面试-工程光学

1.任何时间周期性和空间周期性的破坏都意味着光波单色性的破坏。

2.对光检测器起作用的是电矢量而非磁矢量，所以用电矢量代表光矢量。

3.S随时间快速变化，频率在1015Hz，辐射强度矢量的时间平均值称为光强。

4.当入射角theta1等于临界角thetaC和90°时，全反射光中s波和p波的相位差为零。

5.因为倏逝波透入第二介质中深度的变化所带来的对介质1中全反射效应的影响，称为受抑全反射效应。

（NSOM
近场扫描光学显微镜）
6.利用全反射时的相位变化可以制成菲涅耳棱体，产生特定的相位变化。

7.金属表面的反射与入射波长有关，这是因为金属的光学常数n和nk是波长的函数，因此金属的反射比也一定
随入射波长而变。

8.金属表面反射产生的相位变化以及引起的偏振态变化依赖于金属光学常数n和k，如果能测定光在金属表面反
射时偏振态的变化，就可以测定光学常数。

9.朗伯比尔定律的局限性：光强不太强、溶液浓度不太大、溶剂分子不能明显地影响着溶质分子对光的吸收。

10.叶子为什么是绿的：物质的选择性吸收。

光学材料：可见光用玻璃，紫外波段用石英，红外波段用萤石。

11.稀薄气体吸收谱，可做光频滤波器。

12.正常色散在物质透明区，折射率随波长增大而减小；反常色散在物质吸收区，折射率随波长增大而增大。

13.瑞利散射：1）散射光强与波长四次方成反比2）散射光强随观察方向而变3）散射光具有偏振性，与theta有
关，各向同性垂直时为线偏光，原入射和其反方向为自然光，其他部分偏振；各向异性垂直也为部分偏振。

14.米散射几乎与波长无关，前向散射比较多，大气滴粒分布研究。

15.拉曼散射-分子固有振动频率；布里渊散射-由热波产生声波的介质，多普勒频移。

16.光波叠加定理局限于入射光强度较弱的情况下成立，不然非线性。

17.振幅相同、振动方向相同、且在同一方向传播，但频率接近的单色光波，合成波的强度随时间和位置在0和
4a2之间变化，这种强度时大时小的现象称为拍。

拍频等于两叠加单色光波频率之差。

光学拍的观测已经成为检测微小频率差的一种特别灵敏而简单的方法。

18.周期性复杂波的频谱是离散频谱。

19.光的干涉：在多个光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域内稳定
的光强强弱分布的现象称为光的干涉。

满足干涉条件的光波称为相干光波，相应的光源称为相干光源。

20.分波前干涉法的局限性：由于空间相干性的限制，只能使用有限大小的光源，这在实际应用中往往不能够满足
对条纹亮度的要求。

21.厚玻璃看不到彩色条纹：光程差2nhcosθ，当扩展光源上不同点在薄膜表面产生的条纹彼此错开相互非相干叠
加，玻璃厚度很大，干涉级次很高，条纹叠加非常严重，导致衬比度近似为0.
22.肉眼观察等厚干涉条纹的原因：1、人眼的自动调节能力，使最清晰的干涉条纹成像在视网膜上2、人眼瞳孔
比一般的透镜的孔径小得多，限制了扩展光源的实际有效尺寸，加大了定域深度，更容易找到条纹。

23.外差干涉原理：泰曼干涉仪的参考光路中加入频率偏移器，使入射波的频率产生一个频率差，两束相干光的光
波频率差将对其相位差引入一个时间调制，使相位差以至光强随时间作规律变化，测出标准点信号和测量点信号的过零时间差，可求得其相位差。

