光学复习填空和简答2013

1、简答题1 光的干涉分哪几类？答：分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉三种。2你对徼光”的认识？答：“激光”是光受激辐射放大的简称，英文名称为“laser。它通过辐射的受激发射而实现光放大。它的特点是单色性佳、亮度高、相干性强、方向性好等。3 你对 迈氏干涉仪”认识？答：原理：分振幅干涉。I 1构造：两块相互垂直的平面反射镜、分光板和补偿板、光源、透镜、接收器等。丿：严、I I 主要公式：厶h = N o2 ；.、i /I4 光的电磁理论的要点是什么？答：光是某一波段的电磁波，其速度就是电磁波的传播速度。5 光的相干条件是什么？答：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。6. 光程”I1答：折射率和

2、几何路程的乘积。7. 干涉相长”干涉相消”答：“干涉相长”：对应于相位差为：的偶数倍数的或者光程差等于半波长的偶数倍数的那些点，两波叠加后的强度为最大值。、：11I i“干涉相消”：对应于相位差为：的奇数倍数的或者光程差等于半波长的奇数倍数的那些 点，两波叠加后的强度为最小值。8杨氏双缝干涉实验中亮、暗条纹的位置及间距如何确定？答：亮纹：y 二 j 屯j =0,一1,一2,d暗纹：y =(2j1)匚 j =0,一1,一2,d条纹间距：y = r0d9影响干涉条纹可见度大小的主要因素是什么?答：影响干涉条纹可见度大小的主要因素是振幅比。10计算干涉条纹可见度大小的常用公式有哪几个？答：计算干涉条

3、纹可见度大小的常用公式有：11 光源的非单色性对干涉条纹有什么影响？答：会使干涉条纹的可见度下降。12光源的线度对干涉条纹有什么影响？答：会使总的干涉图样模糊不清，甚至会使干涉条纹的可见度降为零。13在什么情况下哪种光有半波损失？答：在光从折射率小的光疏介质向折射率大的光密介质表面入射时，反射过程中反射光有半波损失。 II J I ；.I (I i !Czp11 J I -；14何为 等倾干涉”何为 等厚干涉” *心 I 、乙it-答:凡入射角相同的就形成同一条纹，即同一干涉条纹上的各点都具有同一的倾角一一等倾干涉条纹。对应于每一直线条纹的薄膜厚度是相等的一一等厚干涉条纹。15迈克耳逊干涉仪的

4、基本原理和主要计算公式是什么？答：迈克耳孙干涉仪的基本原理是分振幅干涉。计算公式：Ah = N【或人=2 h2N16法布里-珀罗干涉仪的基本原理是什么？答：法布里-珀罗干涉仪的基本原理是分振幅多光束干涉。17试比较法氏干涉仪与迈氏干涉仪的异同。答：法氏干涉仪是振幅急剧递减的多光束干涉，而迈氏是等振幅的双光束干涉。两者的透射光的光程差表达式完全相同，条纹间距、径向分布很相似。法氏干涉仪较迈氏的最大优点：越大，干涉条纹越清晰和明锐。18干涉现象有哪些重要应用？答：检查光学元件的表面、镀膜光学元件、测量长度的微小改变等。19. 劈尖”结构和原理答：原理：等厚干涉 装置：取两片洁净的显微镜载玻片叠放在

5、一起，捏紧两片的一端，另一端夹入一薄片，就 构成一个劈形的空气薄膜。条纹：平行于相交棱边的等距条纹。公式：(正入射)：=2n2d2j j =0,_1,_2 亮纹2 2：=2n2do(2j -1)- j =0,一1,_2暗纹2 2应用：光学元件的镀膜，测量长度的微小改变，检查光学元件的表面。20. 牛顿环”结构和原理答：原理：等厚干涉。装置：在平板玻璃上放一个凸透镜，两者之间会形成一空气薄层。条纹：以接触点为圆心的同心圆。,I !； /个像点刚好能分辨开。 II I. I67望远镜物镜的分辨极限通常以什么表示？答：望远镜物镜的分辨极限通常以物镜焦平面上刚刚能够分辨出的两个像点之间的直线距离来表示

