光学课后题题库
应用光学_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
应用光学_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在7种初级像差中，宽光束像差有几种(请填写阿拉伯数字，不要有中文字)参考答案:22.显微镜的视觉放大率总是垂轴放大率参考答案:错误3.在放大镜和眼睛组成的光学系统中，渐晕光阑是参考答案:放大镜4.若水面下200mm处有一发光点，水的折射率为4/3，求我们在水面上能看到被该发光点照亮的范围(圆直径)有多大？参考答案:453.56mm5.某200度的近视眼配了300度的近视眼镜，当戴上眼镜观察很远的物体时，物体成像于参考答案:比近视眼的远点更近6.用显微镜观察时，先用10倍物镜调好，再换40倍物镜观察，以下说法正确的是参考答案:景深变小_工作距离变短7.光学系统的透过率和以下因素有关参考答案:反射面的反射率_透射面是否镀增透膜_材料的内部吸收8.已知单组转像透镜到分划板的距离是125mm，目镜的焦距是25mm，则出瞳位置是参考答案:目镜之后30mm9.孔径光阑位于光学系统的像方焦平面上，构成哪方什么系统？参考答案:物方远心10.光学系统中其他参数不变，仅放大倍率变为原来的2倍，则像面中心的照度参考答案:是原来的1/4倍11.已知照相物镜的焦距为35mm，像面尺寸为24mmx36mm，求最大的半视场角W。
参考答案:31.72度12.负透镜可以对虚物成实像参考答案:正确13.一双400度的近视眼，其远点在什么位置？矫正时应佩戴何种眼镜？焦距多大？参考答案:远点在眼前250mm处，戴负透镜，焦距-250mm14.以下光学系统中，对实物一定成虚像的是参考答案:负薄透镜_平行平板15.用玻璃棱镜实现分光，要使红光和蓝光更加分开，应选用阿贝常数更大的玻璃。
参考答案:错误16.有一束直径为5mm的平行光束，通过以下哪种光学系统可变成半径为20mm的平行光束？参考答案:8倍的伽利略望远镜，目镜朝着入射光_8倍的开普勒望远镜，目镜朝着入射光17.要使光圈数每改变一档，当曝光时间不变时曝光量正好以2倍或1/2倍变化，摄影物镜的光圈数从小到大应该是以多少为公比排列？参考答案:根号218.要使用一个焦距为35mm的透镜A和一个焦距为-50mm的透镜B组合成为焦距为35mm的光学系统，要求工作距离大于40mm，应当采用何种方式？参考答案:透镜B在前，透镜A在后，二者分离19.某10倍的显微镜物镜看成是一薄透镜，共轭距为190mm，求焦距和工作距离。
光学习题库
《光学》习题库第一章， 光的干涉（一）选择题1.严格地讲，空气折射率大于1，因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时，干涉环将：A 、变大B 、缩小C 、不变D 、消逝2.在迈克耳逊干涉仪中观察钠黄光时，如果连续移动干涉仪的可动反射镜以使光程差增加，所观察到的等倾干涉圆环将不断地从中央产生向外扩大，并且干涉图样的可见度人最大到最小又从最小到最大周期性变化，当可见度变化一个周期时，从中央产生的干涉明圆环数最接近于：A 、245B 、490C 、980D 、19603.杨式双缝实验装置中，光源的波长为6000Ǻ。
两狭缝的间距为2mm 。
在离缝300cm 的一光屏上，观察到干涉图样的明条纹的间距为：A 4.5mmB 4.1mmC 3.1mmD 0.9mm4.在折射率为n 2的玻璃制成的光学元件表面，镀上单层介质增透膜，膜厚度为h ，折射率为n 1，元件在空气中使用。
假如希望这个镀膜表面对于正入射的波长为λ的光完全消反射就有如下要求：A 、221n n = 且 1412n k h λ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=（k=0，1，2，…… B 、221n n =，且 1412n k h λ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=C 、221n n = 且 121n k h λ⎪⎭⎫ ⎝⎛+= D 、221n n =，且 121n k h λ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=5.图下方是检验透镜曲率的干涉装置，用波长为λ的单色光垂直照射，干涉花样如图的上方所示则透镜下表面与横具间邻隙厚度不超过：A 、2/3λB 、2λC 、D 、12λ6．