游璞光学习题答案课件

1.3解如图所示：入射光在每个分界面上，光线满足折射定律，同时光线（再同一层媒质中上界面的折射角与下界面的入射角相等。）经过的界面都是平行的。有即所以多层平行媒质出射光的光线方向和最外两层媒质的折射角有关

1.4解是。可以证明：从物点A到像点的所有光线都是等光程的。即：（虚像光程为负）同样可以证明，A,A’点是共轭点。若光线反方向入射，入射光的虚物点为A’，则反射光成实像，像点为A点。所以A,A’是一对共轭光程点。平面镜是理想成像系统AMONA’1.5解据题意，光线行如下图所示：ABC

DEHIJFMNOP

SQR

Σ是入射光线的波面，F是抛物面镜的焦点，MN为抛物线的准线。波面Σ上各条光线经抛物面镜后会聚于焦点F,使波面上任意入射光线的延长线与准线相交.根据抛物线的性质有:则即所以平行于光轴的光线到达抛物面镜焦点的光程均相等。1.7表征单球面折光本领的量为光焦度（a)图中r为正值，当，起会聚作用当，起发散作用（b)图中r为负值，当起会聚作用起发散作用当1.8解设球体的半径为R，

已知球体的焦距1.9解（1）小物经第一个球面折射成像(2)再经第二个球面折射成像

1.12答：将白炽灯放到凹面反射镜的焦点上，则经凹面反射镜反射的光为平行光。反射镜的曲率半径等于两倍焦距。

门镜是由两块透镜组合而成．当我们从门内向外看时，物镜L1是凹透镜，目镜L2是凸透镜．物镜L1的焦距极短，它将室外的人或物AB成一缩得很小的正立虚像A′B′，此像正好落在目镜L2的第一焦点之内，L2起着放大镜的作用，最后得到一个较为放大的正立虚像A″B″，此像恰又成在人眼的明视距离附近，对于门外的情况，就看得清楚了．

那么，同样通过此门镜，为什么从门外向里看（倒看）时，却什么也见不着呢？门镜成像的光学原理

门镜的凹透镜L1的焦距约为

1cm，凸透镜L2的焦距约为3.5cm，两透镜间的距离约为2.1cm（与门厚大致相等，但两镜间距离可适当调节）．

1．正看时的成像计算

假定门外的人AB距物镜L1

为1m，即物距100cm，焦距为-1.0cm，根据透镜成像公式

2．倒看时的成像估算

假定室内的人或物AB与凸透镜L2相距1m

1.13解（1）位于空气中时即（2）位于水中时即1.14解由题意知，要求物镜上加一薄透镜后物距为15cm，像距为20cm。设合焦距为f’。据薄透镜成像公式有已知所以1.15解（1）待测凹透镜的物方焦距应在点。其焦距1.16解:此题为利用物距—像距测发散透镜的一种方法,题中L1是此方法中的辅助透镜.据题意,无L2时所成的实像正是L2引入后的虚物,此时对L2来说:第二章答:x/v是光矢量的偏振状态从原点传播到p点的时间。ωx/v是p点光矢量的位相相对原点位相的延迟。2.5

解：2.1

解:

(a)图中a、b光线在点没有位相差。因为光程差相等。brPn。an。n(a)abrN。n水Pr(b)brPn。an。nn(c)

