物理光学总复习

一 选择题 1 E E0exp i wt kz 和 E E0 i wt kz 描述的是相反 沿沿 z 或或 z 方向方向 传播的光 波 2 牛奶在自然光照时呈白色 由此可以肯定牛奶对光的散射主要是米氏散射米氏散射 3 早上或晚上看到太阳是红颜色 这种颜色可以用瑞利散射瑞利散射解释 4 拍摄薄雾景色时 可在照相机物镜前加上红色滤光片 其原因可以用瑞利散 射解释 5 天空呈蓝色 这种现象可以用 瑞利散射瑞利散射 解释 6 对右旋圆偏振光 逆着光传播的方向看 逆着光传播的方向看 E 顺时针方向旋转 顺时针方向旋转 对左 i 1 2 2 旋圆偏振光 逆着光传播的方向看 逆着光传播的方向看 E 逆时针方向旋转 逆时针方向旋转 i 1 2 2 7 根据光强度的物理意义 光波的强度正比于振幅的平方 E 8 光波的能流密度 S 正比于 电场强度电场强度 E 和磁场强度和磁场强度 H 9 琼斯矩阵表示的是沿沿 x 轴方向振动的线偏振光标准归一化琼斯矢量形式轴方向振动的线偏振光标准归一化琼斯矢量形式 0 1 10 光在介质中传播时 将分为 o 光和 e 光的介质属于单轴晶体单轴晶体 11 光束经过乌拉斯敦棱镜后 出射光只有一束 入射光应为线偏振光或入射光线偏振光或入射光 束锥角大于偏振棱镜的有效孔径束锥角大于偏振棱镜的有效孔径 12 劈尖的干涉属于等厚干涉 对反射光的干涉 若 不 考虑半波损失 其棱 线总是处于暗纹 亮纹 暗纹 亮纹 位置 13 如果线偏振光的光矢量与 1 4 玻片光轴夹角为 45 那么该线偏振光通过 1 4 玻片后一定是圆偏振光圆偏振光 14 一束自然光自空气射向一块平板玻璃 设入射光等于布儒斯特角 B 则在 界面的反射光为线偏振光线偏振光 完全偏振光完全偏振光 15 对于完全非偏振光 其偏振度为 P IM Im IM Im 0 对于完全偏振光 其偏振度为 P IM Im IM Im 1 16 线偏振片通过玻片后 一定是线偏振光 只是振动面的方位较入射光转过了线偏振光 只是振动面的方位较入射光转过了 2 17 在晶体中至少存在 4 个 单轴晶体 个 单轴晶体 5 个 双轴晶体 方向个 双轴晶体 方向 当强度 E 沿 这些方向时 E 与相应的电位移矢量 D 的方向相同 18 四个复数 exp i wt kz exp i wt kz exp i kz wt exp i kz wt 表示的 是同一列光波同一列光波 19 对于单轴晶体中的 o 光而言 以下说法正确的是 O 光 光 E D k s e 光 光 E 与与 D 有夹角有夹角 E 不平行不平行 D 20 斯托克斯参量表示法描述的光部分 完全非偏振光部分 完全非偏振光 21 喇曼散射和瑞利散射的主要区别在于散射光和入射光波长不同散射光和入射光波长不同 22 菲涅尔衍射和夫琅和费衍射的区别条件是观察屏到衍射屏距离 Z1 与衍射孔 的线度之间的相对大小 当 0 633um 孔径线度为 2mm 时 菲涅尔衍射区 域是 Z1 1cm Z1 3cm 为夫琅和费衍射为夫琅和费衍射 23 为表征椭圆偏振 必要的三个独立量是 振幅 振幅 和位相差 和位相差 或 或 长短轴 和表明椭圆取向的长短轴 和表明椭圆取向的 角 角 24 由光密介质射向光疏介质的能量入口处和返回能量的出口处不在同一点 相 隔大约 半个波长半个波长 25 喇曼散射的谱线不同于瑞利散射 喇曼散射由 瑞利散射线 喇曼红伴线瑞利散射线 喇曼红伴线 斯托克斯线 喇曼紫伴线 反斯托克斯线 斯托克斯线 喇曼紫伴线 反斯托克斯线 组成 26 孔脱系统研究了反常色散现象 