用劈尖干涉检测二件的表面，当波长为λ的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图，图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与右边相邻的直线部分的连续相切，由图可见二件表面：A 、有一凹陷的槽，深为λ/4B 、有一凹陷的槽，深为λ/2C 、有一凸起的埂，高为λ/4D 、有一凸起的埂，高为λ/27．S 是单色光点光波，P 是屏幕上给τ定点，那么左下图最可能是哪种光学现象的演示实验：A 、色差B 、干涉C 、菲涅耳衍射D 、夫琅和费衍射8．晴朗的天空所以呈浅兰色，清晨日出或傍晚日晚日落的晨曦和晚霞呈现红色，其原因为：A 、太阳光被大气所吸收B 、太阳光被大气所色散C 、太阳光被大气所偏振D 、太阳光被大气所散射9．波长为5500 Ǻ的单色光垂直照射，如果第五个暗环的半径是1.414厘米，第85个暗环的半径是1.871厘米，则该装置中的平凸透镜的曲率半径是 米，若已知该透镜直径是4厘米，则理论计算可产生圆干涉条纹数约为 。
光学第二章习题
第二章习题一、选择题：2008．在菲涅耳圆屏衍射的几何阴影中心处（ B ）（A）永远是个亮点，其强度只与入射光强有关。
（B）永远是个亮点，其强度随着圆屏的大小而变。
（C）有时是亮点，有时是暗点。
2014．一波长为500nm的单色平行光，垂直射到0.02cm宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射花样中心两旁第二条暗纹之间的距离为3mm，则所用透镜的焦距为（ D ）（A）60mm （B）60cm （C）30mm （D）30cm2026．一个衍射光栅宽为3cm，以波长为600nm的光照射，第二级主极大出现于衍射角为300处。
则光栅的总刻度线数为A（A）1.25*104 （B）2.5*104 （C）6.25*103 （D）9.48*1032028．X 射线投射在间距为d的平行点阵面的晶体中，试问发生布拉格晶体衍射的最大波长为多少？D（A）d/4 （B）d/2 （C）d （D）2d2128. 菲涅尔圆孔衍射实验表明，几何光学是波动光学在一定条件下的近似，如果从圆孔露出来的波面对所考察的点作出的的半波带的数目为K，这种条件下可表达成：（ D ）（A）衍射波级数K~0；（B）衍射波级数K=1；（C）衍射波级数K〉1；（D）衍射波级数K〉〉1。
2129. 用半波带法研究菲涅尔圆孔的衍射的结果说明，圆孔轴线上的P点的明暗决定于：（C ）（A）圆孔的大小；（B）圆孔到P点的距离；（C）半波带数目的奇偶；（D）圆孔半径与波长的比值。
2130 用半波带法研究菲涅尔圆孔衍射时，圆孔线上P点的明暗决定于：（D ）（A）圆孔的直径；（B）光源到圆孔的距离；（C）圆孔到P的距离；（D）圆孔中心和边缘光线到P点的光程差。
2131 一波带片主焦点的光强约为入射光强的400倍，则波带片的开带数为：（ A ）（A）10；（B）20；（C）40；（D）100。
2132 在夫琅和费单缝衍射中，当入射光的波长变大时，中央零级条纹：（B ）（A）宽度变小；（B）宽度变大；（C）宽度不变；（D）颜色变红。
波动光学 光学习题课2(课后问题)
观察它是否移动，向哪个方向移动。（2）条纹间距是否
变化。
x 0 2n2
劈尖上表面向上平移，角不变，所以干涉条纹间距不变
（3）寻常光和非常光 一束光线进入各向异性的晶体后分解为两束折射光的现象 叫做双折射。遵循折射定律的叫做寻常光或o光不遵循折 射定律的叫做非常光或e光。寻常光在晶体内各方向上的 传播速度相同；而非常光的传播速度随传播方向的变化而 变化。
（4）光轴 在双折射晶体内有一确定方向，光沿这一方向传播时， 寻常光和非常光的传播速度（或折射率）相同，不产生 双折射现象，这个方向叫做光轴。
答：光照射到薄肥皂膜泡上，会发生反射和折射，各
条反射光或各条折射光互为相干光，又由于白光是复
色光，它含有各个波长的光，各条光线发生干涉，干
涉图样是彩色的，所以我们看到膜泡出现颜色。
当膜即将破裂时，膜的厚度约等于波长的1/4，即使发 生干涉的透射光的光程差为/2，发生干涉相消，所以 从透射方向看膜上出现黑色。当膜厚度远小于波长时， 反射光的光程差约等于/2，所以从反射方向看薄膜程 黑色。
但等厚度的位置向左移动，因此干涉条纹向左移动。如果
玻璃片向上移动太多，使劈尖厚度增大太多，则相干光的
条件得不到满足，干涉条纹消失。
劈尖上表面向右平移， 角不变，条纹间距不变，等厚度
位置向右移动，所以条纹向右移动。
当增大时，条纹间距减小；等厚度的位置向左移动，所 以干涉条纹向左方密集。
x 0 2n2
17-2、如本题图所示，由相干光源 S1和S2发出波长为 的单色光，分别通过两种介质（折射率分别为n1和 n2，且n1>n2），射到这两种介质分界面上一点P。已 知两光源到P的距离均为r。问这两条光的几何路程是
