2012物理光学—电子科大Word文档格式.doc
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时谐均匀球面波(波函数)
2.光的干涉(约20%)
光的干涉现象及其基本原理(波叠加原理、相干与不相干)
光的相干条件和获得相干光的方法
双光束干涉(分波面与分振幅)
多光束干涉(高反射率膜、多层介质膜)
单层光学薄膜(增透或增反的条件)
迈克耳逊干涉仪和F-P干涉仪(结构、原理及应用)
光的相干性(部分相干、时间相干与空间相干性的起源和表征)
3.光的衍射(约20%)
光的衍射现象及其基本原理(衍射现象明显与否的条件、基尔霍夫衍射积分的近似条件、衍射的分类及处理方法)
夫琅和费单缝衍射、圆孔衍射、多缝衍射
光学成像系统的衍射和分辨本领
光栅(光栅方程、分光性能、闪耀光栅的特性)
菲涅耳圆孔和圆屏衍射、波带片
4.晶体光学(约25%)
光波在各向异性介质中的传播特性(介电张量、单色平面波在晶体中的相速度和光线速度、菲涅耳方程、光在单轴晶体中的传播、单轴晶体的折射率椭球和折射率面)
光波在单轴晶体界面的双反射和双折射
晶体光学器件(偏振器、波片和补偿器)
偏振光和偏振器件的琼斯矩阵表示
偏振光的干涉(平行偏振光的干涉)
电光效应(电光张量、KDP晶体的线性电光效应及其应用)
磁光效应(法拉第旋光效应)
5.光的吸收、色散和散射(约10%)
光与物质作用的经典理论(介质的复折射率)
光的吸收定律(一般吸收与选择吸收)
光的色散(正常色散与反常色散)
光的散射(光的线性散射与非线性散射)
三、题型及分值比例
选择题:
30%
简答题:
20%
计算题:
50%
1光的电磁理论(各向同性介质)
知识要点:
1)光波的电磁特性(波长或频率范围,光波区别于其它电磁波的产生、传播、探测方式,光波能量密度、能流密度矢量、光强)
2)光学介质的电磁特性(折射率,透明、线性、非色散)、
3)光在各向同性介质中和各向同性介质界面上的传播特性
波动方程与时谐均匀平面波函数(实数,复数)及其特征量(波矢、振动矢量、复振幅、时空周期、波速、矢量性、偏振态)
反射定律和折射定律、菲涅耳公式(正入射)、反射率与透射率、半波损失、附加光程差、全反射、布儒特性定律、
4)光波场的频率谱(时间频谱与空间频谱、实际光波与时谐均匀平面波的关联)
5)时谐均匀球面波(波函数,球面波简化为平面波的条件)
1.自然光正入射,其反射光为D。
A.椭圆偏振光B.线偏振光
C.部分偏振光D.自然光
2.自然光在界面发生反射和折射,当反射光为线偏振光时,折射光与反射光的夹角必为D。
A.B.
C. D.
3.全反射时,在折射率小的介质中的电场B。
A.等于零B.随离界面距离的增加按指数规律衰减
C.等于常数D.随离界面距离的增加按指数规律增加
4.当光波在两种不同介质中的振幅相等时,D。
A.其强度相等B.其强度不相等
C.不确定D.其强度比等于两种介质的折射率之比
5.光从折射率小介质中正入射到折射率大的介质表面时,相对于入射光的电场和磁场,反射光的 C 。
A.电场和磁场都无相位变化
B.电场和磁场都有p相位突变
C.电场有p相位突变,磁场无相位变化
D.电场无相位变化,磁场有p相位突变
6.在相同时间内,同一单色光在空气和在玻璃中C。
A.传播的路程相等,走过的光程相等。
B.传播的路程相等,走过的光程不相等。
C.传播的路程不相等,走过的光程相等。
D.传播的路程不相等,走过的光程不相等。
7.光在界面发生反射和透射,对于入射光、反射光和透射光,不变的量是D。
A.波长B.波矢
C.强度D.频率
8. 同一介质中,圆偏振光的电场为E,线偏振光的电场振幅为E,两光的光强之间的关系为 B 。
A. I圆=I线 B. I圆=2I线
C. I圆<I线 D. I圆=I线
9.自然光以60º
入射角照射到某两介质交界面时,反射光为线偏振光,则下列关于折射光的描述正确的是 D。
A完全偏振光且折射角是30º
B部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为的介质时,折射角是30º
C部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角
D部分偏振光且折射角是30º
10.如图所示,一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上,发生反射和折射,已知反射光是线偏振光,那么折射角q2的值为D。
AB
CD
1.光波在分界面的反射和透射特性与哪些因素有关?
答:
与入射光的偏振状态、入射角和界面两侧介质的折射率比值有关。
2.光在界面的反射和透射过程中,光的偏振特性有什么变化?
(入射光分别为各种偏振状态,任意入射角、特殊入射角:
正入射、布儒斯特角、全反射角)
3.产生全反射的条件?
产生全透射的条件?
发生全反射的条件:
光从光密介质到光疏,入射角大于或等于全反射临界角(n1>n2,q1³
qc,)。
发生全透射的条件:
入射光为光矢量平行于入射面的线偏振光,入射角等于布儒斯特角qB。
()
4.由平行平面玻璃片叠在一起所构成的“片堆”产生偏振光的原理?