(b)图中a、b光线在点有位相差。b光线相位落后。

(c)图中a、b光线在点有位相差。a光线相位落后。2.6

2.8解解：光矢量就是电场强度矢量E；其振动方向与光的传播方向垂直。2.20第三章3.7解窗片法线与激光轴间的夹角应为光从空气射到窗片上的布儒斯特角。3.8解答：该物质的折射率为1.9453.9解由全反射临界角有因此：3.12解（1）跟据菲涅尔公式，只有入射光在布氏入射时，没有P光反射。因此入射光是P光。（2）由题意知，入射光是在布氏角入射，因此有玻璃对此光的折射率为（3）透射光的折射角为3.19解3.20解由所以第四章（1）对500nm的光波，条纹宽度为第二级亮纹的位置为（2）对600nm的光波，条纹宽度为第二级亮纹的位置为（3）两波长第二级亮纹间的距离为4.3解：(2)解:(1)条纹向上移动。4.44.5解：据题意有有4.7解:（1）时条纹级次为：共计2m+1=13条m=0,±1…±6。条纹范围为：（2）当时当cmx5.8465.0130m2L1301m2=´=D¢=D=+¢条共计答（1）屏上可看到的条纹数为13条，条纹范围为8.45cm。（2）屏上可看到的条纹数为130条，条纹范围为84.5cm。4.10解有4.11解已知d=0.5mm,D=1m,R=30cmPOSyRD4.12解:（1）由取m=1:4.13解:4.14解:用手轻轻压一下平晶，看条纹向哪个方向运动。膜厚减小，条纹向高级次方向运动。即，条纹向哪个方向运动，说明那个方向的滚珠直径最大。4.16解:在平凸透镜上,可见条纹数问N-1条.设:在平板玻璃上,可见条纹数问N条,设平凹透镜凹面的曲率半径为R由图可得:4.17上两式相比有：4.184.19解4.20解条纹清晰时有4.28解膜上,下表面反射光之间的光程为：第五章5.10上述装置中激光束射到单风上可视为平行光入射，在逢后5cm接受，这是夫琅禾费衍射.(参考教材例题5.2)单逢夫琅禾费衍射，产生极小值的条件为解：5.11解：5.12解5.13解:激光束的发射角可见衍射斑的大小与衍射孔径的大小成反比。5.14解:(1)由瑞利判据，当两个点状物体的角距离等于零级衍射斑的角半径时，则可分辨。(2)两衍射斑中心距离（透镜焦平面上）5.18解：第二级红线衍射角的正弦：第三级绿线衍射角的正弦：第四级紫线衍射角的正弦:可见第二级红线与第三级绿线在屏上重合，且与第四级紫线的距离为5.20解：5.21解据题意有：当光垂直入射时取整数35.22解将2N+1条缝分成两部分，上半部分N条，下半部分N条，两部分的光程差比较：相同：极大位置相同，0级光强相同。不同：奇数级次强度减半，偶数级次强度为0。5.30解第一个半波带被档时，屏上光振动的合振幅A为：5.32解当圆孔所的波带数相同时，得到相似的衍射图样。解从第二个半波带到∞个的合振幅为：5.366.26.4解：6.6解物镜的最小分辨角6.7解6.86.96.10解可见：在第1、2级光谱中无法分辨上诉两条谱线，在第3级光谱中可分辨。7.2

答：在频谱面上放置如图示的滤波器7.3答：用高通滤波器，虑掉直流成分。7.4答：全息图尺寸减小，相当于光栅缝数减小，像的分辨率将减小。8.2解据马吕斯公式：8.4解

1.3解如图所示：入射光在每个分界面上，光线满足折射定律，同时光线（再同一层媒质中上界面的折射角与下界面的入射角相等。）经过的界面都是平行的。有即所以多层平行媒质出射光的光线方向和最外两层媒质的折射角有关

(1)欲使透射光有最大振幅,应使P2振动方向与经片后光的振动方向一致.已知光经片后,振动方向绕光轴旋转,故P2透光轴应放在与P1透光轴成76°角的方位.(2)8.6(1)欲使透射光有最大振幅,应使P2振动方向与经片后光的振动方向一致.已知光经片后,振动方向绕光轴旋转,故P2透光轴应放在与P1透光轴成76°角的方位.(2)8.6用片可以改变光矢量.

对圆偏振光,片光轴方向可任意放置因为经片后,沿光轴方向和垂直光轴方向振动的两分量之间产生了的位相差,使旋转方向发生了改变.

对椭圆偏振光,需将片的光轴方向与长轴(或短轴)方向垂直,方可使两互相垂直的振动增加的位相差,改变光的旋转方向.8.78.9解8.109.1解9.2解9.5解9.6答（1）在激光器工作物质内的某些能级间，要实现粒子数反转，要求工作物质必须存在亚稳态能级，外界必须有激励能源供给能量。（2）激光器必须满足阈值条件。已知铂的逸出电势为8V，今用波长为300nm(1nm=10-9m)的紫外光照射，问能否产生光电效应？为什么？

(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，基本电荷e=1.60×10-19C)已知U0=8V所以铂的逸出功

A=eU0=8eV而照射光光子的能量

4.14eV

根据爱因斯坦方程即≥A才可能产生光电效应，而现在

<A，所以不能产生光电效应．已知从铝金属逸出一个电子至少需要A=4.2eV的能量，若用可见光投射到铝的表面，能否产生光电效应？为什么？