物理光學(xué)練習(xí)冊(cè)答案完整版

1物理光學(xué)知識(shí)點(diǎn)匯總一、 名詞：（共 41 個(gè)）1、 全 反 射：光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)，并且當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，在兩個(gè)不同介質(zhì)的分界面上，入射光全部返回到原介質(zhì)中的現(xiàn)象，就叫全反射。2、 折射定律：折射光位于由入射光和法線所確定的平面內(nèi)。折射光與入射光分居在法線的兩側(cè)。折射角與入射角滿足： 。nIsin3、 瑞利判據(jù)：（注：考試時(shí)答哪個(gè)都對(duì)）定義一：一個(gè)點(diǎn)物衍射圖樣的中央極大與近旁另一點(diǎn)物衍射圖樣的第一極小重合，作為光學(xué)系統(tǒng)的分辨極限，認(rèn)為此時(shí)系統(tǒng)恰好可以分辨開兩個(gè)點(diǎn)物，稱此分辨標(biāo)準(zhǔn)為瑞利判據(jù)。定義二：兩個(gè)波長的亮條紋只有當(dāng)它們合強(qiáng)度曲線中央極小值低于兩邊極大值的 0.81 時(shí)才能被分辨開。4、 干 涉：在兩個(gè)（或多個(gè)）光波疊加的區(qū)域，某些點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強(qiáng)強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。5、 衍 射：通俗的講，衍射就是當(dāng)入射光波面受到限制后，將會(huì)背離原來的幾何傳播路徑，并呈現(xiàn)光強(qiáng)不均勻分布的現(xiàn)象。6、 倏 逝 波：沿著第二介質(zhì)表面流動(dòng)的波。7、 光拍現(xiàn)象：光強(qiáng)隨時(shí)間時(shí)大時(shí)小變化的現(xiàn)象。8、 相干光束會(huì)聚角：對(duì)應(yīng)干涉場上某一點(diǎn) P 的兩支相干光線的夾角 。)(29、 干涉孔徑角：對(duì)于干涉場某一點(diǎn) P 的兩支相干光線從光源發(fā)出時(shí)的張角 。)(10、 缺級(jí)現(xiàn)象：當(dāng)干涉因子的某級(jí)主極大值剛好與衍射因子的某級(jí)極小值重合，這些主極大值就被調(diào)制為零，對(duì)應(yīng)級(jí)次的主極大就消失了，這種現(xiàn)象就是缺級(jí)。11、 坡印亭矢量（34、輻射強(qiáng)度矢量）：它表示單位時(shí)間內(nèi)，通過垂直于傳播方向的，單位面積的電磁能量的大小。它的方向代表的是能量流動(dòng)的方向， 。BES112、 相干長度：對(duì)于光譜寬度為 的光源而言，能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象的最大光程差。13、 發(fā)光強(qiáng)度：輻射強(qiáng)度矢量的時(shí)間平均值 。)(I14、 全偏振現(xiàn)象（15、布儒斯特角）：當(dāng)入射光是自然光，入射角滿足 時(shí)， ， ，即反射光中只有 波，沒有 波，o90210Prs SP這樣的現(xiàn)象就叫全偏振現(xiàn)象。此時(shí)的入射角即為布儒斯特角 ，B12tanB16、馬呂斯定律：從起偏器出射的光通過一檢偏器，透過兩偏振器后的光強(qiáng) 隨兩器件透光軸的夾角 而變化，即 稱該式表示I 20cosI的關(guān)系式為馬呂斯定律。17、 雙 折 射：一束光射向各向異性的介質(zhì)中，分為兩束的現(xiàn)象。18、 光柵的色分辨本領(lǐng)：指可分辨兩個(gè)波長差很小的譜線的能力。3，其中， 為光柵能分辨的最小波長差； 為級(jí)次；mNAin)(min)( m為光柵總縫數(shù)（光柵總線對(duì)數(shù)） 。19、 自由光譜范圍：F-P 干涉儀或標(biāo)準(zhǔn)具能分辨的最大波長差，用 表示。RS.20、 衍射光柵：能對(duì)入射光波的振幅或相位進(jìn)行空間周期性調(diào)制，或?qū)φ穹拖辔煌瑫r(shí)進(jìn)行空間周期性調(diào)制的光學(xué)元件稱為衍射光柵。21、 光源的臨界寬度：條紋對(duì)比度剛好下降為 0 時(shí)的光源寬度。22、 光源的許可寬度：一般認(rèn)為，當(dāng)光源寬度不超過其臨界寬度的 時(shí)條紋對(duì)比度依然是很好的（ ） ，我們把此時(shí)的光源寬度41 9.0K稱為光源的許可寬度。23、 晶體的主平面：光線在晶體中的傳播方向與晶體光軸組成的平面稱為該光線的主平面。