物理光学复习题

1、精选优质文档-倾情为你奉上1. 何谓半波损失？当平面波在接近正入射或掠入射下从光疏介质与光密介质的分界面反射时，反射光振动相对于入射光振动发生了位相跃变。通常把反射时发生的位相跃变称为“半波损失”。2. 天空呈现浅蓝色，而旭日和夕阳呈现红色的原因是什么？ 太阳白光被大气瑞利散射，瑞利散射光强与波长的四次方成反比短波长的散射光强强于长波长的散射光强，因此天空呈现浅蓝色旭日和夕阳的光线入射到地球上时经历更厚的大气层，短波长的光波被大量散射，因此看起来呈现红色3.简述波带片和透镜有何区别与联系？波带片与透镜都有聚光作用。   (1) 波带片：焦距不是单值的，因此一平行光入射到这种

2、波带片上，在许多位置都会出现亮点，有一系列虚焦点，成像时在像点周围会形成一些亮暗相间的同心环。   (2) 透镜：焦距是单值的，因此一平行光入射到透镜上只有一个亮点，成像时也只是一个亮点。4.牛顿环与等倾干涉条纹有何异同？实验中如何区分这两种干涉图样？（1）相同点i 干涉条纹都是同心圆环ii 等倾干涉：条纹越向边缘环的半径越大，条纹越密 等厚干涉：越向外条纹越密（2）不同点： i 等倾干涉：h固定、=0的是中央条纹，光程差和干涉级次最大；当环半径增大时，对应增大，D减小，干涉级次减小 ii等厚干涉：环的半径增大时，干涉级次和光程差都在增大(3)实验区别的方法，可以采用改变h

3、值的方法(用手压h减小，反之h增大)   等倾干涉：当h变小时，环向中心收缩   等厚干涉：当h变小时环向外扩张.5.简述辐射强度矢量的定义，并写出其表达式。 辐射强度矢量S，矢量的大小等于单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的电磁能量，矢量的方向取能量的流动方向。 S= 1（E×B）S的方向是电磁场的传播方向，并且传播方向、E的方向和B的方向三者互相垂直，组成右手螺旋系统。6.简述光波的相干条件。 相干光波的光矢量振动方向相同，频率相同，位相差恒定。7.在大风天和雾天，为了避免和对面来的车相碰，汽车必须打开雾灯，请解释雾灯为什么是橘红色的？

4、大风天和雾天时，空气中飘浮很多尘埃和雾滴，其线度大小恰使光发生瑞利散射。根据瑞利散射定律光强与波长的四次方成反比，波长愈短的光愈容易被这些微粒散射掉。为了使光线能透过这些微粒传得远一些，汽车上的信号灯，必须选用波长偏长的光。橘红色光的波长较长，因此雾灯采用橘红色光。8.何谓爱里斑及瑞利判据爱里斑：由于光的波动性，光通过小孔会发生衍射，光能绝大部分集中于中央亮斑内，这一亮斑通常称为爱里斑。瑞利判据：一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一个点物衍射图样的第一极小重合，作为光学成像系统的分辨极限，认为此时系统恰好可以分辨开两个物点。9.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

5、于其相速度？什么介质中复色波的群速度小于其相速度？复色波的相速度：等相位面的传播速度复色波的群速度：等振幅面的传播速度正常色散介质中相速度大于群速度反常色散介质中相速度小于群速度1. 一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=2cos2×1014ZC-t+2，求：（1） 该电磁波的频率、波长和振幅；（2） 波的传播方向和电矢量的振动方向解: 由E=Acos（kz-t-） k=2/ =1/T=V/ =2 =0/n振幅A=2，频率=2=1014Hz，波长=2k=3×10-6m 平面电磁波沿Z轴正方向传播，又因Ex=0，Ez=0，故矢量的振动取y轴方向2. 在杨氏双缝干涉的双缝后面

6、分别放置n1=1.4和n2=1.7，但厚度同为t的玻璃片后，原来的中央极大所在点被第5条亮纹占据，设=480nm，求玻璃片的厚度t及条纹迁移的方向。解： （n2-n1）t= 5 t=5n2-n1=8m 如果n1和n2分别放置于上缝和下缝，则条纹往下移3. 若要使用照相机感光胶片能分辨2m的线距:(1) 感光胶片的分辨率至少是每毫米多少线数？(2) 照相机镜头的相对孔径至少为多大？（设光波波长为550nm）解：分辨本领 N=12×10-3mm=500mm-1照相机物镜的最大分辨能力为 N=11.22·Df因此，相对孔径至少为Df=1.22N=1.22×550

7、5;10-6×500=0.344.已知汞绿线的超精细结构为546.0753nm，546.0745nm，546.0734，546.0728nm，它们分别属于汞的同位素Hg198，Hg200，Hg202，Hg204，问用F-P标准具分析这一结构时如何选取标准具的间距？（假定标准具的反射率R=0.9）解：标准具的自由光谱范围()S.R=22h.而根据题给的条件有 =546.0753+546.0745+546.0734+546.07284=546.074nm超精细结构的最大波长差为()max=546.0753-546.0728=0.0025nm因此，欲使()S.R=22h()max，必须选取

8、h22()max=59.64mm 标准具的分辨本领为()m=0.97ms=0.97×2h·R1-R因而标准具的分辨极限为()m=20.97×2h·1-RR它必须小于超精细结构的最小波长差: ()min=546.0734-546.0728=0.0006nm ()min=20.97×2h·1-RR=546.07420.97×2×0.0006·1-0.93.140.9=8.6mm所以标准具的间距应满足59.64mmh8.6mm。5.波长为500nm的单色光垂直照射到由两块光学平板玻璃构成的空气劈尖上，在观察反射

9、光的干涉现象中，距离劈尖棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。求此空气劈尖的劈尖角。 解：由薄膜公式，有2ek+12=（k+12）1，（k=0，1，2.）对第四条暗纹，k=3，有 2e4+12=（3+12）1所以A处膜厚：e4=321由于e4=l，1=500nm，l=1.56cm，故得 =312l=4.8×10-5rad6.用等厚条纹测量玻璃板的楔角时，在长达50mm的范围内共有15个条纹，玻璃的折射率n=1.5，所用的波长=600nm，则该玻璃的楔角为多大？解：条纹间隔e=5015mm等厚条纹间隔与楔角的关系为e=2n =2ne=6×10-5rad7.波长为500nm的平行光垂直照射扎起宽度为0.025mm的单缝上，以焦距为50cm的会聚透镜将衍射光聚焦于焦面上进行观察。求单缝衍射中央亮纹的脚半宽度和第一亮条纹到衍射场中心的距离。解：（1）零强度