6、。68显微镜物镜的分辨极限通常以什么表示？答：显微镜物镜的分辨极限通常以被观察的物面上刚好能够分辨出的两物点之间的直线距离来 表示。69棱镜光谱仪的角色散率、线色散率和色分辨本领的数学表达式为何？”-I答：棱镜光谱仪的角色散率、线色散率和色分辨本领的数学表达式分别为：Adnd 2si n2 dno ,dn2; L 二 f 22 A d丸bd人卜n sin A70光栅光谱仪的角色散率、线色散率和色分辨本领的数学表达式为何？ 答：光栅光谱仪的角色散率、线色散率和色分辨本领的数学表达式分别为:71. 区别横波与纵波的最明显标志是什么？答：区别横波与纵波的最明显标志是偏振。72. 什么是偏振？答：偏振

7、是振动方向对于传播方向的不对称性。73. 光有几种可能的偏振态？答：光有五种可能的偏振态：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。74. 你能说出几种获得线偏振光的方法？答：获得线偏振光的方法有：偏振片、反射起偏、透射起偏、尼科耳棱镜、傅科棱镜、沃拉斯 顿棱镜以及波片等。75. 偏振度的数学表达式为何？答：偏振度的数学表达式为：76. 马吕斯定律和布儒斯特定律的数学表达式为何？答：马吕斯定律和布儒斯特定律的数学表达式分别为：77. 线偏振光的数学表达式为何？答：线偏振光的数学表达式为：| I ;:.i a I I ZI. J I / ；78. 椭圆偏振光的数学表达式为何？：；r-.

8、d 1L-答：椭圆偏振光的数学表达式为：79. 圆偏振光的数学表达式为何？答：圆偏振光的数学表达式为：80. 什么是双折射？答：同一束入射光折射后分成两束的现象称为双折射。81. 如何计算空气中o光和e光的相对光强？答：空气中o光和e光的相对光强的数学表达式为：82. 常用的波片有哪几种？各有哪些主要应用？答：常用的波片及主要应用有：11I 74片：能把圆偏振光一线偏振光；也能使线偏振光一椭圆、圆、线偏振光。72片：能把左旋圆偏振光f右旋圆偏振光；线偏光丄入射f线偏振光,但2 0 .:片：入射线偏振光f线偏振光。83. 怎样检验线偏振光？答：在其光路上插入一个偏振片，绕其传播方向旋转，发现有两

9、次消光和两次光强最强。84. 如何区分圆偏振光和自然光？答：在光路上先加一块74波片，有两次消光和两次光强最大的是圆偏振光，否则为自然光。85. 如何区分椭圆偏振光和部分偏振光?答：在光路上先加一块74波片，有两次消光和两次光强最大的是椭圆偏振光，否则为部分偏振光。86如何区分圆偏振光和自然？答:提示：把 一个J4片和一个偏振片前后放置在光路中，迎着光的传播方向旋转偏振片，在 旋转一周的过程中，若光强无变化则是自然光；若光强有变化且出现两次消光，则该束光便是圆偏 振光。87实现偏振光的干涉至少需要哪几个元件？它们分别起什么作用？答：至少需要两个偏振片和一个波片。第一个偏振片：把自然光转变为线偏

10、振光。波片：分解光束和相位延迟作用，将入射的线偏振光分解成振动方向垂直的两束线偏振光。 第二个偏振片：把两束光的振动引导到同方向上，使产生干涉。 | :.i I I I ! zVs-I. JI j / ，/88线偏振光干涉强度分布的数学表达式为何？：；r-.d1、i /答：线偏振光干涉强度分布的数学表达式为：89尼科耳棱镜能够从自然光中获得线偏振光。其主要光学原理是什么？答:双折射，全反射。90. 光通过物质时，它的传播情况会发生哪些变化？这些变化会表现出哪些现象？答：(1)光通过物质时，它的传播情况会发生两种变化：一是，光束愈深入物质，强度将愈减 弱；二是，光在物质中传播的速度将小于真空中的