采用“片堆”可以从自然光获得偏振光。
其工作原理是:
“片堆”是由一组平行平面玻璃片叠在一起构成的,当自然光以布儒斯特角(qB)入射并通过“片堆”时,因透过“片堆”的折射光连续不断地以布儒斯特角入射和折射,每通过一次界面,都会从入射光中反射掉一部分振动方向垂直于入射面的分量,最后使通过“片堆”的透射光接近为一个振动方向平行于入射面的线偏振光。
5.在同一种介质中,有电场数值为E的圆偏振光和电场振幅为E的线偏振光。
给出两束光的强度关系并简要说明其原因。
答:
圆偏振光的强度为线偏振光强度的两倍。
原因:
电场为E的圆偏振光可以分解为两个振动方向互相垂直、电场振幅为E的线偏振光,因为这两束线偏振光的强度相等,且偏振方向互相垂直,不会发生干涉,故圆偏振光的强度就等于上述为两束线偏振光的强度之和,也就是一束线偏振光强度的两倍。
6.光波从光密介质入射到光疏介质出现透射系数大于1,这是否与能量守恒不相符合?
如何解释?
透射系数大于1不与能量守恒相矛盾。
反映能量关系的是透射率,由透射率表达式可知:
即使透射系数大于1,其透射率也不能大于1。
7. 解释“半波损失”和“附加光程差”。
半波损失是光在界面反射时,在入射点处反射光相对于入射光的相位突变p,对应的光程为半个波长。
附加光程差是光在两界面分别反射时,由于两界面的物理性质不同(一界面为光密到光疏,而另一界面为光疏到光密;
或相相反的情形)使两光的反射系数反号,在两反射光中引入的附加相位突变p,对应的附加光程差也为半个波长。
8.研究时谐均匀平面波的意义。
时谐均匀平面波的数学描述简单,又能反映光波的基本特征。
时谐均匀平面波作为描述光波的基本波型,复杂光波可由不同均匀平面波叠加而成。
9.自然光和圆偏振光都可看成是传播方向相同、振幅相等、振动方向垂直的两线偏振光的合成,它们之间的主要区别是什么?
合成自然光的两线偏振光之间无固定相位差,而合成圆偏振光的两线偏振光之间有固定相位差,且为±
p¤
2。
例 3, 5
习题 1, 3,9, 17
2光的干涉
1)光波的叠加原理(数学依据、适用条件),光的相干、非相干与部分相干,光的相干条件,
2)双光束干涉(分波面干涉,分振幅干涉-等倾干涉、等厚干涉、迈克耳逊干涉仪,光强不等、振动方向不一致对条纹可见度的影响)
3)多光束干涉(多层薄膜干涉、F-P干涉仪,分光元件特性三个指标)
4)光的相干性(时间相干性、空间相干性,光源临界宽度、横向相干长度,临界频谱宽度、最大相干时间、最大相干长度,相干性在杨氏双缝干涉、薄膜干涉、迈克耳逊干涉中的体现。
)
1.平行平板的等倾干涉图样定域在A。
A.无穷远 B.平板上界面
C.平板下界面D.自由空间
2.在白光入射的等倾干涉中,同级圆环中相应于颜色紫到红的空间位置是A。
A.由外到里B.由里到外
C.不变 D.随机变化
3.在对称平板双光束干涉中,无论是还是,两反射光束间的附加相位突变总是A。
A.等于pB.等于0
C.可以为p也可以为0D.在0和p之间
4.把一平凸透镜放在平玻璃上构成牛顿环装置,当平凸透镜慢慢地向上平移时,由反射光形成的牛顿环B。
A.向中心收缩,条纹间隔不变
B.向中心收缩,环心呈明暗交替变化
C.向外扩张,环心呈明暗交替变化
D.向外扩张,条纹间隔变大
5.牛顿环中,最接近中心环的色散B。
A.最强B.最弱
C.等于常数D.等于零
6.等倾干涉条纹和牛顿环都是明暗相间的同心圆环, C 。
A 两者都是中心部分圆环的干涉级次大
B 两者都是边缘部分圆环的干涉级次大
C 前者中心部分圆环的干涉级次大,后者边缘部分圆环的干涉级次大
D 前者边缘部分圆环的干涉级次大,后者中心部分圆环的干涉级次大
7.对于单层光学薄膜,增透膜和增反膜的光学厚度C。
A.分别为和B.分别为和
C.都等于D.都等于.
8.单色平行光垂直照射在薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为h,且n1<n2>n3,λ1为入射光在n1中的波长,则两束反射光的光程差为C。
A.2n2hB.2n2h+
C.2n2h+D.2n2h+
9.在迈克耳孙干涉仪的一条光路中,放入一折射率为n、厚度为d的透明薄片后,这条光路的光程改变量为A。
A 2(n-1)dB 2nd
C 2(n-1)d+l/2D nd
10.在迈克耳孙干涉仪的一支光路中,放入一片折射率为n的透明介质薄膜后,
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- 2012 物理光学 电子科