1、第一章波的基本性質(zhì)填空題1某介質(zhì)的介電常數(shù)為，相對介電常數(shù)為r,磁導(dǎo)率為，相對磁導(dǎo)率為r,則光波在該介質(zhì)中的傳播速度v （）；該介質(zhì)的折射率 n （ J r r ）V2 單色自然光從折射率為 ni的透明介質(zhì)1入射到折射率為n2的透明介質(zhì)2中，在兩介質(zhì)的分界面上，發(fā)生（反射和折射）現(xiàn)象；反射角r、透射角t和入射角j的關(guān)系為（r i，n1 sin jn2 sin t）；設(shè)1, 2分別為光波在介質(zhì)i、介質(zhì)2中的時間頻率，貝U 祈口 2的關(guān)系為（1= 2）；設(shè)1, 2分別為光波在介質(zhì)1、介質(zhì)2中的波長，貝U 1和2的關(guān)系為（n1 1n2 2）r r15 z一3 若一束光波的電場為 E 2j cos 2

2、10 t ,貝U，光波的偏振狀態(tài)是振動方向沿（y軸）的c（線）偏振光；光波的傳播方向是（z軸）方向；振幅是（2）v m ;頻率是（1015）Hz ；空間周期是（3 10）m；光速是（3 10 ）m/so4 已知為波長632.8nm的He-Ne激光在真空中的傳播速度為3.0x108m/s，其頻率 為4.74x1014Hz；在折射為1.5的透明介質(zhì)中傳播速度 v為2.0x108m/s，頻率為4.74x1014Hz，波長為421.9nm ；5 一平面單色光波的圓頻率為3、波矢為k，其在真空中的光場E用三角函數(shù)表示為EEoc°s（ t k r），用復(fù)數(shù)表示為 EEoexpHk r t）；若單

3、色球面（發(fā)散）光波的圓頻率為3、波矢為k ,其在真空中的光場e用三角函數(shù)表示為E（E'ijc°s（t kr），用復(fù)數(shù)表示為E E|. rex）i（k r t）.>6 一光波的波長為500nm，其傳播方向與x軸的夾角為30°，與y軸的夾角為600，則其與z軸的夾角為90° ，其空間頻率分別為1.732x106m-1、 1x106m-1 、0 ；7 玻璃的折射率為n= 1.5,光從空氣射向玻璃時的布儒斯特角為 ;光從玻璃射向空氣時的布儒斯特角為o8 單色自然光從折射率為 n1的透明介質(zhì)1入射到折射率為n2的透明介質(zhì)2中，在兩介質(zhì)的分界面上，發(fā)生現(xiàn)象；r

4、（反射角）,t（透射角）和i （入射角）的關(guān)系為 ；設(shè) 1 , 2分別為光波在介質(zhì)1、介質(zhì)2中的時間頻率，則 禾口 2的關(guān)系為 ；設(shè)1 , 2分別為光波在介質(zhì)1、介質(zhì)2中的波長，貝U 禾口 2的關(guān)系為o選擇題EEo exp i( t kz)與 EE0exp i （ t kz）描述的是（c ）傳播的光波。A.沿正Z方向；c.分別沿正z和負z方向；2光波的能流密度SS正比于（B ）。A. E 或 H B . E2 或 H2B.沿負z方向；D.分別沿負z和正z方向。C. E2，與H無關(guān)D . h 2，與E無關(guān)3在麥克斯韋方程組中，描述法拉第電磁感應(yīng)定律的方程是：（C ）A . D ;B . BO ;

5、 C .4若某波長的光在某介質(zhì)的相對介電常數(shù)為（B ）r，相對磁導(dǎo)率為r,則該光在該介質(zhì)中的折射率為1 D .n石某種透明媒質(zhì)對于空氣的臨界角（指全反射）D ）°等于45°光從空氣射向此媒質(zhì)時的布儒斯特角是B. 30°小于45°在麥克斯韋方程組中，說明磁場是無源場的方程是:C.45D. 大于45 °(B若某波長的光在某介質(zhì)的介電常數(shù)為，磁導(dǎo)率為B7，則該光在該介質(zhì)中的傳播速度為（1廠在介質(zhì)1和2的分界面上（法線表示為n ），若無面電荷和面電流,下列關(guān)系正確的是（n (BtB2)0 ； B . n ©D2)0 ； C . n (巳E2)

6、D . n (已H2)（ ）°B.隨離界面距離的增加按指數(shù)規(guī)律衰減D.隨離界面距離的增加按指數(shù)規(guī)律增加11A.C.C. 一3當(dāng)光波在兩種不同介質(zhì)中的振幅相等時， 其強度相等 B.其強度不相等不確定 D.其強度比等于兩種介質(zhì)的折射率之比B. cD.全反射時，在折射率小的介質(zhì)中的電場 等于零 等于常數(shù)10自然光在界面發(fā)生反射和折射，當(dāng)反射光為線偏振光時，折射光與反射光的夾角必為12A.電場和磁場都無相位變化B.電場和磁場都有相位突變光從折射率小介質(zhì)中正入射到折射率大的介質(zhì)表面時，相對于入射光的電場和磁場，反射光的C.電場有相位突變，磁場無相位變化D.電場無相位變化，磁場有 相位突變13