认为反常色散介质对光的 吸收吸收 有密切联 系 二 填空题 1 对于对于立方晶体 其主折射率 对于单轴晶体 其主折 0321 nnnn 射率为 对于双轴晶体 其主折射率为 eo nnnnn 321 321 nnn 2 光学区域包含哪些 红外线 可见光 紫外线红外线 可见光 紫外线 光学频谱的波长范围 1mm 到到 10nm 光纤的 窗口 是短波长 窗口 0 8 0 9 m 以及 1310nm 和 1550nm 几种线偏振光的标准的归一化琼斯矢量是 x 方向振动的线偏振光 y 方向振动的线偏振光 0 1 1 0 45 方向振动的线偏振光 振动方向与 x 轴成 角的线偏振光 1 1 2 2 sin cos 左旋圆偏振光 琼斯矢量的表示式为 mme E E E E i ox oy x y 212 i 1 2 2 右旋圆偏振光 琼斯矢量的表示式为 122 mme E E E E i ox oy x y i 1 2 2 3 自然光的反射和偏振特性 反射系数 反射率公式及偏振度计算公式 全 反射时 s 光和 p 光的相位特性 相位差计算公式 自然光的反射和偏振特性 反射系数 反射率公式 偏正度计算公式 全反射时 s 光和 p 光的相位特性 相位差计算公式 反射系数 2 1 22 Ps ip rp is rs in rprs n RR W W W W W WW R 反射率 s 光 p 光 E E r oim orm m E E t oim otm m 偏振度 II II Mm mM P 相位特性 1 2 2 11 sin sincos arctan2 n rors rs rp 2arctan os 1 sin n sin n n2 n1 4 理解等厚和等倾干涩 如劈尖干涉和牛顿环 理解平行平干涉中 反射光干 涉条纹与透射光干涉条纹关系 5 两束光发生干涉的必要条件时具有相同的 频率 振动方向频率 振动方向 同一型号的 两只激光器发出的激光具有非常相近的强度 波长和偏振方向 那么这两属激 光 不能发生相干不能发生相干 6 若光矢量的波矢 k 与晶体某一主轴方向平行 则可以断定其光矢量 E 和相应 的电位移矢量 D 平行平行 用单轴晶体制作的波片可以改变入射光的偏振态 其 光轴方向为 与波片通光面平行与波片通光面平行 7 沿 KDP 晶体的光轴正向分别施加强度 500V mm 和 200V mm 的电场 则相 应的感应晶体的主轴相对于未加电场时晶体的主轴旋转角度分别为 a1 和 a2 则 a1 a2 为 1 KDP 型晶体外加电场平行与光轴的纵向应用的半波电压是 沿光轴方向施加电场的 KDP 型晶体 一般呈现 双轴双轴 晶体特性 3 3 0 2 q rn 8 薄膜两侧介质折射率相同时 上下两界面反射光的相位差 除光程差贡献外 还有 半波损失附加的半波损失附加的 相位差 9 真空的特征阻抗是 377 光能变为其他形式能量的物理现象是 光的吸收光的吸收 10 光在 n1 和 n2 界面发生反射和透射 对于入射光 反射光和透射光 不变 的物理量是 频率频率 自然光正入射 其反射光必为 自然光自然光 11 一束入射光垂直经过偏振片 当偏振片旋转一周时 出射光的强度未改变 则可以断定入射光是 自然光或圆偏振光自然光或圆偏振光 12 如不考虑材料对光的吸收 散射等损耗机制 光通过薄片之后 强度 不变不变 若用双轴晶体做玻片 且希望用较薄的晶片产生尽可能大的光程差 那么其 光抽方向为 垂直于波片通光面垂直于波片通光面 13 圆偏振光的两个垂直震荡的线偏振光的相位差为 2 描述介质色散特性 的科希经验公式是 