物理光學(xué)復(fù)習(xí)題

1、1. 何謂半波損失？當(dāng)平面波在接近正入射或掠入射下從光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的分界面反射時(shí)，反射光振動(dòng)相對(duì)于入射光振動(dòng)發(fā)生了位相躍變。通常把反射時(shí)發(fā)生的位相躍變稱(chēng)為“半波損失”。2. 天空呈現(xiàn)淺藍(lán)色，而旭日和夕陽(yáng)呈現(xiàn)紅色的原因是什么？ 太陽(yáng)白光被大氣瑞利散射，瑞利散射光強(qiáng)與波長(zhǎng)的四次方成反比短波長(zhǎng)的散射光強(qiáng)強(qiáng)于長(zhǎng)波長(zhǎng)的散射光強(qiáng)，因此天空呈現(xiàn)淺藍(lán)色旭日和夕陽(yáng)的光線(xiàn)入射到地球上時(shí)經(jīng)歷更厚的大氣層，短波長(zhǎng)的光波被大量散射，因此看起來(lái)呈現(xiàn)紅色3.簡(jiǎn)述波帶片和透鏡有何區(qū)別與聯(lián)系？波帶片與透鏡都有聚光作用。 (1) 波帶片：焦距不是單值的，因此一平行光入射到這種波帶片上，在許多位置都會(huì)出現(xiàn)亮點(diǎn)，有一系列虛焦點(diǎn)，

2、成像時(shí)在像點(diǎn)周?chē)鷷?huì)形成一些亮暗相間的同心環(huán)。 (2) 透鏡：焦距是單值的，因此一平行光入射到透鏡上只有一個(gè)亮點(diǎn)，成像時(shí)也只是一個(gè)亮點(diǎn)。4.牛頓環(huán)與等傾干涉條紋有何異同？實(shí)驗(yàn)中如何區(qū)分這兩種干涉圖樣？（1）相同點(diǎn)i 干涉條紋都是同心圓環(huán)ii 等傾干涉：條紋越向邊緣環(huán)的半徑越大，條紋越密 等厚干涉：越向外條紋越密（2）不同點(diǎn)： i 等傾干涉：h固定、=0的是中央條紋，光程差和干涉級(jí)次最大；當(dāng)環(huán)半徑增大時(shí)，對(duì)應(yīng)增大，D減小，干涉級(jí)次減小 ii等厚干涉：環(huán)的半徑增大時(shí)，干涉級(jí)次和光程差都在增大(3)實(shí)驗(yàn)區(qū)別的方法，可以采用改變h值的方法(用手壓h減小，反之h增大) 等傾干涉：當(dāng)h變小時(shí)，環(huán)向中心收縮

3、等厚干涉：當(dāng)h變小時(shí)環(huán)向外擴(kuò)張.5.簡(jiǎn)述輻射強(qiáng)度矢量的定義，并寫(xiě)出其表達(dá)式。 輻射強(qiáng)度矢量S，矢量的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳播方向的單位面積的電磁能量，矢量的方向取能量的流動(dòng)方向。 S= 1（EB）S的方向是電磁場(chǎng)的傳播方向，并且傳播方向、E的方向和B的方向三者互相垂直，組成右手螺旋系統(tǒng)。6.簡(jiǎn)述光波的相干條件。 相干光波的光矢量振動(dòng)方向相同，頻率相同，位相差恒定。7.在大風(fēng)天和霧天，為了避免和對(duì)面來(lái)的車(chē)相碰，汽車(chē)必須打開(kāi)霧燈，請(qǐng)解釋霧燈為什么是橘紅色的？大風(fēng)天和霧天時(shí)，空氣中飄浮很多塵埃和霧滴，其線(xiàn)度大小恰使光發(fā)生瑞利散射。根據(jù)瑞利散射定律光強(qiáng)與波長(zhǎng)的四次方成反比，波長(zhǎng)愈短的光愈容易被

4、這些微粒散射掉。為了使光線(xiàn)能透過(guò)這些微粒傳得遠(yuǎn)一些，汽車(chē)上的信號(hào)燈，必須選用波長(zhǎng)偏長(zhǎng)的光。橘紅色光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因此霧燈采用橘紅色光。8.何謂愛(ài)里斑及瑞利判據(jù)愛(ài)里斑：由于光的波動(dòng)性，光通過(guò)小孔會(huì)發(fā)生衍射，光能絕大部分集中于中央亮斑內(nèi)，這一亮斑通常稱(chēng)為愛(ài)里斑。瑞利判據(jù)：一個(gè)點(diǎn)物衍射圖樣的中央極大與近旁另一個(gè)點(diǎn)物衍射圖樣的第一極小重合，作為光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨極限，認(rèn)為此時(shí)系統(tǒng)恰好可以分辨開(kāi)兩個(gè)物點(diǎn)。9.何謂復(fù)色波的群速度？何謂復(fù)色波的相速度？什么介質(zhì)中復(fù)色波的群速度大于其相速度？什么介質(zhì)中復(fù)色波的群速度小于其相速度？復(fù)色波的相速度：等相位面的傳播速度復(fù)色波的群速度：等振幅面的傳播速度正常色散介質(zhì)中相