24、晶體的主截面：晶體光軸和晶面法線組成的面為晶體的主截面。28、 線 色 散：把波長相差 的兩條譜線分開的線距離。nm1.029、 角 色 散：把波長相差 的兩條譜線分開的角距離。30、 光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨率：是指它能分辨開兩個(gè)靠近的點(diǎn)物或物體細(xì)節(jié)的能力。31、 晶體的光軸：晶體中存在的一個(gè)特殊的方向，當(dāng)光在晶體中沿此方向傳播時(shí)不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。32、 標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍：標(biāo)準(zhǔn)具能分辨的最大波長差，用表示。 RS.438、 反射定律：反射光線位于由入射光線和法線所確定的平面內(nèi)；反射光線和入射光線位于法線兩側(cè)；反射角與入射角絕對(duì)值相等，符號(hào)相反，即。I40、 相 速 度：等相面的傳播速度。41、 群 速 度：振幅恒值點(diǎn)的移動(dòng)速度。45、 橫向相干寬度：當(dāng)光源寬度等于臨界寬度時(shí)，通過 ， 兩1s2點(diǎn)的光不能發(fā)生干涉，則稱此時(shí)的 ， 之間的距離為橫向相干寬度。1s246、 空間相干性：若通過光波場橫方向上兩點(diǎn)的光在空間相遇時(shí)能夠發(fā)生干涉，則稱通過這兩點(diǎn)的光具有空間相干性。47、 時(shí)間相干性：若同一光源在相干時(shí)間 內(nèi)不同時(shí)刻發(fā)出的t光，經(jīng)過不同的路徑相遇時(shí)能夠產(chǎn)生干涉，則稱光的這種相干性為時(shí)間相干性。48、 相干時(shí)間：我們把光通過波列長度或相干長度所需的時(shí)間稱為相干時(shí)間。51、條紋位相差半寬度：條紋中強(qiáng)度等于峰值一半的兩點(diǎn)間的相位差距離。 )(52、條紋精細(xì)度：相鄰的兩個(gè)條紋間的相位差距離 與條紋位相2差半寬度 之比，記作 ， 。s12F57、 二向色性：有些各向異性的晶體對(duì)不同振動(dòng)方向的偏振5光有不同的吸收系數(shù)，這種特性稱為二向色性；晶體的二向色性還與波長有關(guān)，即具有選擇吸收特性；此外，一些各向同性介質(zhì)在受到外界作用時(shí)也會(huì)產(chǎn)生各向異性，并具有二向色性。58、 條紋對(duì)比度/可見度： 它表現(xiàn)了干涉場中某)()(mMIIK處條紋亮暗反差的程度，其中 和 分別是所考察位置附近的最大光MIm強(qiáng)和最小光強(qiáng)。二、簡答知識(shí)點(diǎn)：1、用電磁理論說明日常生活中的金屬為什么都是不透明的。光在金屬中的穿透深度一般為幾個(gè)納米。日常生活中的金屬，即使是金屬薄片，它的厚度也遠(yuǎn)大于這個(gè)尺寸，所以日常生活中的金屬都是不透明的。2、電磁場波動(dòng)方程的數(shù)學(xué)表示式電場的波動(dòng)方程： ； 磁場的波動(dòng)方程：0122tEv0122tBv3、平面波、球面波、柱面波的一般式平面波： ；球面波： ；柱面波：trkiAEexp trkirAEexp1trir14、電磁波是如何相互激發(fā)產(chǎn)生的變化的電場產(chǎn)生交變的磁場，交變的磁場產(chǎn)生變化的電場，從而，電場和磁場相互激發(fā)，以一定的速度由近及遠(yuǎn)傳播開來就形成了電磁波。65、原子發(fā)光特點(diǎn)實(shí)際原子發(fā)出的是一段兒一段兒有限大的波列；振幅在持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持不變或變化緩慢；前后波列之間沒有固定的相位關(guān)系； 各個(gè)波列的振動(dòng)方向不同。6、金屬中光波與倏逝波的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：都是平面波；不同點(diǎn)：金屬中光波沿垂直界面方向傳播；倏逝波沿界面方向傳播。金屬中光波振幅在垂直界面方向按指數(shù)衰減，振幅衰減方向與傳播方向相同，能量迅速消耗；倏逝波的振幅在垂直界面方向按指數(shù)衰減，振幅衰減方向與傳播方向相垂直，沒有能量損失。7、駐波是如何形成的，駐波的波節(jié)和波腹的位置是否隨時(shí)間而發(fā)生變化兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同、傳播方向相反的單色光波疊加而成。波節(jié)和波腹的位置不隨時(shí)間而變。