42 CB A 14 钠蒸气对 588 9nm 的光呈现强烈吸收 由此可以断定钠蒸气对此波长附近 的光呈现所谓的 反常色散反常色散 15 基模高斯光束在其传播轴线附近 可以看作是一种非均匀的球面波 其等相 位面是曲率中心不断变化的球面 强度强度 和 振幅振幅 在横截面内保持高斯分 布 16 发生全反射时 光由光密介质进入光疏介质的能量入口处和返回能量的出口 处在入射面内存在一个横向位移 此位移称为古斯 汉欣 大小约为 半个波长半个波长 11 P276 当光与物质相互作用时存在着三种现象 分别是光的吸收 色散 吸收 色散 散射散射 12 偏振棱镜的主要特性参量有 通光面积 孔径角 消光比 抗损伤能力通光面积 孔径角 消光比 抗损伤能力 三 简答题 1 什么是法拉第旋光效应 有什么特性 主要的应用是什么 什么是法拉第旋光效应 有什么特性 主要的应用是什么 答 当线偏振光沿着磁化强度方向传播时 由于左右圆偏振光在铁磁体中的折 射率不同 使偏振面发生偏转角度 特性 法拉第效应的旋光方向取决于外加 磁场方向 与光的传播方向无关 即法拉第效应具有不可逆性 主要应用于光 隔离器和磁光调制 2 当观察太阳光经玻璃反射而来的太阳光时 在什么情况下可以分别看到线 当观察太阳光经玻璃反射而来的太阳光时 在什么情况下可以分别看到线 偏振光 自然光或者部分偏振光 偏振光 自然光或者部分偏振光 答 自然光正入射和掠入射界面时 反射光与折射光仍然是自然光 自然光斜 入射界面时 反射光与折射光都变成了部分偏振光 当自然光以布儒斯特角入 射界面时 反射光为线偏振光 折射光为部分线偏振光 3 单色平面光波经过衍射小孔后的衍射有三个区域分别是什么 单色平面光波经过衍射小孔后的衍射有三个区域分别是什么 各有什么特点各有什么特点 什什 么是菲涅耳近似和夫琅和费近似 么是菲涅耳近似和夫琅和费近似 答 几何投影区 衍射效应可以忽略 光沿直线传播 近场衍射区 距离增 大 光斑范围扩大 光斑中圆环数减少 环纹中心亮暗交替变化 和远场衍射 区 距离增大 光斑范围扩大 形状基本不变 菲涅尔近似 当满足 3 1 max 22 1 2 1 z 8 yyxxk 时 1 2 111 2 1 2 1 22 2 2 2 z zyyxxyxyx r 夫琅禾费近似 当满足 1 max 2 2 1 2 1 2z k yx 时 1 2 111 22 2 2 2 z zyyxxyx r 4 声光调制器由哪些部分组成声光调制器由哪些部分组成 发生布拉格衍射的条件是什么发生布拉格衍射的条件是什么 布拉格衍射的布拉格衍射的 显著特点是什么显著特点是什么 答 1 声光调制器组成 驱动源 换能器 耦合介质 声光介质 吸声器 反 声器 声光调制的原理 当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时 换能器即 产生同一频率的超声波 并传入声光介质 在介质内形成折射率声变化 光束 通过介质时即发生相互作用而改变光的传播方向即产生衍射 2 布拉格衍射的条件 Bdi i 平面光波的入射角 d 衍射方向 B 布拉格角 3 特点 衍射光强分布不对称 而且只有零级 1 或 1 级衍射光 5 什么是高斯光束什么是高斯光束 基横高斯光束的特性有哪些基横高斯光束的特性有哪些 什么是消失波什么是消失波 消失波具有哪消失波具有哪 些特点 什么是些特点 什么是 GH 位移位移 GH 位移的大小位移的大小 答 高斯光束 由激光器产生的激光既不是均匀平面光波 也不是均匀球 面波 