11、速度，且随频率而变化。(2)这些变化会表现出光的吸收、散射和色散三种现象。91. 光的吸收、散射和色散三种现象都是由什么引起的？实质上是由什么引起的？答：(1)光的吸收、散射和色散三种现象都是由光和物质的相互作用引起的。、 11I (2)实质上是由光和原子中的电子相互作用引起的。92. 光的吸收有哪两种？答：光的吸收有一般吸收和选择吸收两种。93. 朗伯定律和比尔定律的数学表达式为何？答：朗伯定律和比尔定律的数学表达式分别为：94. 什么是瑞利散射？瑞利定律如何表述？答：(1)线度小于光的波长的微粒对入射光的散射现象通常称为瑞利散射。(2)瑞利定律表述为：散射光强度与波长的四次方成反比，即：9

12、5. 通过在照相机镜头前加偏光镜，可以使得所拍摄的蓝天中的白云显得更加鲜明和富有层次，试分析如何调整偏光镜的方位？答：晴朗天空的背景光应为瑞利散射光， 是平面偏振光，且偏振方向相对于相机物镜光轴的竖直方 向。白云应为米氏散射光，是自然光。因此，偏光镜透振方向应调整至水平方位，即可以部分减弱 天空背景光影响。96试分析白云和蓝天的光学现象。答：白云是小液珠或小冰晶组成，他们的颗粒大于可见光波长，因此发生廷德尔散射。颜色为白色。大气的微粒小于可见光波长，因此，大气发生的散射为瑞利散射。瑞利散射的散射光强度与波 长的四次方成反比，因此，蓝光散射较重，大气成蓝色。97. 黑体的斯忒藩一玻尔兹曼公式、维

13、恩位移公式为何？I i |!.答：黑体的斯忒藩一玻尔兹曼公式、维恩位移公式分别为：98. 1900年，普朗克在对黑体辐射的研究中做了哪些假设？答：普朗克假设： 器壁振子的能量不能连续变化，而只能够处于某些特殊状态，这些状态的能量分立值为0， Eo ， 2 Eo ， 3 Eo ， ， n Eo其中n是整数。这个允许变化的最小能量单位 Eo称为能量子，或简称量子。 能量子的能量必须与频率成正比，即E o二h :，h是一个与频率无关、也与辐射性质无关的普适常量，叫做普朗克常量。99.1905年，爱因斯坦在对光电效应的研究中做了什么假设？答：爱因斯坦作了光子假设，即：光在传播过程中具有波动的特性，而在

14、光和物质相互作用的I i过程中，光能量是集中在一些叫光量子（光子）的粒子上。产生光电效应的光是光子流， 单个光子的能量与频率成正比，即E= h :100. 什么是康普顿效应？答：波长改变的散射称为康普顿效应。101. 什么是激光？答：激光是光受激辐射放大的简称，它是由激光器产生的，波长在1mm以下的相干电磁辐射，它由物质的粒子受激发射放大产生，具有良好的单色性、相干性和方向性。102激光的工作原理是什么？它主要有哪些特点?答：激光的工作原理是通过辐射的受激发射而实现光放大。它的主要特点有：单色性佳、亮度 高、相干性强、方向性好等。103. 什么是全息照相？它的基本原理是什么？答：既能记录光波振

15、幅的信息，又能记录光波相位信息的摄影称为全息照相。它的基本原理是 双光束干涉。104. 全息照相主要有哪些特点？答：全息照相主要特点有： 它是一个十分逼真的立体像。它和观察到的实物完全一样，具有相同的视觉效应。可以把全息照片分成若干小块，每一块都可以完整地再现原来的物像（孙悟空似的分身 术）。I ,:I t I I , 同一张底片上，经过多次曝光后，可以重叠许多像，而且每一个像又能不受其他像的干扰而单独地显示出来，即一张底板能同时记录许多景物。全息照片易于复制等。I r-填空题1 光的相干条件为频率相同、振动方向相同、相位差恒定2 衍射可分为菲涅耳衍射、夫琅禾费衍射两大类。3 望远镜放大本领的

