在杨氏双缝干涉的双缝后面分别放置n1=1.4和n2=1.7，但厚度同为d的玻璃片后，原来 的中央极大所在点被第5级亮条纹占据。设l=480nm，求玻璃片的厚度d及条纹迁移的方向。 3、已知F-P标准具的空气间隔h=4cm，两镜面的反射率均为89.1%；另一反射光栅的刻线面 积为3′3cm2，光栅常数为1200条/毫米，取其一级光谱，试比较这两个分光元件对 l=632.8nm红光的分辨本领。 4、平行的白光（波长范围为390-700nm）垂直照射到平行的双缝上，双缝相距1mm，用一个 焦距f=1m的透镜将双缝的衍射图样聚焦在屏幕上。若在屏幕上距中央白色条纹3mm处开一个小孔，在该处检查透过小孔的光，则将缺少哪些波长？ 5、一块每毫米500条缝的光栅，用钠黄光正入射，观察衍射光谱。钠黄光包含两条谱线， 其波长分别为589.6nm和589.0nm。求在第二级光谱中这两条谱线互相分离的角度。6、若菲涅耳波带片的前10个奇数半波带被遮住，其余都开放，则求中心轴上相应衍射场点 的光强与自由传播时此处光强的比值。 7、一束汞绿光以600入射到KDP晶体表面，晶体的n o=1.512，n e=1.470。设光轴与晶体表面 平行，并垂直于入射面，求晶体中o光和e光的夹角。 8、画出沃拉斯顿棱镜中双折射光线的传播方向和振动方向。（设晶体为负单轴晶体）
初三物理 一、单项选择题：（在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的， 请将所选答案填在后面答题卡中） 1.中华民族有着悠久的文化历史，流传着许多朗朗上口、生动形象的诗句，在我们鉴赏这些忧美诗句的同时，常常能体会出其中蕴含的物理知识，对下列几种现象的解释不正确的是 ( ) A．“湖光映彩霞”——光的反射现象 B．“潭清疑水浅”——光的折射现象 C．“风吹草低现牛羊”——光的直线传播 D．“天在清溪底”——光的折射现象 2.下列叙述中的“影”由于光的折射形成的是（） A．立竿见“影” B.毕业合“影” C. 湖光倒“影” D.形“影”不离 3.小明同学在课外用易拉罐做成如图所示的装置做小孔成像实验，如果易拉罐底部 有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是（） A.蜡烛的正立像 B.蜡烛的倒立像 C.三角形光斑 D.圆形光斑 4.如图所示，对下列光学现象的描述或解释错误的是（） （a）（b）（c）（d） A.图（a）中漫反射的光线尽管杂乱无章，但每条光线仍然遵循光的反射定律 B.图（b）中木工师傅观察木板是否平整，是利用了光的直线传播特点 C.图（c）所示炎热夏天公路上的海市蜃楼景象，是由光的反射现象造成的 D.图（d）所示是太阳光经过三棱镜色散后的色光排列情况 5.一架飞机在离湖面2000米的空中飞行，湖水深20米，那么水中飞机的像离湖面的距离为（）
A. 2000米 B. 2020米 C.1980米 D.湖水太浅成不了像 6.把下图甲所示的一只点燃的蜡烛放在距离凸透镜2倍焦距以外的地方，在透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的像。这个像是下图乙中的（） 7.下图中画出了光线射到空气与水的界面处发生折射和反射的四幅光路图，其中正确的光路图是（） A B C D 8.下列叙述中，正确的是（） A.在光的折射现象中，折射角一定小于入射角 B.凸透镜对光起会聚作用，因而物体经凸透镜所成的像总是缩小的 C.无论物体离平面镜远或近，它在平面镜中所成像的大小始终不变 D.凹面镜对光起发散作用，凸面镜对光起会聚作用 9、在太阳光下我们能看到鲜艳的黄色的花是因为（） A.花能发出黄色的光 B.花能反射太阳光中的黄色光 C.花能发出白色的光 D.花能吸收太阳光中的黄色光 B．图②能够说明远视眼的成像原理，图④给出了远视眼的矫正方法 C．图①能够说明近视眼的成像原理，图③给出了近视眼的矫正方法 D．图②能够说明近视眼的成像原理，图④给出了近视眼的矫正方法 12.用不透光的纸遮住透镜的上半部分，则在光屏上出现的像与不用纸遮住透镜形成的像区别是（） A、像的上半部分消失 B、像的下半部分消失
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案 一、选择题 1．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是 A．若增大入射角i，则b光最先消失 B．在该三棱镜中a光波速小于b光 C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽 D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高 2．下列说法正确的是： A．根据麦克斯韦电磁理论可知变化的电场周围存在变化的磁场 B．红外线遥感技术是利用红外线的化学作用 C．在医院里常用紫外线对病房和手术室消毒，是因为紫外线比红外线的热效应显著D．工业上的金属探伤是利用γ射线具有较强的穿透能力 3．下面事实与光的干涉有关的是（） A．用光导纤维传输信号B．水面上的油膜呈现彩色 C．水中的气泡显得格外明亮D．一束白光通过三棱镜形成彩色光带 4．如图为LC振荡电路在某时刻的示意图，则 A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电 C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电 D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流减小 5．我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：“凡雨初霁，或露之未晞，其余点缀于草木枝叶之末……日光入之，五色俱足，闪铄不定。是乃日之光品著色于水，而非雨露有此五色也。”这段文字记叙的是光的何种现象 A．反射 B．色散 C．干涉 D．衍射 6．下图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹．若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以