而是振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波 简称高斯光束 基模高斯光束 波动方程在激光器谐振腔边界下的一种特解 以 z 轴为柱 对称 其表达式内包含有 z 且大体沿着 z 轴的方向传播 基模高斯光束的特性 基模高斯光束在其传播轴线附近可以看做是一种非 均匀的球面波 其等相位面是曲率中心不断变化的球面 振幅和强度在横截面 内保持高斯分布 消失波 透入到第 2 个介质很薄的一层内的波 是一个沿着垂直界面的方 向振幅衰减 沿着界面方向传播的一种非均匀波 称为消失波 特点 消失波是一种沿 x 轴方向传播的行波 相速度 1 2 sin n 消失波振幅沿着界面的法线方向按指数方式衰减 等相面上沿 z 方向各点的振幅不相等 因此消失波是一种非均匀的平面 波 另外 由菲涅耳公式可以证明 消失波电矢量在传播方向的分量 E2x 不为 0 说明消失波不是一种横波 由光密介质射向光疏介质的能量入口处和返回能量的出口处不在同一点 相隔大约半个波长 在入射面内存在一个横向位移 此位移为古斯 汉欣位移 GH 光束极细才会出现 P S 2 1 22 sinn tan TE n 2 21 222 1 22 1 sin 1 1 sin tan TM nnnn 6 设单轴晶体的主折射率为设单轴晶体的主折射率为 n1 n2 no n3 ne 可否依此认为寻常光的折射率为可否依此认为寻常光的折射率为 no 非寻常光的折射率为 非寻常光的折射率为 ne 为什么为什么 答 可以认为寻常光的折射率为 n 因为其与光的传播方向无关 不可以认为非寻常光的折射率为 ne 因为 当 2 cossin 2 2 2 eo eo nn nn n 时 n ne 当时 n no 所以不能认为非寻常光的折射率为 ne 2 0 7 什么是惠更斯什么是惠更斯 菲涅耳原理菲涅耳原理 如何用惠更斯如何用惠更斯 菲涅耳原理解释光的衍射现象菲涅耳原理解释光的衍射现象 答 惠更斯菲涅耳原理 任一波面上的各点 都可看成是产生球面子波的波源 在其后的任一时刻 这些子波的包络面构成新的波面 同一波前上的各点发出 的子波都是相干波 各相干子波在空间某点的相干叠加 就决定了该点波的强 度 解释 在任意给定的时刻 任一波面上的点都起着次波波源的作用 它们各自 发出球面次波 障碍物以外任意点上的光强分布 即是没有被阻挡的各个次波 源发出的次波在该点相干叠加的结果 全反射时反射光与入射光的振幅相位的关系是什么 全反射过程中第二介质所 起的作用是什么 答 关系 在全反射时 反射光和入射光的振幅相同 但有一定的相位差 反 射光中的 s 分量和 p 分量的相位变化不同 它们之间的相位差取决于入射角 和二介质的相对折射率 n 由下式决定 1 2 1 2 2 11 rprs sin nsincos arctan2 作用 在半周内光能量进入第二介质 在界面附近一层薄层内储存起来 在另 一半周内 该能量释放出来进入第一介质变为反射光能 8 全反射时全反射时反射光与入射光的振幅及相位的关系是什么 全反射时全反射时反射光与入射光的振幅及相位的关系是什么 p37 全 全 反射过程中第二介质所起的作用是什么 反射过程中第二介质所起的作用是什么 答 1 关系 振幅 相等 1 ps rr 1 2 1 2 rp2 rs cos nsin 2 tann 2 tan 由上式可见 发生全反射时 反射光强等与入射光强 而反射光的相位变化较 复杂 大致规律如图 作用 在前半周内 光能量进入第二介质 在界面附近一个薄层内储藏起来 在另一半周内 该能量释放出来 进入第一介质变为反射光 