7、在相同時間內(nèi)，同一單色光在空氣和在玻璃中C °A. 傳播的路程相等，走過的光程相等。B. 傳播的路程相等，走過的光程不相等。C. 傳播的路程不相等，走過的光程相等。D.傳播的路程不相等，走過的光程不相等。14 光在界面發(fā)生反射和透射，對于入射光、反射光和透射光，不變的量是D 。A.波長B .波矢 C .強度 D .頻率15 6.光波的能流密度S正比于 B 。a . E或Hb. E2或H2 C. E2，與H無關(guān)d . H 2，與E無關(guān)三.名詞解釋1 半波損失：在小角度入射（1分）或掠入射（1分）兩種情況下，光波由折射率小的媒質(zhì)（光疏媒質(zhì)）進入折射率大的媒質(zhì)（光密媒質(zhì)）時，反射光和入射光

8、的振動方向相反，這種現(xiàn)象通常稱為“半波損失”。（1分）2 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，在兩個不同介質(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。3 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：sin I sin I n n。4 坡印亭矢量（34、輻射強度矢量）：它表示單位時間內(nèi)，通過垂直于傳播方向的，單位面積的電磁能1量的大小。它的方向代表的是能量流動的方向，S E B。5 發(fā)光強度：輻射強度矢量的時間平均值（I ）。反射光線和入射光線位于法線兩側(cè);6 反射定律：反射光線位于由入射光線和法

9、線所確定的平面內(nèi);反射角與入射角絕對值相等，符號相反，即I相速度：等相面的傳播速度。 群速度：振幅恒值點的移動速度。簡答題電磁場波動方程的數(shù)學(xué)表示式電場的波動方程:磁場的波動方程:2B1 2B 0v2 t2A1exp i k r t r平面波、球面波、柱面波的一般式平面波：E A exp i k r t ；球面波:A1 柱面波：e J exp i k r t、r3 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傳播開來就形成了電磁波。4 原子發(fā)光特點實際原子發(fā)出的是一段兒一段兒有限大的波列；振幅在持續(xù)時間內(nèi)保持不變或

10、變化緩慢；前后波列之間沒有固定的相位關(guān)系；各個波列的振動方向不同5 平面電磁波性質(zhì)平面電磁波是橫波E B k，并且構(gòu)成右手螺旋系E和B同相位6 各向同性均勻介質(zhì)的物質(zhì)方程表示式及各個物理量的意義j E電導(dǎo)率；D E介電常數(shù)；B H磁導(dǎo)率7 微分形式的麥克斯韋方程組及各物理量的意義D D電感強度；B -磁感強度；B 0E EBt電場強度；H 磁場強度；自由電荷體密度；j H j專傳導(dǎo)電流密度；D位移電流密度。t8 何為平面波？寫出真空中波長為 500nm振幅為2的單色平面波的表達式。(6 分)答：等相面為平面的簡諧波為平面波。E 2cos 4 106 z 1.2 1015 t9 畫出菲涅耳曲線，

11、并由圖分析反射光和透射光的位相變化。(光由光疏進入光密媒質(zhì))解：菲涅耳曲線如下圖所示和，t丄在入射角B 1為任何角度時均大于 0，說明透射光的相位與入射 光相位相同，既無相位變化；(1分)r± <0說明反射光的垂直分量與入射 光的垂直分量相位差n; (1分)0 i< 0 b時r / >0說明反射光的平行分量 無相位變化，0 i> 0 b時r / <0說明反射光的平行分量與入射光的平行分 量相位差n。 (1分)10 波長為、振幅為A的平面波以角入射到鏡面，忽略反射引起的位相變化，求O振幅比gcc(1 )x軸上的復(fù)振幅分布x軸上，是入射光與反射光的kx分量的

12、同向疊加。E(x)=Asin exp(iksin x)+Asin exp(iksin x)=2Asin exp(iksin x)，Sik=2 /。(2) y軸上的復(fù)振幅分布y軸上，是入射光與反射光的ky分量的反向疊加。E(y)=Acos exp(-ikcos y)+Acos exp(ikcos y)=2Acos cos(kcos y)第二題用圖1之間沒有固定的相位關(guān)系；各個波列的振動方向不同11 一觀察者站在水池邊觀看從水面反射來的太陽光，若以太陽光為自然光，則觀察者所看到的反射光是 自然光，線偏振光還是部分偏振光？它與太陽的位置有什么關(guān)系？為什么？(1 )當(dāng)入射角1 B時，反射光為線偏振光，

13、(2分)因此時R/ 0 R Rtg B1.33(2 )當(dāng) 1 0,和 190°RR(3)其他角度時，反射光為部分偏振光53°即當(dāng)153°時反射光為線偏振光反射光為自然光。(3分)(2分)(3分)1之間沒有固定的相位關(guān)系；各個波列的振動方向不同12 光波在介質(zhì)分界面上的反射特性和透射特性與哪些因素有關(guān)？答：與入射光的偏振狀態(tài)(2分)、入射角(2分)和界面兩側(cè)介質(zhì)的折射率(2分)有關(guān)。113 光波在介質(zhì)分界面全透射的條件是什么？答：入射光為光矢量平行于入射面的線偏振光。（3分）n2入射角等于布儒斯特角 b。（ tan B -）（ 3分）14 光波在分界面的反射和透射特

14、性與哪些因素有關(guān)？答：與入射光的偏振狀態(tài)、入射角和界面兩側(cè)介質(zhì)的折射率比值有關(guān)。15 產(chǎn)生全反射的條件？產(chǎn)生全透射的條件？答：發(fā)生全反射的條件：光從光密介質(zhì)到光疏，入射角大于或等于全反射臨界角（n1 > n2 1 cn-sin c ）。n2發(fā)生全透射的條件：入射光為光矢量平行于入射面的線偏振光，入射角等于布儒斯特角 bo（ tan B 2 ）ni16 光波從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)出現(xiàn)透射系數(shù)大于1，這是否與能量守恒不相符合？如何解釋？答：透射系數(shù)大于1不與能量守恒相矛盾。反映能量關(guān)系的是透射率，由透射率表達式可知：即使透射系數(shù)大于1，其透射率也不能大于 1。17 解釋半波損失”和附加光程