《光学》(崔滨宏)课后习题答案
10.4如图，以光线射入镜面间并反射n 次，最后沿入射时的光路返回，试写出i θ与α间的关系表达式。
解：最后的反射之后，其对另一镜的入射角应为0。
最后（第n 次）的反射角为αθ=n ，第n-1次的反射角为αθ21=-n 。
相邻的两次反射间，有关系式，απθπθ-=-+-2/)2/(1m m ，即αθθ+=-m m 1。
则ααθαθθn n m n m =+-=+-=)1()1(1。
10.5证明：当一条光线通过平板玻璃时，出射光线方向不变，只产生侧向平移。
当入射角1i 很小时，位移t i nn x 11-=∆。
其中，n 为玻璃的折射率，t 为玻璃板的厚度。
证：如图，由于上下两面平行，且两侧折射率相等，所以在下表面的入射角等于上表面的折射角，下表面的折射角等于上表面的入射角。
出射光线保持平行。
2212121221cos /)sin cos cos (sin )sin()cos /()sin(i i i i i t i i i t i i AB BC x -=-=-==∆)cos sin cos (sin 2111i n i i i t -=，在小角度时，有11sin i i ≈，211)2(1cos i i -≈，222)2(1cos i i -≈则)1(])2(1)2(1[)cos sin cos (sin 1222112111-≈---≈-n n ti i in n ti i n i i i t ，即t i n n x 11-=∆ 10.19cm nvf R v u R v u 5.22,2,,211===+∞==+ 10.23 n=210.32 题目有误 9cm 改为9m1.3, 在玻璃中z 方向上传播的单色平面波的波函数为)]}65.0(10[exp{10),(152czt i t P E -⨯-=π 式中c 为真空中的光速，时间以s 为单位，电场强度以V/m 为单位，距离以m 为单位，试求：（1）光波的振幅和时间频率；（2）玻璃的折射率；（3）z 方向的空间频率；（4）在xz 平面内与x 轴成450角方向上的空间频率。
物理光学课后习题答案-汇总
，
两式相减，可得 ，利用折射定律和小角度近似，得 ，( 为平行平板周围介质的折射率)
对于中心点，上下表面两支反射光线的光程差为 。因此，视场中心是暗点。由上式，得 ，因此，有12条暗环，11条亮环。
解：由题意，得，波列长度 ，
由公式 ，
又由公式 ，所以频率宽度
。
某种激光的频宽 Hz，问这种激光的波列长度是多少？
解：由相干长度 ，所以波列长度 。
第二章光的干涉及其应用
在与一平行光束垂直的方向上插入一透明薄片，其厚度 ，若光波波长为500nm，试计算插入玻璃片前后光束光程和相位的变化。
解：由时间相干性的附加光程差公式
，所以
。
杨氏干涉实验中，若波长 =600nm，在观察屏上形成暗条纹的角宽度为 ，（1）试求杨氏干涉中二缝间的距离（2）若其中一个狭缝通过的能量是另一个的4倍，试求干涉条纹的对比度
解：角宽度为 ，
所以条纹间距 。
由题意，得 ，所以干涉对比度
若双狭缝间距为，以单色光平行照射狭缝时，在距双缝远的屏上，第5级暗条纹中心离中央极大中间的间隔为，问所用的光源波长为多少是何种器件的光源
解：由公式 ，所以
= 。
此光源为氦氖激光器。
在杨氏干涉实验中，照明两小孔的光源是一个直径为2mm的圆形光源。光源发光的波长为500nm，它到小孔的距离为。问两小孔可以发生干涉的最大距离是多少？
解：因为是圆形光源，由公式 ，
则 。
月球到地球表面的距离约为 km，月球的直径为3477km，若把月球看作光源，光波长取500nm，试计算地球表面上的相干面积。
大一光学题库及答案详解
大一光学题库及答案详解1. 光的波动性表现在哪些方面？答案：光的波动性主要表现在干涉、衍射和偏振等现象中。
2. 什么是光的干涉现象？答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，它们的振幅相加形成新的光波，从而产生明暗相间的干涉条纹的现象。
3. 简述杨氏双缝干涉实验的基本原理。
答案：杨氏双缝干涉实验是利用两个相距很近的狭缝作为光源，当光通过这两个狭缝后，会在屏幕上形成一系列明暗相间的干涉条纹。
这是因为从两个狭缝传播出来的光波在空间中叠加，产生干涉现象。
4. 衍射现象是如何产生的？答案：衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波的传播方向发生改变，形成新的波前，从而在屏上形成明暗相间的条纹或光斑的现象。
5. 什么是偏振现象？答案：偏振现象是指光波在特定方向上的振动被限制，使得光波的振动只在一个平面内进行的现象。