9 什么是光的衍射和干涉什么是光的衍射和干涉 两者不同之处在于两者不同之处在于 普通光源发出的光为什么不能普通光源发出的光为什么不能 产生干涉产生干涉 对于自然光而言 其干涉的方法有哪些对于自然光而言 其干涉的方法有哪些 答 光的干涉 两束或多束光在空间相遇时 在重叠区形成稳定的强弱强度分布 的现象 光的衍射 指光波在传播过程中遇到障碍物时 所发生的偏离直线传播的现象 且光可绕过障碍物 传播到障碍物的几何阴影区域 并在观察屏上呈现出光强 的不均匀分布 异同点 干涉与衍射就本质来讲是有限个相干光波的叠加 而衍射现象则是无限 多个相干光波的叠加结果 普通光源的发光方式主要是自发辐射 各个原子是一个独立的发光中心 且发光 杂乱无章 因此不同原子产生的各个波列之间 同一原子先后产生的各个波列之 间 都没有固定的相位关系 所以不会产生干涉现象 自然光的干涉方法 分波面法 分振幅法 10 什么是光的偏振特性什么是光的偏振特性 横波和纵波的区别标志是什么横波和纵波的区别标志是什么 答 一般在垂直平面光波传播方向的平面内 光场振动方向相对光的传播方向 是不对称的 光波性质随光场振动方向的不同而发生变化 这种性质为光的偏 振特性 区别特点是偏振特性 11 光的电磁理论的基本方程是什么光的电磁理论的基本方程是什么 其微分形式的表达式其微分形式的表达式 描达介质色散特性描达介质色散特性 的科希经验公式什么 的科希经验公式什么 答 麦克思维方程组的微分形式 描述光与介质相互作用经典理论的基本方程组 描述介质正常色散特性科希公式 n A B C 4 12 复折射率的表达式 复折射率的表达式 在描述光的传播特性时 其实部与虚部的作用各是什在描述光的传播特性时 其实部与虚部的作用各是什 么么 表达式 inn 22222 0 22 0 0 2 2 1 2 1 1 m Ne n 22222 00 2 22 1 m Ne 实部 n 表征介质影响光传播相位特性的量 即通常所说的折射率 虚部 表征介质影响光传播振幅特性的量 通常称为消光系数 13 什么是主截面 什么是主截面 什么是什么是 o 光光 什么是什么是 e 光光 什么是离散角什么是离散角 什么是波片 什么是波片 波片的切割方式和使用时的注意事项波片的切割方式和使用时的注意事项 答 光轴与晶面法线所决定的平面是主截面 o 光 与光的传播方向无关 与之相应的光称为寻常光 简称 o 光 e 光 光的传播方向有关 随 变化 相应的光称为非常光 简称 e 光 离散角 波法线方向 k 与光线方向的夹角称为离散角 波片 从单轴晶体上按一定方式切割的 有一定厚度的平行平面的波片是玻片 波片的切割方式 对于单轴晶体 晶体表面与光轴平行 对于双轴晶体 晶体 表面可与任意主轴平面平行 使用注意事项 a 光波波长 b 玻片的主轴方向 14 什么是喇曼散射和瑞利散射什么是喇曼散射和瑞利散射 喇曼散射的谱线与瑞利散射谱线的特点和不喇曼散射的谱线与瑞利散射谱线的特点和不 同点是什么同点是什么 答 喇曼散射 光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发 生变化的散射 又称喇曼效应 特点 在每一条原始的入射光谱线旁边都伴有散射线 在原始光谱线的长 波长方向的散射谱线称为红伴线或斯托克斯线 在短波长方向上的散射线称为 紫外线和反斯托克斯线 它们各自与原始光的频率差相同 这些频率差的数 值与入射光波长无关 只与散射介质有关 每种散射介质有它自己的一套频 率差 其中有些和红外吸收的频率相等 它们表征了散射介质的分子振动频率 