15、差”。答：半波損失是光在界面反射時，在入射點處反射光相對于入射光的相位突變，對應(yīng)的光程為半個波長。附加光程差是光在兩界面分別反射時，由于兩界面的物理性質(zhì)不同（一界面為光密到光疏，而另一界面為光疏到光密；或相相反的情形）使兩光的反射系數(shù)反號，在兩反射光中引入的附加相位突變，對應(yīng)的附加光程差也為半個波長。18 研究時諧均勻平面波的意義。答：時諧均勻平面波的數(shù)學(xué)描述簡單，又能反映光波的基本特征。時諧均勻平面波作為描述光波的基本波型，復(fù)雜光波可由不同均勻平面波疊加而成。19 為什么常用復(fù)振幅表示簡諧波？-0 討論電磁波在兩種介質(zhì)分界面上的折反射性質(zhì)時，為什么要分析、并且只分析平行分量和垂直分量？ -1

16、 界面上透射率是否等于透射系數(shù)的平方？為什么？第二章光波的疊加選擇題1某束光的波函數(shù)表示為：Ex tAx cos kzt ? Ay cos kz t?，若式中的不恒定,則該光可能是（部分）偏振光或（非偏振（或自然光）光；若 為（的整數(shù)倍）時，該光為線偏振光;為（2的奇數(shù)倍）且滿足條件（aAy）時，該光為圓偏振光；若 sin0，則為（左）圓偏振光。光強均為I。的兩同頻、同振動方向波疊加,波長為° ,至疊加點的光程差為L，則其相位差為2 L），疊加光強為（410 cos2），其條紋對比度為（1 ）。2第三章 光的干涉11填空題1 兩束光Ei和E2干涉，只有滿足(頻率相等)、(相位差恒定)

17、、(偏振方向不垂直)條件，才能獲得穩(wěn)定的干涉條紋；當(dāng)位相差等于(2 的整數(shù)倍(或的偶數(shù)倍)時，干涉強度取極大值；當(dāng)位相差等于( 的奇數(shù)倍)時，干涉強度取極小值。2 光的干涉現(xiàn)象是兩光波相遇時，在相遇區(qū)域內(nèi)岀現(xiàn)穩(wěn)定的明暗條紋(光強強弱分布)；岀現(xiàn)此現(xiàn)象要求的條件是頻率相同、振動方向基本相同和 觀察時間內(nèi)相位差恒定;3 在實驗室中獲得相干光波的方法有分振幅、分波面、分振動面等三種，楊氏雙縫干涉屬于 分波面，邁克耳孫干涉屬于分振幅；4 如圖所示，左圖是干涉法檢查平面示意圖，右圖是得到的干涉圖樣，則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是。(填“上凸”或“下凹”)«|5 如圖所示，平行單色光垂直照射到

18、薄膜上，經(jīng)上下兩表面反射的兩束光發(fā)生干涉，若薄膜的厚度為e,并且ni>na，1為入射光在折射率為n1的媒質(zhì)中的波長，則兩束反射光在相遇點的位相差為 。6 在雙縫楊氏干涉實驗中，兩縫分別被折射率為ni和n2的透明薄膜遮蓋，二者的厚度均為e。波長為的平行單色光垂直照射到雙縫上，在屏中央處，兩束相干光的相位差為 。7 女口圖所示，左圖是干涉法檢查平面示意圖，右圖是得到的干涉圖樣，則干涉圖中條紋彎曲處的凹凸情況是。二. 選擇題1 在邁克耳孫干涉儀的一條光路中，放入一折射率為n、厚度為d的透明薄片后，這條光路的光程改變量為 (A)。(A) 2 ( n-1 ) d(B) 2nd(C) 2 ( n-1

19、 ) d+ / 2(D) nd2 等傾干涉條紋和牛頓環(huán)都是明暗相間的同心圓環(huán)，(C)。(A) 兩者都是中心部分圓環(huán)的干涉級次大(B) 兩者都是邊緣部分圓環(huán)的干涉級次大(C) 前者中心部分圓環(huán)的干涉級次大，后者邊緣部分圓環(huán)的干涉級次大(D) 前者邊緣部分圓環(huán)的干涉級次大，后者中心部分圓環(huán)的干涉級次大3 關(guān)于光的空間相干性，下列說法不正確的是(D)。(A)光場的空間相干性來源于普通擴展光源不同部分發(fā)出的光的不相干性（B）普通光源的空間擴展越大，其光場的空間相干范圍越?。–）光的空間相干性反映了光波場的橫向相干性（D）空間相干性與光波的波列長度有關(guān)4 一束光射入兩面平行的玻璃，在分析其反射光干涉時需

20、要考慮多光束干涉的是：（D ）A .入射光較強時；B.入射光較弱時；C.界面反射率較小時；D.界面反射率較大時。5 下列裝置利用了多光束干涉原理的是（B ）oA. 邁克爾遜干涉儀；B.法布里一珀羅干涉儀；C.海定格干涉儀；D.光柵分光儀；6 平行平板多光束干涉與雙光束干涉條紋的異同表現(xiàn)在（C ）oA. 均為等厚干涉條紋；B.均為同心圓條紋，條紋位置不同；C.均為同心圓條紋，條紋位置相同；D.條紋細銳程度相同；7 F-P腔反射率 R增加時，其分辨能力（ D ）oA .下降；B.恒定不變；C.趨于零；D .增加。8 平行平板的等傾干涉圖樣定域在A oA. 無窮遠B 平板上界面 C 平板下界面 D