6. 光的粒子性表现在哪些方面？答案：光的粒子性主要表现在光电效应、康普顿散射等现象中。
7. 描述光电效应的基本原理。
答案：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。
只有当光的频率高于金属的逸出功频率时，光电效应才会发生。
8. 什么是康普顿散射？答案：康普顿散射是指X射线或γ射线与物质中的自由电子发生碰撞，导致射线波长变长的现象。
9. 光的波粒二象性是什么？答案：光的波粒二象性是指光既表现出波动性质，如干涉、衍射和偏振；同时也表现出粒子性质，如光电效应和康普顿散射。
10. 简述光的折射定律。
答案：光的折射定律，即斯涅尔定律，指出当光从一种介质进入另一种介质时，入射光线、折射光线和法线都在同一平面内，且入射角与折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比。
11. 什么是全反射现象？答案：全反射现象是指当光从折射率较高的介质射向折射率较低的介质时，如果入射角大于临界角，光将不会折射进入第二种介质，而是全部反射回第一种介质。
12. 什么是光的色散现象？答案：光的色散现象是指不同波长的光在介质中传播速度不同，导致光的折射率不同，从而使得混合光分离成不同颜色的单色光的现象。
大学物理(光学部分)试题库及答案解析
PS 1 S 2r 1n 1n 2t 2r 2t 1大学物理（光学部分）试题库及答案解析一、选择题1. 有一平面透射光栅，每毫米有500条刻痕，刻痕间距是刻痕宽度的两倍。
若用600nm 的平行光垂直照射该光栅，问第几级亮条纹缺级？能观察到几条亮条纹？ ( C )A. 第1级，7条B. 第2级，6条C. 第3级，5条D. 第2级，3条2. 下列情形中，在计算两束反射光线的光程差时，不需要计算因半波损失而产生的额外光程的是：（ D ）A BCD3. 在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中（ 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4. 如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。
路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1、折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2、折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于( B )(A) )()(111222t n r t n r +-+(B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r ---空气油膜n=1.4 水MgF 2 n=1.38 空气玻璃 n=1.5油膜n=1.4 空气 水空气MgF 2 n=1.38玻璃 n=1.5(D) 1122t n t n -5、如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e ，并且n 1＜n 2＞n 3，1λ为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 ( C )(A) )/(2112λπn e n (B) πλπ+)/(4121n e n (C) πλπ+)/(4112n e n(D) )/(4112λπn e n6、在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A 、B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为（ A ）(A) 1.5 λ(B) 1.5 λ / n(C) 1.5n λ(D) 3 λ7、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的透振方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I 为（ B ）(A) 24/0I（B ）4/0I（C ）2/0I(D)2/20I8、波长为λ的单色光垂直入射于光栅常数为d 、缝宽为a 、总缝数为N 的光栅上。
光学课后习题解答
当j=9时，
扎一—3/8 nm
19
所以，在390~760nm的可见光中，从玻璃片上反射最强的光波波长为
423.5 nm,480 nm,553.8 nm,654.5 nm.