24.马赫曾特干涉仪：定域面可调，用于测量相位物体引起的相位变化，如大型风洞气流引起的空气密度变化。

25.多光束干涉最显著和最重要的特点是ρ→1时得到全暗背景上清晰的极细锐的亮纹。

条纹锐度用条纹的相位半
宽度来表示，在多光束干涉中，它定义为两个半强度点对应的相位差范围。

26.F-P干涉仪的两块玻璃板通常做成有一小楔角以避免未涂层表面反射光的干扰。

F-P的干涉级次很高，因此只适
用于单色性很好的光源。

27.膜系的反射比随波长变化而变化，入射角增大时反射比上升，同时反射比极小值往短波方向移动。

干涉滤光片
由三个参量表征：1、中心波长λC=2nh/m，它与光学厚度nh和干涉级m有关，nh较大时存在多个中心波长，需要加有色玻璃滤光。

2、透射带的波长半宽度3、峰值透过比τ。

用于①单色性要求较高的系统②消除系统杂散光。

28.衍射：光线偏离直线传播的现象。

光波传播过程中遇到障碍物，其波面光场复振幅分布受到空间调制都将导致
衍射现象。

29.惠更斯-菲涅耳原理：波前上每个面元都可以看成是新的振动中心，它们发出次波。

在空间中某一点的振动是
所有这些次波在该点的相干叠加。

30.惠更斯-菲涅耳原理，从亥姆霍兹方程出发，利用格林定理及电磁场边值条件，得到菲涅耳-基尔霍夫衍射公式。

通过初步近似和菲涅耳近似，在菲涅耳区得到菲涅耳衍射积分公式，Q点子波对观察面上任一点P处复振幅的贡献仅取决于P点到这个中心的距离，即两点的坐标差，而与两点绝对坐标无关，即空间不变性。

取夫朗和费近似，在夫朗和费区内得到夫朗和费衍射公式。

菲涅耳区包含夫朗和费区。

31.傅里叶变换的二次相位因子并非不重要，例如当夫朗和费衍射场与别的光场干涉时，它的影响就显示出来。

二
维傅里叶变换实现了光学信息的并行处理。

32.多缝夫朗和费衍射：单缝衍射因子决定各级主极大强度的分配和缺级的产生；多缝干涉因子决定半角宽、主极
大的位置和条纹间距。

缝间距d给出各级主极大值的位置；缝宽a仅影响光强在各主极大之间的分配；当缝数N增大时，衍射图样最显著的改变是亮纹变成很细的亮线。

33.能对入射光波的振幅或相位进行空间周期性调制的光学元件称为衍射光栅。

透镜是一种相位型调制的光栅。

34.角色散：相差0.1nm波长的两条谱线通过光栅分开的角度。

线色散是物镜焦面上两条谱线分开的距离。

如果我
们在theta角不大的地方记录光栅光谱，cosθ几乎不随θ而变，色散是均匀的，这种光谱称匀排光谱，测定这种光谱的波长时，可以用线性内插法，这一点也是光栅光谱相对于棱镜光谱的优点之一。

光栅相较于F-P，自由光谱范围比较大。

35.闪耀光栅的衍射效率非常高。

二元光栅也是一种相位光栅，其衍射效率与台阶的数目和衍射级次有关。

相比其
他元件的优点：高衍射效率、设计灵活性大、集成性高。

多掩模法制作。

36.菲涅耳小圆屏衍射：中心为亮点。

二元相位菲涅耳透镜的特点除了主焦点有很高的衍射效率外，折/衍系统可
以消色差，宽波段。

泰伯效应：特定距离自成像。

37.透镜的相位调制作用不仅是透镜具有成像本领的根本原因，也是透镜能够用于傅里叶变换的根本原因。

38.像差的存在影响衍射斑中的能量分布。

衍射受限成像系统（无像差的理想成像系统）的边端性质是：可以将透
射到入瞳的发散球面波变换成出瞳上的会聚球面波。

39.相干成像系统对复振幅分布而言是线性系统，而非相干成像系统对强度分布而言是线性系统。

40.一个点物的光场可以用一个dirac函数表示，这一输入函数通过成像系统的变换，在像平面上产生的输出函数
h(x’,y’)称为点扩散函数，反应衍射和像差的共同作用。