21、自由空間9 關(guān)于光的空間相干性，下列說法不正確的是（）。 D oA. 光場的空間相干性來源于普通擴展光源不同部分發(fā)出的光的不相干性B. 普通光源的空間擴展越大，其光場的空間相干范圍越小C. 光的空間相干性反映了光波場的橫向相干性D. 空間相干性與光波的波列長度有關(guān)10 關(guān)于光的時間相干性，下列說法不正確的是（）。B_ oA. 光場的時間相干性來源于普通光源的原子發(fā)光持續(xù)時間的有限性B. 光場的時間相干性與光源的光譜展寬無關(guān)C. 光場的時間相干性反映了光場的縱向相干性D. 光波的波列越長，其光場的時間相干性越好11 單色平行光垂直照射在薄膜上，經(jīng)上下兩表面反射的兩束光發(fā)生干涉，若薄膜的厚度為h，

22、且niv n2>n3，刀為入射光在ni中的波長，則兩束反射光的光程差為（）。 CoJ 2n11A. 2n2hB. 2n2h+1 ；1 C. 2n2h+ni!D. 2n?h+n212 212 如圖a所示，一光學(xué)平板玻璃a與待測工件 b之間形成空 氣劈 尖，用波長 500nm9（1nm 10 m）的單色光垂直照射，看到的反射光的干涉條紋如圖b所示，有些條紋彎曲部分的頂點)>3恰好與其右邊條紋的直線部分的切線相切，則工件的上表面缺陷是_bA.不平處為凸起紋，最大高度為500 nmb.不平處為凸起紋，最大高度為250 nmC.不平處為凹槽，最大深度為500 nmd.不平處為凹槽，最大深度為

23、250 nm13 平行平板的等傾干涉圖樣定域在A o自由空間A.無窮遠B .平板上界面 C .平板下界面14 在白光入射的等傾干涉中，同級圓環(huán)中相應(yīng)于顏色紫到紅的空間位置是A.由外到里 B .由里到外 C .不變D.隨機變化1415 在白熾光入射的牛頓環(huán)中，同級圓環(huán)中相應(yīng)于顏色蘭到紅的空間位置是BA.由外到里B .由里到外 C.不變D.隨機變化15#16 在對稱平板雙光束干涉中，無論是 n “°還是n“°，兩反射光束間的附加相位突變總是AA.等于B .等于° C .可以為 也可以為° D .在°和之間17 把一平凸透鏡放在平玻璃上構(gòu)成牛頓環(huán)裝置

24、，當(dāng)平凸透鏡慢慢地向上平移時，由反射光形成的牛頓環(huán)B。A.向中心收縮，條紋間隔不變C.向外擴張，環(huán)心呈明暗交替變化18 牛頓環(huán)中，最接近中心環(huán)的色散A.最強B.最弱B. 向中心收縮，環(huán)心呈明暗交替變化D.向外擴張，條紋間隔變大B 。C .等于常數(shù)D.等于零19 等傾干涉條紋和牛頓環(huán)都是明暗相間的同心圓環(huán)，C 。A兩者都是中心部分圓環(huán)的干涉級次大B兩者都是邊緣部分圓環(huán)的干涉級次大C前者中心部分圓環(huán)的干涉級次大，后者邊緣部分圓環(huán)的干涉級次大D前者邊緣部分圓環(huán)的干涉級次大，后者中心部分圓環(huán)的干涉級次大2°對于單層光學(xué)薄膜，增透膜和增反膜的光學(xué)厚度C 。A,.分別為一和一B .分別為一和一

25、C.都等于一D.都等于24424221在邁克耳孫干涉儀的一條光路中，放入一折射率為n、厚度為d的透明薄片后，這條光路的光程改變量為A 。A2 ( n-1 ) dB 2ndC2 ( n-1 ) d+/ 2Dnd22 在邁克耳孫干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為n的透明介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改 變量為一個波長，則薄膜的厚度是 D 。B 2n23 關(guān)于光的空間相干性，下列說法不正確的是D 。A. 光場的空間相干性來源于普通擴展光源不同部分發(fā)出的光的不相干性B. 普通光源的空間擴展越大，其光場的空間相干范圍越小C. 光的空間相干性反映了光波場的橫向相干性D. 空間相干性與光波的波列長度有關(guān)

26、24 關(guān)于光的時間相干性，下列說法不正確的是_B_。A. 光場的時間相干性來源于普通光源的原子發(fā)光持續(xù)時間的有限性B. 光場的時間相干性與光源的光譜展寬無關(guān)C. 光場的時間相干性反映了光場的縱向相干性D. 光波的波列越長，其光場的時間相干性越好25 由A、B兩只結(jié)構(gòu)相同的激光器發(fā)出的激光具非常相近的強度、波長及偏振方向，這兩束激光_CA.相干B可能相干C不相干D無法確定是否相干26 等傾干涉圖樣中心圓環(huán)B。A.級次最咼，色散最弱B級次最高，色散最強C.級次最低色散最弱D.級次最低，色散最強三. 名詞解釋1 相干時間：光源發(fā)出的一個光波列所用的平均時間；指光源發(fā)出的光波列被一分為二再合二為一時能