16、数学表达式为 M =-匕f24清晨日出时看到太阳呈红色，这是由于光的散射的缘故。E = hu, P =5 .表示一切物质都具有波粒二象性的数学表达式为 o6 通常把既能记录光波振幅的信息，又能记录光波相位信息的摄影称为全息照相7.可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，其波长范围约是390760n m。l 25M :8.显微镜放大本领的数学表达式为f2。9.偏振光可以具有不同的偏振态，这些偏振状态包括自然光、平面偏振光、部分偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。10. 费马原理是指光在两定点之间传播时其光程为极值，即沿光程极大，极小或恒定值传播。11. 光的衍射条件是障碍物的限度和波长可比拟。12. 迈克

17、尔逊干涉仪的反射镜 M2移动0.25mm时，看到条纹移动的数目为1000个，若光为垂直入射，则所用的光源的波长为 500nm。.20arcs in13. n2=1的空气对于n 1=1.5的玻璃而言，其临界角ic = 41.8 （或者是3）。14. 一束左旋圆偏振光垂直入射到半波片上，则透射光束为右旋圆偏振光15. 单色平面波照射到一小圆孔上，将其波面分成波带。若极点到观察点的距离为 1m，单色光的波长为4900?则此时第一波带的半径为0.7mm。16. 一台显微镜f/=0.2cm, f2/=2.5cm, L=20cm，则其物镜的横向放大率为一1000。17. 平面偏振光垂直入射到一块光轴行于表

18、面的方解石晶片上，若光的振动面和镜片的主截面成600角，则投射出来的寻常光和非寻常光的相对强度为3_ ；若用波长为5890?的钠光是要(n 0-ne=0.172)产生900的相位差，则晶片的厚度应为8.56 10cm18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.波长为入=589.3nm的一束左旋圆偏振光，垂直入射到 5.141 X10-4cm厚的方解石波晶片上， 若no-ne= 0.172,贝U透射光将变成右旋圆偏振光偏振光。强度为Io的平行光束，通过吸收系数为a a,厚度为L的均匀介质后的光强将变为1=1卄亠I 清晨日出或傍晚日落时，看

19、到的太阳呈红色；而正午时看到的太阳却是白色，究其原因乃是 光的散射的结果。可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，其波长范围约是390760nm。光的偏振状态有自然光、部分偏振光、线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。12 -hu = mv +W爱因斯坦的光电效应方程为2，光的本质是波粒二象性。u 11 I | | I与普通光源相比，激光有许多优点，请写出两个：单色性好相干性强。真空中波长为 频率为：的单色光，进入折射率为n的介质后，光传播速度变为。光从空气射到折射率为n的透明物体表面上，为使透射光与反射光垂直，入射角应该等于 arctan（n）。光在媒介中通过一段几何路程相应的光程等于几何路程和媒介折

20、射率的乘积，光线在两种不同介质的分界面上产生全反射的临界角为ic，当入射角为I，产生全反射的条件为光线从光密介质向光疏介质入射，且i 一*。. I某种透明介质对于空气的临界角为 45,则透明介质的折射率等于 2。.JI r-；雨后天空中出现彩色的虹，是由于太阳光经水珠折射，反射和不同波长的光色散而形成的。I在几何光学系统中，唯一能完善成像的是平面反射镜。深度为h的水（n = 4/3）杯底有一点物，人站在上面垂直向下看看到点物的深度是3hZ4o在厚度为d,折射率为n的玻璃砖后面有一个物点，人透过玻璃砖看到的物体移近了，移动1（1 - 一）d量为 n。有一个玻璃球，折射率为3。现在有一束光线射到球