点扩散函数图形的宽窄决定像函数变化幅度的大小和像对比度的好坏，当点扩散函数不对称时，像函数要发生相移。

点扩散函数的傅里叶变换称为相干传递函数CTF，
H C=G C/O C=像频谱/物频谱。

41.对于衍射受限成像系统，一个点物的像斑正是系统的孔径的夫朗和费衍射图样。

42.只让零级谱通过，像面上在光栅几何像范围内呈现出均匀亮度。

挡住零级，a/d>1/2，对比反转；a/d<1/2，形
状相同，对比有变化；a/d=1/2，无光栅像。

43.4f系统是对于相干光学处理系统而言。

从几何光学看，4f系统是两个透镜成共焦组合放大率为-1的成像系统。

空间滤波器的复振幅透射系数就是系统的相传递函数，又称为滤波函数。

激光光束滤去斑纹高频分量、zernike 相衬法观察相位物体、匹配滤波器图像识别。

44.相干光学处理噪声严重，因此引入非相干光学处理。

全息应用：全息光学元件、全息显示、光学全息存储。

45.获得偏振光：1、玻片堆反射折射2、电气石等物质的二向色性（各向异性晶体对不同振动方向的偏振光有不
同的吸收系数）
46.偏振起偏棱镜：1、格兰-汤姆逊棱镜2、格兰-付科棱镜
47.偏振分束棱镜（只能单方入射）：1、渥拉斯顿棱镜2、洛匈棱镜
48.正e慢; ①全玻片用于应力仪中增大应力引起的光程差值②半波片转2α角；菲涅耳棱体是最稳定且有最好消
色差效果的玻片。

49.巴比涅补偿器只适用于细微光束&索累补偿器使两光楔接触的全部区域内相位延迟量不变，可用于宽光束。

50.偏振分光镜：能充分利用光能、防止光向光源回授的不利影响。

51.旋光晶片与半波片的区别：①光轴取向不同②半波片只对于某一波长其出射光为线偏光，旋光晶片对任何波长
均为线偏光，只是转角不同而已③光束一正一反地通过旋光物质时，振动面转过的角度为0.
52.第一近轴光线：轴上物点发出的经入瞳边缘的光线；第二近轴光线：物体边缘点发出的经入瞳中心的光线。

53.平面镜转2α角：光学比较仪；
54.达夫棱镜的重要性质在于当它绕平行于反射面的AA’轴旋转α角时，物体的反射像将转过2α角。

由于达夫棱
镜的入射面和出射面不与光轴垂直，它只能应用于平行光束中。

55.要达到用棱镜倒像的目的，①应用屋脊棱镜②应用棱镜组合系统
56.望远镜中应用普罗棱镜、别汉棱镜（半五角棱镜+施密特棱镜，任意一个屋脊）。

57.光源各个方向上的发光强度随方向角的余弦变化的光源称为余弦辐射体。

58.物距（凹透镜情形）：正常区（无穷远到齐明点）：发散/正球差；反常区（齐明点到曲率中心）：发散/负球差；
半反常区（曲率中心到0）会聚/负球差。

59.当透镜的形状恰使入射和出射光线对透镜对称时，所产生的球差为最小，这是因为光线正处于最小偏角状态之
故。

60.对于目视光学仪器，其放大作用不能简单地以横向放大率来表征，而应代之以视觉放大率。

61.齐焦条件：调换物镜后，不需要重新调焦就能看到物体的像。

1、不同倍率的物镜有相同的物像共轭距；2、物
镜的像面到镜筒的上端面固定为10mm；3、目镜的物方焦面要与物镜的像面重合。

62.开普勒望远镜系统：物镜/眼瞳为孔径光阑，分划板为视场光阑，目镜为渐晕光阑；伽利略望远镜系统：眼瞳
为孔径光阑，物镜为视场光阑。

63.F数越大，摄影距离越大，景深越大，远景深度大于近景深度。

64.DOT漫射光层析成像；OCT相干光层析成像：类似于B超，除了OCT使用光B超使用超声波以外，OCT把被测
目标按层来区分，而区分层的原则是入射光经此层反射再回到探测器时间的长短。

65.生物医学光子学研究热点：激光扫描共聚焦显微镜（针孔滤波，对点成像，消除像差和邻近点衍射光影响）、
光动力疗法（三要素：氧、光敏剂、光）、光镊（光对微粒产生的梯度力，形成二维或者三维光学势阱）。