27、產(chǎn)生干涉的 最大時間差（答對1，2個中的一個即可）（2分）：相干時間越大，單色性越好。（1分）2 相干長度：指光源發(fā)出的光波列的平均長度；光源發(fā)出的光波列被一分為二，再合二為一時能產(chǎn)生干涉的最大光 稱差（答對 1， 2 中的一個即可） （2 分）； 是光源單色性的標(biāo)志 （1 分）163 惠更斯一一菲涅耳原理：任一時刻，波前上的每一點都可看成是新的子波波源，下一時刻的波前就是 這些子波的公切面（包絡(luò)面）。（1分）后來，菲涅耳考慮到惠更斯原理中諸子波既然來自同一波前，它們必 定是相干的，因此求岀諸子波的干涉效應(yīng)，也就得岀新波前的強度分布了，所以一般把惠更斯原理加干涉原理稱為惠更斯一一菲涅耳原理。（

28、1分）4 等傾干涉：指薄膜（一般板的厚度很小時，均稱為薄膜）厚度處處相同（1分），兩光束以各種角度入射時產(chǎn)生的一組干涉條紋（2分）。5 等厚干涉：各相干光均以同樣的角度入射于薄膜（1分），入射角B o不變（1分），改變膜厚度，這時每個干涉條紋對應(yīng)的是同一個厚度的光干涉的結(jié)果。（1分）6 干涉條紋的半寬度：在透射光的情況下，半寬度是指透射光強度下降到其峰值的一半時所對應(yīng)的位相 變化量7 半波損失：在小角度入射（1分）或掠入射（1分）兩種情況下，光波由折射率小的媒質(zhì)（光疏媒質(zhì)）進入折射率大的媒質(zhì)（光密媒質(zhì)）時，反射光和入射光的振動方向相反，這種現(xiàn)象通常稱為“半波損失”。（1分）8 相干光束會聚角：

29、對應(yīng)干涉場上某一點P的兩支相干光線的夾角（）。9 干涉孔徑角：對于干涉場某一點 P的兩支相干光線從光源發(fā)出時的張角（）。10 光源的臨界寬度：條紋對比度剛好下降為0時的光源寬度。11 光源的許可寬度：一般認為，當(dāng)光源寬度不超過其臨界寬度的1 4時條紋對比度依然是很好的（K 0.9），我們把此時的光源寬度稱為光源的許可寬度。12 相干長度：對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 干 涉：在兩個（或多個）光波疊加的區(qū)域，某些點的振動始終加強，另一些點的振動始終減弱， 形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強強弱分布的現(xiàn)象。14 橫向相干寬度：當(dāng)光源寬度等于臨界寬度時，通過S1，S2兩點的光不

30、能發(fā)生干涉，則稱此時的$，S2之間的距離為橫向相干寬度。15 空間相干性：若通過光波場橫方向上兩點的光在空間相遇時能夠發(fā)生干涉，則稱通過這兩點的光具 有空間相干性。16 時間相干性：若同一光源在相干時間t內(nèi)不同時刻發(fā)出的光，經(jīng)過不同的路徑相遇時能夠產(chǎn)生干涉，則稱光的這種相干性為時間相干性。17 相干時間：我們把光通過波列長度或相干長度所需的時間稱為相干時間。18 條紋對比度/可見度：K （Im Im） （Im Im）它表現(xiàn)了干涉場中某處條紋亮暗反差的程度，其中Im和Im分別是所考察位置附近的最大光強和最小光強。四. 簡答題1 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

31、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：0平行平板雙光束干涉。2 常見的獲取相干光波的方法答：分波前法：對于波動場截取同一波面的不同部分，再度匯合并且干涉；分振幅法：對于波動場截取同一波面的相同部分，再度匯合并且干涉。3 發(fā)生干涉的條件答：頻率相同；振動方向相同；相位差恒定；光程差小于波列長度。4 影響干涉條紋對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。5 定域條紋和非定域條紋的區(qū)別 非定域條紋：由單色點源照明所產(chǎn)生的光波疊加區(qū)域，任何一個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

32、干涉條紋。定域面，指當(dāng)光源為擴展光源時，總可以找到一個 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。6 在楊氏雙縫干涉實驗中，影響條紋對比度V的因素有哪些？各因素是如何影響的？答：影響條紋對比度 V的因素有：光源 S的橫向?qū)挾龋ɑ螂p縫間的距離）、光源的光譜范圍（或從雙縫到 觀察屏的光程差）。（3分）光源的橫向?qū)挾仍酱?，整個觀察屏條紋對比度越低；光源光譜范圍越大，條紋的對比度越低，離零級條紋越遠處對比度降低越明顯。7 解釋“半波損失”和“附加光程差”。答：半波損失是光在界面反射時，反射光在入射點相對于入射光的相位突變，對應(yīng)的光程為半個波長。（3分）附加光程差是光在兩界面分別反

33、射時，由于兩界面的物理性質(zhì)不同（一界面為光密到光疏，而另一界面為光疏到光密；或相反的情形）在兩反射光中引入的附加相位突變，對應(yīng)的附加光程差也為半個波長。（3分）8 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。 又因為入射光為復(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。9 彩色肥皂泡在快要破裂時會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：2nhcos 2 一，在快要破裂時，h 0，為暗紋，因此肥皂泡在

34、快2 2要破裂時會失去色彩并變暗。10 雙光束干涉與多光束干涉在條紋上的差異，哪一種更好 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常“明銳”。 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比度較差而多光束干涉條紋的條紋對比度較高。 綜上，多光束干涉更好。11 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光源。邁克爾遜干涉儀使用擴展光源，且可用復(fù)色光。 結(jié)構(gòu)：泰曼-格林干涉儀不用補償板。邁克爾遜干涉儀必用補償板。12 牛頓環(huán)與等傾干涉條紋有何異同？實驗上如何區(qū)分這兩種干涉圖樣？（5分）解