8、平面電磁波性質(zhì)平面電磁波是橫波 ，并且構(gòu)成右手螺旋系 kBE 和 同相位EB9、各向同性均勻介質(zhì)的物質(zhì)方程表示式及各個(gè)物理量的意義電導(dǎo)率； 介電常數(shù)； j EDHB磁導(dǎo)率7tDjHBE010、微分形式的麥克斯韋方程組及各物理量的意義 電感強(qiáng)度； 磁感強(qiáng)度；B電場強(qiáng)度； 磁場強(qiáng)度；H自由電荷體密度；傳導(dǎo)電流密度； 位移電流密度。j tD11、分波前法和分振幅法的區(qū)別及其典型代表分波前法，截取的是同一波面的不同部分，再度匯合并且干涉。典型代表：楊氏干涉分振幅法，截取的是同一波面的相同部分，再度匯合并且干涉。典型代表： 平行平板雙光束干涉。012、常見的獲取相干光波的方法答：分波前法：對(duì)于波動(dòng)場截取同一波面的不同部分，再度匯合并且干涉；分振幅法：對(duì)于波動(dòng)場截取同一波面的相同部分，再度匯合并且干涉。13、發(fā)生干涉的條件答：頻率相同； 振動(dòng)方向相同；相位差恒定； 光程差小于波列長度。14、影響干涉條紋對(duì)比度的因素兩相干光束的振幅比； 光源的大??； 光源的非單色性。15、定域條紋和非定域條紋的區(qū)別非定域條紋：由單色點(diǎn)源照明所產(chǎn)生的光波疊加區(qū)域，任何8一個(gè)平面上都能觀察到的干涉條紋。定域條紋：只能在定域面及其附近觀察到的干涉條紋。定域面，指當(dāng)光源為擴(kuò)展光源時(shí)，總可以找到一個(gè)平面，在該平面及其附近可觀察到清晰的干涉條紋，此平面就是定域面。16、用眼比用儀器更易找到條紋的原因人眼具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，能使最清晰的干涉條紋成像在視網(wǎng)膜上；人眼的瞳孔比一般的透鏡的孔徑小得多，限制了擴(kuò)展光源的實(shí)際有效尺寸，加大了人眼觀察干涉條紋區(qū)域的定域深度；綜上所述，用人眼更容易找到干涉條紋。17、肥皂泡為什么是彩色的、明暗相間的構(gòu)成肥皂泡的水膜很薄，且受重力影響導(dǎo)致上薄下厚，形成薄楔板；楔板在自然光照射下形成干涉，薄楔板干涉的定域面在楔板附近，因此人們看到的條紋在肥皂泡上。又因?yàn)槿肷涔鉃閺?fù)色光，干涉條紋的形成與波長相關(guān)，所以形成彩色的明暗相間條紋。18、彩色肥皂泡在快要破裂時(shí)會(huì)變暗的原因形成肥皂泡的水膜構(gòu)成楔板，并在肥皂泡附近形成彩色的干涉條紋；楔板光程差： ，在快要破裂時(shí)， ， 為2cosnh 0h2暗紋，因此肥皂泡在快要破裂時(shí)會(huì)失去色彩并變暗。19、雙光束干涉與多光束干涉在條紋上的差異，哪一種更好9雙光束干涉條紋的亮條紋與暗條紋的寬度近似相等，而多光束干涉條紋則非?！懊麂J” 。雙光束干涉條紋的亮暗過度比較平緩不夠鮮明而多光束干涉條紋則明暗分界特別清晰。雙光束干涉條紋的條文對(duì)比度較差而多光束干涉條紋的條紋對(duì)比度較高。綜上，多光束干涉更好。20、泰曼-格林干涉儀與邁克爾遜干涉儀的區(qū)別光源：泰曼-格林干涉儀使用單色點(diǎn)光源。邁克爾遜干涉儀使用擴(kuò)展光源，且可用復(fù)色光。結(jié)構(gòu)：泰曼-格林干涉儀不用補(bǔ)償板。邁克爾遜干涉儀必用補(bǔ)償板。21、圓孔、圓屏菲涅耳衍射現(xiàn)象及圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象三者區(qū)別圓孔菲涅耳衍射：圖樣是一組亮暗交替的同心圓環(huán)條紋，中心可能是亮點(diǎn)也可能是暗點(diǎn)。圓屏菲涅耳衍射：是中心為亮點(diǎn)，周圍有一些亮暗相間的圓環(huán)條紋圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射：產(chǎn)生的是明暗相間，非等間隔同心圓環(huán)形條紋，其中央“愛里斑”集中了 80%以上的能量。22、望遠(yuǎn)鏡、照相物鏡、顯微鏡的分辨率定義及相應(yīng)公式望遠(yuǎn)鏡：恰好分辨時(shí)，兩點(diǎn)物對(duì)望遠(yuǎn)物鏡的張角（ ） 。10瑞利叛據(jù) ； 道威叛據(jù) 。入D2.1 入D2.1850照相物鏡：像面上每毫米能分辨的線對(duì)數(shù)（N） 。瑞利叛據(jù) ； 道威叛據(jù) 。f2.1 fN2.1850顯微鏡：用能分辨的物方的最小線值（ ） 。瑞利叛據(jù) ； 道威叛據(jù) 。NA6.0 A.23、惠更斯菲涅耳原理（1）惠更斯原理：波前（波面）上的一點(diǎn)都可以看作為一個(gè)發(fā)出球面子波的次級(jí)擾動(dòng)中心，在后一個(gè)時(shí)刻這些子波的包絡(luò)面就是新的波前。（2）