5、速度大于群速度反常色散介質(zhì)中相速度小于群速度1. 一個(gè)平面電磁波可以表示為Ex=0，Ey=2cos21014ZC-t+2，求：（1） 該電磁波的頻率、波長(zhǎng)和振幅；（2） 波的傳播方向和電矢量的振動(dòng)方向解: 由E=Acos（kz-t-） k=2/ =1/T=V/ =2 =0/n振幅A=2，頻率=2=1014Hz，波長(zhǎng)=2k=310-6m 平面電磁波沿Z軸正方向傳播，又因Ex=0，Ez=0，故矢量的振動(dòng)取y軸方向2. 在楊氏雙縫干涉的雙縫后面分別放置n1=1.4和n2=1.7，但厚度同為t的玻璃片后，原來(lái)的中央極大所在點(diǎn)被第5條亮紋占據(jù)，設(shè)=480nm，求玻璃片的厚度t及條紋遷移的方向。解： （n

6、2-n1）t= 5 t=5n2-n1=8m 如果n1和n2分別放置于上縫和下縫，則條紋往下移3. 若要使用照相機(jī)感光膠片能分辨2m的線(xiàn)距:(1) 感光膠片的分辨率至少是每毫米多少線(xiàn)數(shù)？(2) 照相機(jī)鏡頭的相對(duì)孔徑至少為多大？（設(shè)光波波長(zhǎng)為550nm）解：分辨本領(lǐng) N=1210-3mm=500mm-1照相機(jī)物鏡的最大分辨能力為 N=11.22Df因此，相對(duì)孔徑至少為Df=1.22N=1.2255010-6500=0.344.已知汞綠線(xiàn)的超精細(xì)結(jié)構(gòu)為546.0753nm，546.0745nm，546.0734，546.0728nm，它們分別屬于汞的同位素Hg198，Hg200，Hg202，Hg20

7、4，問(wèn)用F-P標(biāo)準(zhǔn)具分析這一結(jié)構(gòu)時(shí)如何選取標(biāo)準(zhǔn)具的間距？（假定標(biāo)準(zhǔn)具的反射率R=0.9）解：標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍()S.R=22h.而根據(jù)題給的條件有 =546.0753+546.0745+546.0734+546.07284=546.074nm超精細(xì)結(jié)構(gòu)的最大波長(zhǎng)差為()max=546.0753-546.0728=0.0025nm因此，欲使()S.R=22h()max，必須選取h22()max=59.64mm 標(biāo)準(zhǔn)具的分辨本領(lǐng)為()m=0.97ms=0.972hR1-R因而標(biāo)準(zhǔn)具的分辨極限為()m=20.972h1-RR它必須小于超精細(xì)結(jié)構(gòu)的最小波長(zhǎng)差: ()min=546.0734-546

8、.0728=0.0006nm ()min=20.972h1-RR=546.07420.9720.00061-0.93.140.9=8.6mm所以標(biāo)準(zhǔn)具的間距應(yīng)滿(mǎn)足59.64mmh8.6mm。5.波長(zhǎng)為500nm的單色光垂直照射到由兩塊光學(xué)平板玻璃構(gòu)成的空氣劈尖上，在觀察反射光的干涉現(xiàn)象中，距離劈尖棱邊l=1.56cm的A處是從棱邊算起的第四條暗條紋中心。求此空氣劈尖的劈尖角。 解：由薄膜公式，有2ek+12=（k+12）1，（k=0，1，2.）對(duì)第四條暗紋，k=3，有 2e4+12=（3+12）1所以A處膜厚：e4=321由于e4=l，1=500nm，l=1.56cm，故得 =312l=4.810-5rad6.用等厚條紋測(cè)量玻璃板的楔角時(shí)，在長(zhǎng)達(dá)50mm的范圍內(nèi)共有15個(gè)條紋，玻璃的折射率n=1.5，所用的波長(zhǎng)=600nm，則該玻璃的楔角為多大？解：條紋間隔e=5015mm等厚條紋間隔與楔角的關(guān)系為e=2n =2ne=610-5rad7.波長(zhǎng)為500nm的平行光垂直照射扎起寬度為0.025mm的單縫上，以焦距為50cm的會(huì)聚透鏡將衍射光聚焦于焦面上進(jìn)行觀察。求單縫衍射中央亮紋的腳半寬度和第一亮條紋到衍