35、：相同處：（2分）i干涉條紋都是同心圓環(huán)19ii等傾干涉：條紋間距eN2n。i，h(N 1)即越向邊緣環(huán)的半徑越大，條紋越密等厚干涉：（牛頓環(huán)）emem減少，即越向外條紋越密不同點：（1分）i等傾干涉:2nhcos對于h固定時，b =0是中央條紋，即22nh光程差和干涉極次最大，當(dāng)環(huán)半徑增大時對應(yīng)b增大減小,2m減小i等厚干涉:2nh 2（若小角度入射時）20#中央條紋的光程差最小即2干涉極次最小即m m 境 當(dāng)環(huán)的半徑增大時，干涉極次和光程差都在增大。 實驗上區(qū)別的方法，可以改變 h值的方法（用手壓h減小，反之h增大）（2分）i等傾干涉：2nhcos m ，每個圓條紋均有自己的干涉極次 m，

36、對于m亮環(huán)來說，當(dāng)h變小時cos b必然要增大，以保持m 不變，因此這第m極環(huán)所對應(yīng)的半張角b o就跟著減小，也就是環(huán)的 半徑不斷減小，環(huán)向中心收縮而且每減少一個環(huán)，中心點的亮暗就要變化一次。i等厚干涉：2nh，對于h=o時是中央條紋，干涉極次最小，等厚干涉的每一條紋是對應(yīng)2膜上厚度相同的點，當(dāng) h減小減小，對應(yīng)干涉極次 m減小，所以對于原來同一位置即同一半徑r處當(dāng)h減小時，干涉極次由 m減小到m-1，即牛頓環(huán)在h變化時向外擴張。13 畫出邁克爾遜干涉儀的原理圖，說明產(chǎn)生干涉的原理及補償板的作用。解：擴展光源S發(fā)出光束在A面上反射和透射后分為強度相等的兩束相干光和。經(jīng)M反射后通過A面，經(jīng)M2反

37、射后通過A面，兩者形成干涉，和干涉可看作 M在A面內(nèi)虛像M '和M構(gòu)成的虛平 板產(chǎn)生的干涉。（2分）p2作用是補償光路，相干光一共經(jīng)過平板 r三次，附加光程差為 3nl，相干光一共經(jīng)過平板 p 次，附加光程差為nl。由于在空氣中行程無法補償，所以加 P2使走過的光程同，P1與F2材料、厚度 完全相同且平行。（2分）#(3分)#14 寫出平行平板多光束干涉的光強分布公式，并給出公式中各項的物理意義，并分析透射光強l（t）的最大,最小值分別是多少？（5分）解：光強分布：1（1分）| (0)1 F si門爲(wèi)各項含義：F4RR -反射率I（0）-入射光光強I-透射光相干后在干涉儀處的光2(1

38、R )強（1分），S-相鄰兩透射光位相差（1分）I mi1 I(0)I（0）當(dāng)sin 0有最大值（1分）210I(t)1 I(0)當(dāng)sin 1有最小值（1分）21min1F15在雙縫實驗中,就下列兩種情況，用曲線表示岀觀察屏上的光強分布，并討論其特點。復(fù)色光源只含有波長400.0nm和500.0nm，強度相等的兩成分復(fù)色光源只含有波長400.0nm, 550.0nm和700.0nm ,強度相等的三種成分。并由此推論白光干涉圖樣的特點。解：雙縫干涉，得到屏幕上亮暗條紋位置如下亮條紋：Xm m-m 0, 1, 2（1分）mD暗條紋：Xmdom -D21#m £ 2,號(1 分)亮條紋：m

39、=0時對于不同的入有相同的X值，即X0=0,當(dāng)入增加,Xm增加，即入2的一級亮條紋對應(yīng)的X2#由曲線可知各波長的條紋，除零級重合外，其余各級間都相互有位移，于是產(chǎn)生了各組條紋的重疊，這就使條紋的可見度下降，而白光從340.0nn700.0nm的，條紋的可見度將極差，（1分）白光干涉零級條紋是白色條紋，其他位置都是彩色的且級次低。（2分）#16 平行光的雙縫衍射實驗中，若擋住一縫，條紋有何變化？原來亮條紋處的光強是否會變??？為什么? (4分)(1)已知N2，縫距d2a，光強分布為 I( p)4I0(s)2cos，2-kasin2kdsin0處,干涉主極大，衍射主極大，二I I max 4I 0(

40、1分)pl衍射主極大內(nèi)包含 2(_)13個干涉主極大。條紋的光強分布如下圖所示。干涉極次+1o(1分)衍射極次(1分)(2)擋住一縫相當(dāng)于單縫衍射，條紋變寬。(3)由于雙縫的光強分布為：I ( p)41 o(竺)22cos 222#Q I門單縫的光強分布為：I ( p) I o ()2sin雙縫亮條紋l(p) 410()2為單縫的4倍，所以原來亮條紋處的光強會變小。(1分)17 邁克爾遜干涉儀作為等傾干涉儀使用時，如h連續(xù)變化，干涉條紋如何變化？為什么？解：h連續(xù)變化，將引來圓條紋的收縮或擴散，加粗或變細。(1分)2nh cos 0 m (9 0-第m極環(huán)對應(yīng)的半張角)h減小cos 9 0增大