21、表面，若入射角为60，则折射光线和反射光线的夹角为亜。35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.曲率半径为R的球面镜的焦距为R/2。若将球面镜浸于折射率为n的液体中，球面镜焦距为R/20曲率半径为24 cm的凹面镜，浸没在水（n= 4/3）中，它的焦距是12cm。空气中，半径为R,折射率为1.5的玻璃半球，球面向右，其像方焦点距球面顶点距离为 2R空气中，半径为R，折射率为1.5的玻璃半球，球面向右，其像方焦点距平面距离为4R/3空气中，半径为5cm,折射率为1.5的玻璃半球，球面向左，其像方焦点距平面距离为10cm

22、 空气中的凸透镜对实物所成的实像都是倒立的。实物位于凸透镜的物方焦点以内，一定成正立，放大的虚像。空气中的凸透镜对实物所成的虚像都是正立，放大的。已知折射率n=1.5的双凸透镜在空气中焦距为 50 cm,把它浸在折射率为no的透明液体中时, 测得焦距为250 cm,则该液体介质的折射率为 136。将折射率为n =1.5的薄透镜浸没在折射率为n = 4的水中，则薄透镜的焦距等于空气中的焦3距的4倍。共轴球面的系统的主点定义为主轴上横向放大率等于+1的一对共轭点；节点定义为主轴上角放大率等于1的一对共轭点。一汛-1*I共轴球面系统主轴上物方无限远点的共轭点定义为像方主焦点；像方无限远点的共轭点定义

23、为，物方主焦点。I ! . I I人眼的睫状肌最紧张，水晶体两侧面曲率半径最小时，眼镜能看清楚的最近点称为近点。 人眼睫状肌完全放松，水晶体两侧面曲率半径最大时，眼睛能看清楚的最远点称为远点。某近视眼只能看清楚50cm以内的物体，他所佩戴的眼镜应该是-200度。远点在1米处的近视眼，需配00度的眼镜。近点在1米处的远视眼，需配300度的眼镜。25焦距为cm的放大镜的放大本领为惠更斯目镜由两个平凸透镜组成，焦距分别为f 和工，两透镜之间的距离为 竺。显微镜物镜的焦距为5mm，目镜的焦距为30mm,镜筒的有效长度为0.2m，若明视距离为25cm，则显微镜的放大本领的大小为 27525 d55. 物

24、镜和目镜焦距分别为fo和fe，镜筒长为d的显微镜的放大本领M= fo fl 。 56.物镜和目镜焦距分别为20cm和5cm的伽利略望远镜的镜筒长为15cm，放大本领M=4。56. 开普勒望远镜的物镜和目镜的焦距分别为fo和fe，贝够望远镜的筒长为 J fe，放大本领丄M= fe。57. 开普勒望远镜看到远物的像是倒的，伽利略望远镜看到远物的像是正的。58. 振幅分别为Ai和A2的两相干光同时传播到p点，两振动的相位差为 。贝U p点的光强I2 2Ai + A2 + 2Ai A2 cos 6厂订- .! I59. 两束相干光迭加时，光程差为 一时，相位差 =二。2 60. 振幅比为1/2的相干光

25、波，它们所产生的干涉条纹的可见度v=0J。61. 在杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为 d,缝屏距为D，屏上任意一点p到屏中心p。点的距离dy为y，则从双缝所发光波到达p点的光程差为。I .1I I62. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d,缝屏距为D，波长为入，屏上任意一点p到屏中心po点2兀dy的距离为y，则从双缝所发光波到达p点的相位差为。V- r 163. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为 d,缝屏距为D，入射光的强度为Io,波长为入，则观察屏_j XI r*-_ ;D&上相邻明条纹的距离为d。064 .波长为6000 A的红光透射于间距为0.02cm的双缝上，在距离1m处的光屏上形成干涉条纹，则相邻明条纹的间距为3mm。65. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为 d,缝屏距为D，屏上干涉条纹的间距为 y。现将缝距减小一半，则干涉条纹的间距为 1Z。66. 在杨氏双缝干涉实验中，用一个薄云母片盖住实验装置的上缝，则屏上的干涉条纹要向上移动，干涉条纹的间距不变67在杨氏双缝干涉实验中，得到干涉条纹的间距为 y，现将该装置移入水中，（n=3/4）,则此时干涉条纹的间距为2。68. 自然光