12.迈克耳孙干涉仪的反射镜M2移动0.25mm时，看到条纹移过的数目为909个，设光为垂直入射，求所
17.9cm,纸厚0.036mm,求光波的波长。
11.波长为400Ll760nm的可见光正射在一块厚度为1.2×10-6m,折射率为1.5玻璃片上，试问从玻璃片反
射的光中哪些波长的光最强.
解：依题意，反射光最强即为增反膜的相长干涉，则有：
=2n2d =(2j1)-
4n2d2j 1
,=4n2d = 4 1.5 1.2 10^ = 7200nm
用光源的波长。
解：根据课本59页公式可知，迈克耳孙干涉仪移动每一条条纹相当h的变化为：
现因
N =909所对应的h为
2 0.25
909
13.迈克耳孙干涉仪平面镜的面积为4×4c∏t观察到该镜上有20个条纹。当入射光的波长为589nm时,
两镜面之间的夹角为多大?
解:因为S
又因为
所以
2
解：
Δ）
（1）由公式
r°
/ =扎
d
A「0
-y二
50__5_2
6.4 10 =8.0 10 cm
得
d
=0.4
（2）由课本第
20页图1-2
的几何关系可知
r2-r1dsid tan "^=0.04^=0.8 10
2222八'
I=AA22 A1A2cos=4A CoS
(3)由公式2得
应用光学习题(第一章部分课后习题)
答： 透镜的结构参数为： r1 20mm, r2 15mm
d 15mm
该透镜为双凸透镜
n1 1 n 2 n 1 .5 n1 n 1.33 2
由 f1 而 f2
n1r1 20 40m m n1 n1 1.5 1
F
lk lF
L
n2 n1
d
由（1）（ 2）（ 3）解得 d 300mm, f1 450mm, f 2 240mm
f
编号
出处
1_002
P124_5
设计一个对无限远成像的短焦距物镜。焦距 f 35m m ,筒长 L 65 mm ， 50mm 。求理想系统的结构参数，并 要求有大于焦距的后工作距离 lk 画出理想光路示意图。
Φ0 答： (1) 系统为双子无焦系统
且由双子无焦系统特点
由于无焦系统的 F1 和 F2 重合 如果物体在透镜1的前焦面上， 对于透镜2来说，
f
0,
d f1 f 2 x2 x1 x1
x1 0
x2 x1
0 x2
也就是说，物体经过双子无焦系统之后，像在第二个子系统的后焦面上。
＝d f1 f 2 15 60 (132.35) 177.35mm
f f1 f 2 40 (132 .35) 29.85mm 177 .35 f ' f1f 2 39.7mm
编号
出处
1_007
P124_12
一束平行光垂直入射到平凸透镜上，会聚与透镜后480mm处。如果在透镜
答： 筒长＝d＋后工作距离
而有双子系统像方焦面公式
(最新)光学题库及答案
光学试题库计算题12401已知折射光线和反射光线成90。
角如果空气中的入射角为60o求光在该介质中的速度。
14402在水塘下深h处有一捕鱼灯泡如果水面是平静的水的折射率为n则从水面上能够看到的圆形亮斑的半径为多少14403把一个点光源放在湖水面上h处试求直接从水面逸出的光能的百分比忽略水和吸收和表面透镜损失。
23401平行平面玻璃板的折射率为厚度为板的下方有一物点P P到板的下表面的距离为,观察者透过玻璃板在P的正上方看到P的像求像的位置。
23402平面平行玻璃板的折射率为n厚度为d点光源Q发出的近于正入射的的光束在上表面反射成像于光线穿过上表面后在下表面反射再从上表面出射的光线成像于’。
求和‘间的距离。
23403来自一透镜的光线正朝着P点会聚如图所示要在P﹒点成像必须如图插入折射率n=1.5的玻璃片.求玻璃片的厚度. 已知=2mm_23404容器内有两种液体深度分别为和折射率分别为和液面外至射率为试计算容器底到液面的像似深度。