41、9 0減小，將引起圓條紋不斷向中心收縮，在圓條紋中心周期性的發(fā)生明暗變化。(2分)h增大cos 9 0減小9 0增大，將引起圓條紋不斷向外擴張，在圓條紋中心周期性的發(fā)生 明暗變化。(2分)18 何謂“半波損失”？產(chǎn)生“半波損失”的條件是什么？“半波損失”是指，在光的反射過程中，反射光的振動方向與入射光的振動方向發(fā)生反向，即相當(dāng)于光 在反射過程中突變相位差，或稱損失半個波長的光程差。條件：(1)光由光疏媒質(zhì)射向光密媒質(zhì)；(2)正射或掠射19 (15分)圖1所示為兩個球面波干涉的等強度面分布示意圖，其中S1和S2是兩個相距距離為I的相干點光源， 1,2,3是放置在干涉場中不同位置的觀察屏，各觀察屏

42、到光源的距離遠大于兩光源之間的間(1)(2)畫岀三個觀察屏上干涉條紋的分布示意圖。若其它條件不變，僅使兩個點光源之間的距離I減小，屏上的干涉條紋將岀現(xiàn)什么變化？若其它條件不變，yo增大時，1屏上的干涉條紋將岀現(xiàn)什么變化； X0增大時，3屏上的干涉條紋將岀現(xiàn)什么變化？20 在楊氏雙縫干涉實驗中，影響條紋對比度V的因素有哪些？各因素是如何影響的？答：影響條紋對比度 V的因素有：光源 S的橫向?qū)挾?或雙縫間的距離)、光源的光譜范圍(或從雙縫到觀察屏的光程差)光源的橫向?qū)挾仍酱螅麄€觀察屏條紋對比度越低；光源光譜范圍越大，條紋的對比度越低，離零級條紋越遠處對比度降低越明顯。21 比較雙光束等傾干涉花樣

43、與多光束等傾干涉花樣的異同點。答：相同點：都可使用擴展光源，條紋定域于聚集透鏡焦平面，條紋形狀相同，確定明紋和暗紋位置的條 件相同。不同點：平行平板產(chǎn)生的雙光束等傾干涉花樣與多光束等傾干涉花樣的條件不同，當(dāng)平行板兩界面的反射 率低時，產(chǎn)生的雙光束等傾干涉花樣；當(dāng)平行板兩界面的反射率高時，產(chǎn)生的多光束等傾干涉花樣。雙 光束干涉條紋光強隨相位差變化緩慢 ；多光束干涉條紋光強隨相位差變化急劇，在反射率很大時，條紋 細銳清晰。22 比較牛頓環(huán)與等傾干涉花樣答：相同點：條紋都為內(nèi)疏外密的亮暗相間的同心圓環(huán)。相異點：對于等傾干涉花樣，高級次條紋在內(nèi)薄膜變厚時，條紋向外“冒”，各處的條紋間距變小，視場中條紋

44、數(shù)增加。白光照射時，條紋為彩環(huán)，內(nèi)紅外紫。對于牛頓環(huán)，高級次條紋在外空氣層厚度變化時，條紋向中心“陷”，各處的條紋間距不變，視場中條紋數(shù)不變。白光照射時，條紋為彩環(huán)，內(nèi)紫外紅。23 例舉出能揭示光的時間周期性和空間同期性的現(xiàn)象。答：頻率相近的兩光在空間某點疊加產(chǎn)生的拍頻反映岀光的時間周期性。頻率相同的兩光在空間域內(nèi)疊加 產(chǎn)生的干涉條紋反映岀光的空間周期性。24解:平行光的雙縫衍射實驗中，若擋住一縫，原來亮條紋處的光強有何變化？為什么?(1)平行光的雙縫衍射實驗中，若擋住一縫，光強會變小。(2)由于單縫的光強分布為：l(p) I o ( i)雙縫的光強分布為：l(p) 410( )2 cos2,

45、2雙縫衍射的亮條紋處，兩單縫衍射的光場呈相長干涉，cos21,即2雙縫亮條紋光場強度I(p) 41。(§匚)2為單縫光場強度的4倍，所以平行光的雙縫衍射實驗中，若擋住一縫，原來亮條紋處的光強會變小。25 把單色光源換成非單色光源，楊氏干涉條紋有何變化？26 一束波長為 冶500nm的平行光束在空氣中傳播，若在與光束垂直的方向上插入一個透明薄片，薄片厚度d=0.01mm，折射率n=1.5。試問：插入薄片后引起的光程和相位變化分別為多少？27 在與一平行光束垂直的方向上插入一個透明薄片，薄片厚度d=0.01mm，折射率n=1.5，若光的波長 入=500nm，求插入薄片后引起的光程和相位變

46、化。(6分)28 用單色光做楊氏干涉實驗時，如果把兩個等寬狹縫中的一個加寬一倍，干涉圖樣會發(fā)生什么變化？給出此時的相干度。(6分)簡述光波的相干條件。241A.C.2A.C.3A.C.4A.5678123s第四章多光束干涉選擇題對于單層光學(xué)薄膜，增透膜和增反膜的光學(xué)厚度（）。_C分別為一和B 分別為和2442都等于D 都等于一.42F-P腔兩平行腔面間的距離增加時，其（）。 A分辨能力增強B分辨能力降低自由光譜范圍增大D最小可分辨波長差增大在F-P腔腔面無吸收的情況下，當(dāng)反射率R增加時，其干涉圖樣中亮線的亮度（）。 C增加B .減弱不變D 趨于無窮大F-P腔兩內(nèi)腔面距離h增加時，其自由光譜范圍