瑞利散射 亭达尔等最早对微粒线度不大于 1 5 1 10 的浑浊介质进行了大 量的实验研究 研究规律叫亭达尔效应 这些规律后来被瑞利在理论上说明 所以又叫瑞利散射 特点 散射光强度与入射光波长的四次方成反比 即 散射光 4 1 I 强度随观察方向变化 散射光是偏振光 不论入射光是自然光还是偏振光都是 这样 该偏振光的偏振度与观察方向有关 15 在双轴晶体中 为什么不能采用在双轴晶体中 为什么不能采用 0 光与光与 e 光的称呼来区分两个正交线偏振光的称呼来区分两个正交线偏振 光光 答 当波矢 k 沿着除两个光轴和三个主轴方向传播时 过折射率椭球中心且垂 直于 k 的平面与折射率椭球的截线均为椭圆 这些椭圆不具有对称性 相应的 两个线偏振光的折射率都与 k 的方向有关 这两个光均为非常光 故在双轴晶 体中 不能采用 o 光与 e 光的称呼来区分两个正交线偏正光 16 简述渥拉斯顿棱镜的工作原理 简述渥拉斯顿棱镜的工作原理 简述格兰简述格兰 汤普森棱镜的工作原理汤普森棱镜的工作原理 答 渥拉斯顿棱镜又称双像棱镜 由光轴相互垂直的两块直角棱镜沿斜面胶合 而成 正入射的平行光束在第一块棱镜内垂直光轴传播 o 光和 e 光以不同相 速度同向传播 它们进入第二块棱镜时 光轴方向旋转 90 度 使第一块棱镜 中的 o 光变成 e 光 且由于方解石为负单轴晶体 将远离界面法线 第一块晶 体中的 e 光变成 o 光 靠近法线偏折 这两束光在射出棱镜时 将再偏折一次 格兰 汤普森棱镜 格兰汤普森棱镜利用全反射原理工作的 存在着入射光束锥 角限制 17 偏振棱镜的主要特性参量有哪些 偏振棱镜的主要特性参量有哪些 答 通光面积 孔径角 消光比 抗损伤能力 18 什么是正常色散 什么是正常色散 什么是反常色散什么是反常色散 正常色散曲线有哪些特点正常色散曲线有哪些特点 什么是孔什么是孔 脱定律脱定律 答 正常色散 折射率随着波长增加 或光频率的减少 而减小的色散叫正常 色散 当波长间隔不太大时可得 2 B An 根据色散率定义可得 3 2 B d dn 由于 A B 都为正值 因而当 增加时 折射率 n 和色散率 都减少 正常色散曲线的特点 波长愈短 折射率愈大 波长愈短 折射率随波长 的变化率愈大 及色散率 愈大 波长一定时 折射率愈大的材料 其色散 率也愈大 反常色散 折射率随着波长增大而增大的色散 孔脱定理 反常色散总是与光的吸收有密切联系 任何物质在光谱某一区域内 如有反常色散 则在这个区域的光被强烈地吸收 在靠近吸收区处 折射率的 变化非常快 而且在波长较长的一边的折射率比在波长较短的一边的折射率大 很多 在吸收区内折射率随波长增大而增大 19 简述折射率椭球的两个重要性质简述折射率椭球的两个重要性质 折射率椭球方程是折射率椭球方程是 答 折射率椭球的两个重要性质 与波法线 k 相应的两个特许折射率 n 和 n 分别等于这个椭圆的两个主轴的半轴长 与波法线 k 相应的两个特许偏 振光 D 的振动方向 d 和 d 分别平行于 ra 和 rb 折射率椭球方程 20 什么是什么是 片堆片堆 简述利用简述利用 片堆片堆 产生线偏振光的工作过程产生线偏振光的工作过程 答 片堆是由一组平行平面玻璃片叠加在一起构成的 将一些玻璃放在圆筒内 使其表面法线与圆筒轴构成布儒斯特角 工作过程 当自然光沿圆筒轴以布儒 斯特角入射并通过片堆时 因透过片堆的折射光连续不断地以相同的状态入射 和折射 每通过一次界面 都从折射光中反射部分垂直纸面的振动分量 最后 使通过片堆的透射光接近为一个平行入射面振动的线偏振光 