工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解doc.docx
- 文档编号:12578026
- 上传时间:2023-04-20
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:17.23KB
工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解doc.docx
《工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解doc.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解doc
工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解1
第十一章光的电磁理论基础
解:
(1)平面电磁波cos[2()]EAtc
πνϕ=-+对应有14
62,10,,3102
A
Hzmπ
νϕλ-===
=⨯。
(2)波传播方向沿z轴,电矢量振动方向为y轴。
(3)BE→
→
与垂直,传播方向相同,∴0
ByBz==
814610[210()]
zBxCEytπ
π===⨯⨯-+
解:
(1)215
cos[2()]10cos[10()]0.65EAttc
c
πνϕπ=-+=-∴15
14
210510vHzπνπν=⇒=⨯
72/2/0.653.910nkcmλππ-===⨯
(2)8
7143101.543.910510
nccnvλν-⨯====⨯⨯⨯3.在与一平行光束垂直的方向上插入一片透明薄片,薄片的厚度0.01hmm=,折射率n=1.5,
若光波的波长为500nmλ=,试计算透明薄片插入前后所引起的光程和相位的变化。
解:
光程变化为
(1)0.005nhmm∆=
-=
相位变化为)(202500
10005.026
radπππλδ=⨯⨯=
∆
=4.地球表面每平方米接收到来自太阳光的功率为1.33kw,试计算投射到地球表面的太阳光
的电场强度的大小。
假设太阳光发出波长为600nmλ=的单色光。
解:
∵2201
2
IcAε=
=∴1
32
2()10/IAvmcε=
5.写出平面波8
100exp{[(234)1610]}Eixyzt=++-⨯的传播方向上的单位矢量0k。
解:
∵exp[()]EAikrtω=-xyzkrkxkykz⋅=⋅+⋅+⋅
000*********,3,4
234xyzxyzkkkkkxkykzxyzkxyz===∴=⋅+⋅+⋅=++=
+6.一束线偏振光以45度角从空气入射到玻璃的界面,线偏振光的电矢量垂直于入射面,试
求反射系数和透射系数。
设玻璃折射率为1.5。
解:
由折射定律
1
221*********11122sinsincos1.5coscos0.3034coscos22cos0.6966coscosssnnnrnnntnnθθθθθθθθθθ=
=∴=--∴==-+===+7.太阳光(自然光)以60度角入射到窗玻璃(n=1.5)上,试求太阳光的透射比。
解:
22
2221
2
1112222221
22
111212sinsin212111.54cos4sincos30.8231cossin()
2
cos4sincos0.998cossin()cos()()
0.91
2
spspnnocsnnnnθθθθθθτθθθθθθτθθθθθτττ==∴=⨯⨯=
⋅==+=⋅=+-+∴=
=
8.光波以入射角1θ从折射率为1n介质入射到折射率为2n的介质,在两介质的表面上发生反
射和折射(折射角为2θ,见图10-39),s波和p波的振幅反射系数和投射系数分别为sr、pr和st、pt。
若光波从2n介质入射到1n介质(见图10-39b)中,入射角为2θ,折射角为1θ,s波和p波的反射系数和透射系数分别为'sr、'pr和'st、'pt。
试利用菲涅耳公式证明
(1)'ssrr=-;
(2)'pprr=-;(3)'sssttτ=;(4)'pppttτ=(pτ为p波的透射比,sτ为s波的透射比)。
解:
11221122
11222211
11222211
121221
121212coscos
(1)coscos'cos''cos'coscos''cos''cos'coscos
(2)12cossin2cos'sin'2cossin3,'sin()sin('')sin()
sss
ssnnrnnnnnnrrnnnnttθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ-=+--=
==-++=
==
+++∴同()()2211221221
221*********221
2
11124sincossincossincos4sincos'sin()sincossin()cos4sincoscossin()(4)3sss
ttntnθθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ⋅==⋅
++=⋅=+同()略
9.电矢量方向与入射面成45度角的一束线偏振光入射到两介质的界面上,两介质的折射率分别为121,1.5nn==,问:
入射角150θ=度时,反射光电矢量的方位角(与入射面所成
)b
图10-39习题8图
的角)?
若160θ=度,反射光的方位角又为多少?
解:
111
122
12121212sin150sin()30.7sin()()
0.335,0.057
sin()()
'0.3350.335,'0.057'
80.33'
(2)0spspsssspppspsnntgrrtgAAA
ArAAAArAAAtgArθθθθθθθθθθθαα-=︒==︒--∴=-
=-==++==∴==-=-==∴=⇒=-︒
=-(),由折射定律入射光由反射系数有合振幅与入射面的夹角同理.421,0.042'
'(
)84.3'
psprAarctgAα=-∴==︒
10.光束入射到平行平面玻璃板上,如果在上表面反射时发生全偏振,试证明折射光在下表面反射时亦发生全偏振。
证明:
当入射角为布儒斯特角时,发生全偏振,反射光中只有s波第一次反射时,11312,90,,Bnntgnθθθθθ=+=︒=
=玻
空n第二次反射时,212',''90,''Bn
nnθθθθθ=+=︒=空
B玻
,tg=n得证。
亦可由,sprr求证.
11.光束垂直入射到45度直角棱镜的一个侧面,并经斜面反射后由底二个侧面射出(见图10-40),若入射光强为0I,求从棱镜透过的出射光强I?
设棱镜的折射率为1.52,且不考虑棱镜的吸收。
解:
22
122
312*********
10.52()()0.042612.52111.52()()0.0426
111.52
sin1.52sin45901
10.0426110.04260.917nnnnIIIIρρθθθρτρτ-===+--===++︒=⨯︒⇒>︒∴=∴==-⨯⨯-=经过第一面时,反射比为经过第三面时,反射比为经过第二面时,=45在此面发生全反射,即出射光强为()()
12.一个光学系统由两片分离透镜组成,两透镜的折射率分别为1.5和1.7,求此系统的反射光能损失。
如透镜表面镀上曾透膜,使表面反射比降为0.01,问此系统的光能损失又为多少?
设光束以接近正入射通过各反射面。
解
()()()()()22
2223412344
)()0.04
()()0.04
0.067
11110.80220%
0.01'10.010.96,4%
RRRRRRRττ=======∴=----==-=111220此系统有4个反射面,设光束正入射条件下,各面反射率为
n-11.5-1R=(n+11.5+11
-1
n-11.51n+1+11.5
光能损失为(初始为I)
,损失若反射比降为,则损失
13.一半导体砷化镓发光管(见图10-41),管芯AB为发光区,其直径3dmm≈。
为了避免全反射,发光管上部磨成半球形,以使内部发的光能够以最大投射比向外输送。
要使发光区边缘两点A和B的光不发生全反射,半球的半径至少应取多少?
(已知对发射的0.9nmλ=的光,砷化镓的折射率为3.4)。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 光学 第三 下篇 物理光学 第十一 课后 习题 答案 详解 doc