47、C恒定不變B 增加C 下降D. =0F-P腔兩平行腔面間的距離增加時，其 AA 分辨能力增強B. 分辨能力降低C 自由光譜范圍 增大D最小可分辨波長差 增大25#在F-P腔腔面無吸收的情況下，當(dāng)反射率R增加時，其干涉圖樣中亮線的亮度_CA .增加B.減弱C. 不變D 趨于無窮大F-P腔反射率R增加時，其分辨能力_D_。A. 下降B.恒定不變C .趨于零D .增加決定平行平板干涉屬雙光束干涉還是多光束干涉的關(guān)鍵因素是平板的C 。A.平行度B 厚度C.反射率D .折射率名詞解釋S.R表示。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2 與條紋位相差半寬度之比，記作 s，條紋位相差半寬度：條紋

48、中強度等于峰值一半的兩點間的相位差距離。（）條紋精細度：相鄰的兩個條紋間的相位差距離2F。2 1三.簡答題1 比較雙光束等傾干涉花樣與多光束等傾干涉花樣的異同點。答：相同點：條紋的形狀、條紋間隔、條紋光暗位置一樣，條紋對比度都可以比較高。（3分）相異點：條紋的銳度不一樣，多光束干涉條紋細亮。（3分）2 寫岀平行平板多光束干涉的光強分布公式，并給岀公式中各項的物理意義， 并分析透射光強l（t）的最大,最小值分別是多少？解：光強分布：(5分)l(t)I (0)1（1分）1 F sin2 p各項含義：F4RR -反射率 （0）1-入射光光強I-透射光相干后在干涉儀處的光(1 R2)強（1分），5 -

49、相鄰兩透射光位相差（1分）1max1 I(0)I (0)當(dāng) sin0有最大值（1分）102l11(0)當(dāng) sin1有最小值（1分）min1F226第五章光的衍射一.填空1 不透明屏上圓孔的直徑為 1cm，受波長為600nm的平行光垂直照明，則夫瑯禾費衍射區(qū)起點到圓孔距 離的估計值為(41.67m )。42 一臺顯微鏡數(shù)值孔徑 NA=0.9,對于550nm波長的光，它的最小分辨距離為(3.37 10 )mm。若采用油浸物鏡使 NA=1.5，采用紫色濾光片使波長減小為430nm,最小分辨距離為(1.75 10 4)mm。3 光的衍射現(xiàn)象是光間的衍射條紋；此現(xiàn)象出現(xiàn)的條件是障礙物的大小與光波波長可比

50、擬；日常生活中常見聲波的衍射,而少見光的衍射，其原因是(1)聲波的波長與日常生活中所遇的障礙物大小差不多，而光波的波長要比障礙物小得多；(2)衍射現(xiàn)象在波的波長與障礙物的線度差不多時更明顯；4 在討論光的衍射時，常根據(jù)光源和考察點到障礙物的距離，把衍射現(xiàn)象分為兩類，第一類是衍射屏到光源和到觀察屏距離中有一個是有限的 稱為近場衍射，也稱菲涅耳衍射，第二類是衍射屏到光源和到觀 察屏距離都是無限的稱為為遠場衍射，也稱夫瑯禾費衍射。5 在單縫夫瑯和費衍射的觀測中：令單縫在紙面內(nèi)垂直透鏡的光軸上、下移動，屏上的衍射圖樣改變(填 是”或 否”)；令光源垂直透鏡的光軸上、下移動時，屏上的衍射圖樣 改變(填

51、是”或 否”)。6 在光柵光譜中，假如所有偶數(shù)級次的主極大都恰好在每縫衍射的暗紋方向上，因而實際上不出現(xiàn)(即缺級)，那么此光柵每個透光縫寬度a和相鄰兩縫間不透光部分寬度b的關(guān)系為。7 波長為 =600nm的單色光垂直入射于光柵常數(shù)d = 1.8 x 10-4 cm的平面衍射光柵上，可能觀察到的光譜線的最大級次為。8 對于觀察屏軸上Po點，設(shè)光闌包含10個波帶，讓奇數(shù)波帶通光，而偶數(shù)波帶不通光，則Po點的光強約為光闌不存在時的倍。9 光柵方程的普遍形式為 。10 汽車兩前燈相距1.2m，設(shè)燈光波長為=600nm，人眼瞳孔直徑為 D = 5mm。試問：對迎面而來的汽車，離多遠能分辨岀兩盞亮燈？11

52、 光柵是一種分光元件，在復(fù)色光照射下，光柵產(chǎn)生的衍射光波按在空間展開成光譜。評價一維振幅光柵分光性能的主要指標(biāo)是：_、_、_。當(dāng)光柵縫數(shù)N和干涉級 m越大，分辨本領(lǐng)越 。按照光柵方程，正入射照明條件的最大干涉級為 。選擇題1 在如圖所示的單縫夫瑯禾費衍射裝置中，將單縫寬度a稍稍變寬,同時使單縫沿 y軸正方向作微小位移，則屏幕 C上的中央衍射條紋將(C)。(A)變窄，同時向上移(B)變窄，同時向下移(C)變窄，不移動(D)變寬，同時向上移2 地球與月球相距3.8 x 105 km，用口徑為1m的天文望遠鏡(取光波長 =550 nm )能分辨月球表面兩點的最小距離約為(C)。(A) 96 m(B) 128 m(C) 255 m ( D) 510 m3 一個波帶片的孔徑內(nèi)有 10個半波帶，讓其中的5個奇數(shù)帶通光，5個偶數(shù)帶被擋住