21 描述晶体光学的两个基本方程及其物理意义是什么描述晶体光学的两个基本方程及其物理意义是什么 答 晶体光学的两个基本方程 D E 2 0n E D nr 2 0 c 物理意义 决定了 在晶体中传播的单色平面光波电磁波的结构 给出了沿某个 k s 方向传播的 光波 D E 与晶体特性 n rn 的关系 22 什么是散射现象什么是散射现象 散射有几类散射有几类 散射光的方向相对于入射光改变而波长也改变散射光的方向相对于入射光改变而波长也改变 的散射有哪些 的散射有哪些 答 23 什么是相速度 群速度什么是相速度 群速度 两者的表达式和关系式两者的表达式和关系式 答 等相位面的传播速度简称相速度 等振幅面的传播速度称为群速度 相速 度 24 什么是射线曲面什么是射线曲面 射线曲面的简单表示式射线曲面的简单表示式 什么是折射率曲面什么是折射率曲面 折射率曲面的折射率曲面的 简单表示式 简单表示式 答 射线曲面 在晶体中完全包住一个单色点光源的波面 是射曲面 射线 曲面的简单表达式 0 111111 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 rrr sss p213 折射率曲面 当 k 取空间所有方向 n1k 和 n2k 的末端便在空间 画出两个曲面 双壳层曲面 此曲面 是折射率曲面 折射率曲面的简单表达式 0 111111 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 nn k nn k nn k 25 什么是光的强度什么是光的强度 波片只能改变入射光的什么波片只能改变入射光的什么 而不能改变其什么 而不能改变其什么 答 光源在某一方向立体角内的光通量大小是光的强度 玻片只能改变入射光 的偏振态 而不能改变其光强 26 由于外加电场由于外加电场 磁场 超声场磁场 超声场 使介质光学性质发生变化的效应 称为什么使介质光学性质发生变化的效应 称为什么 效应效应 答 由于外加电场 磁场 超声场使介质光学性质发生变化的效应 称为 电 光 声光 法拉第 效应 27 布儒斯特角 布喇格角 全反射临界角和偏振棱镜的有效孔径角的物理意义布儒斯特角 布喇格角 全反射临界角和偏振棱镜的有效孔径角的物理意义 是什么是什么 答 布儒斯特角 当光以某一特定角度 1 B 入射时 Rs 和 Rp 相差最大 且 Rp 0 在反射光中不存在 p 分量 此时 根据菲涅耳公式有 2 B 90 即该入射角与相应的折射角互为余角 用折射定律 可知该特定角度满足 则该角称为布儒斯特角 1 2 tan n n B B 布喇格角 通常将这个条件称为布喇格衍射条件 把上式称为 s B Bdi 2 sin 布喇格方程 称为布喇格角 B 全反射临界角 光由光密介质射向光疏介质时 存在一个临界角 c 当 1 c 时 光波发生全反射 偏振棱镜的有效孔径角 入射光束锥角的限制范围 2 m 为偏振棱镜的有效孔 径角 m 是 和 中较小的一个 28 从电子论的观点 解释什么是光的折射和散射 从电子论的观点 解释什么是光的折射和散射 电子论的观点 在入射光的作用下 原子 分子作受迫振动 并辐射次波 这些 次波与入射波叠加的合成波就是介质中传播的折射波 不均匀光学介质 这些 次波间的固定相位关系遭到破坏 合成波沿折射方向相长干涉的效果也遭到破 坏 在其它方向上也会有光传播 这就是散射 对于光学均匀介质 这些次波 是相干的 其干涉的结果 只有沿折射光方向的合成波才加强 其余方向皆因干 涉而抵消 这就是光的折射 29 自然光的反射和偏振特性 反射系数 反射率公式 偏正度计算公式 自然光的反射和偏振特性 反射系数 反射率公式 偏正度计算公式 全反射时全反射时 s s 光和光和 p p 光的相位特性 相位差计算公式 光的相位特性 相位差计算公式 答 反射系数 2 1 22 Ps ip rp is rs in rprs n RR W W W W W WW R 反射率 s 光 p 光 E E r oim orm m E E t oim otm m 偏振度 II II Mm mM P 相位特性 1 2 2 11 sin sincos arctan2 n rors 30 30 单轴晶体的应用 最大离散角计算公式等 光在晶体界面的反射和折射单轴晶体的应用 最大离散角计算公式等 光在晶体界面的反射和折射 特性 反射和折射公式 特性 反射和折射公式 答 最大离散角 nn nn a eo oe M 2 arctan 22 反射定律和折射定律 rriinn sinsin ttiinn sinsin 四 证明题四 证明题 2 试证明线偏振光通过波片后的出射光为圆偏振光 圆偏振光通过波片后 4 1 4 1 的出射光为线偏振光 00 ykztcos EE yx jEiEE xy oy y E E E E E E E E sincos 2 2 ox x 2 oy y2 ox x 同理 sincos2 2 e 31 2 e 3 2 1 AA EE A E A E OO 为波片的附加相位延迟差 210m 2 1m22 dnn 4 1 eo 4 1 1 2 e 3 2 1 将其代入 A E A E O AAAO 2 2 45 e 时 当 2 2 3 2 1 2 2 3 2 2 1 2 1 2 1 AEE A E A E 振光波片后 出射光为圆偏时 其通过与光轴呈当线偏振光的振动方向 4 1 45 若为圆偏振光入射 则有 sincos2 0 2 0 e 31 2 e 3 2 1 AA EE A E A E OO 310m 2 m 0 210m 2 1m22 dnn eo 4 1 02 e 31 2 e 3 2 1 AA EE A E A E OO 代入 0 2 e 31 A E A E O 3 e 1 E A A E O 光波片后出射光为线偏振圆偏振光通过 4 1 1 有一线偏振光其光矢量振动方向与半波片的光轴夹角 试证明通过半波片 的出射光为线偏振光 且振动面与入射线偏振面夹 2角 设 一束线偏振光垂直射入波片 在入射光面上产生的 o 光和 e 光分量同相位 振幅分别为两光通过波片出射时 附加相位差为 合成光矢量的轨迹 e AAO与 方程为 sincos2 2 31 2 3 2 1 eOeO AA EE A E A E 半波片的附加延迟差为 210m1m22 dnn eo 0 02 2 e 31 e 31 2 e 3 2 1 A E A E AA EE A E A E O OO 代入 将 33 e 1 tanEE A A E O 通过半波片的出射光为线偏振光 振动面的方位较入射光转过 2 3 试证明衰减震荡的频谱宽度为 0 0 t0 ot12exp exp t t tE dteeeEF titit t 22 0 dte tii 0 2 0 0 2 i e 0 2 i 1 ti i 无穷大 有限值 e ei i i 2 0 功率谱为 22 0 2 2 4 1 vv vEvEE 当 v 时 谱宽的定义 2 2 0 2 2 2 1 VEVE 为中心频率 222 02 2 1 2 1 4 1 vv 2 4 02 2 02 2 2