23405一层水n=1.5浮在一层乙醇n=1.36之上水层厚度3c m乙醇厚5c m从正方向看水槽的底好象在水面下多远24401玻璃棱镜的折射率n=1.56如果光线在一工作面垂直入射若要求棱镜的另一侧无光线折射时所需棱镜的最小顶角为多大24402 一个顶角为30o的三棱镜光线垂直于顶角的一个边入射而从顶角的另一边出射其方向偏转30o求其三棱镜的折射率。
24404有一玻璃三棱镜顶角为折射率为n欲使一条光线由棱镜的一个面进入而沿另一个界面射出此光线的入射角最小为多少24405玻璃棱镜的折射棱角A为60o对某一波长的光的折射率为11.5现将该棱镜浸入到折射率为4/3的水中试问当平行光束通过棱镜时其最小偏向角是多少32401高为2cm的物体，在曲率半径为12cm的凹球面镜左方距顶点4cm处。
求像的位置和性质并作光路图。
32402一物在球面镜前15c m时成实像于镜前10c m处。
应用光学习题(第一章部分课后习题)
编号
出处
1_008
P125_13
答：(接上一页）
h1 d1 h1 d1 h2 h1 d1tgu1 n 1 h1 1 n 1 1 1
h1 d1 d2 d 2 h2 1 h3 h1 d1 d h h h 1 2 2 1 1 1 2 n 1 2 n 1 1 n2 n2 h1 2 1 n1 d1 d2 d 2 2 d1 h1 1 1 1 h1 1 1 n n n h n 1 2 2 1 1 d1 d2 d2 d1 d 2 h1 1 1 2 1 2 n 1 n n2 n1n1 1 2
答：由组合系统光焦度公式 1 h h h 1 1 2 2 3 3 h1 如果考虑平行光入射到 这个薄透镜系统， 即 tgu1 0,薄透镜系统处于空气中
n1 1 n n n 2 1 令 1 n3 n2 n 2 1 n3 光线在第二个子系统主 面上的高度 光线在第三个子系统主 面上的高度 而 由角度公式得， tgu1
f1 f 2
r1 n1 1.5 20 60m m n1 1.5 1 n1
n2 r2 1.5 （ 15 ） 132.35m m n2 n2 1.33 1.5
r2 n2 1.33 （ 15 ） 117.35m m n2 n2 1.33 1.5
答： 透镜的结构参数为： r1 20mm, r2 15mm
d 15mm
该透镜为双凸透镜
n1 1 n 2 n 1 .5 n1 n 1.33 2
大学物理-游璞-于国萍-光学-课后习题-答案
第一章 习题
1.2 解：从图中可以看出： i2=i1+q
激光器
i2+q=i1+a
∴a=2q
又
tana = 5
50
a=5.71o ∴ q=2.86o
i2 q
q
i1 i1
i2
O
a
50cm
A 5cm
B
用途：平面镜微小的角度改变，转化为屏幕上可测量的长度改 变。力学中钢丝杨氏模量的测量、液体表面张力的测量等。
)2
=
( n1 n1
− +
n2 n2
)2
=
0.04
Rp
=
rp 2
=
( n1 cos i1 n1 cos i1
− n2 + n2
cos i2 cos i2
)2
=
( n2 n2
− n1 )2 + n1
=
0.03
3.4 解:（1）不加树脂胶时，两个透镜之间有空气，所以当自然光正入射
时，在第一个透镜与空气的分界面I上，
R2 + f 2 = nz + x2 + y2 + ( f − z)2 (n2 −1)z2 − z(n R2 + f 2 − f )z − (x2 + y2 ) = −R2
1.11 证明 n' − n = n' − n p' p r
1 +1 =2 p' p r
f = f= r 2
1.13 解:
f '=
Ey
=
A cos[ (t
−
z) c
2023年大学_《光学》(赵凯华钟锡华著)课后习题答案下载
2023年《光学》(赵凯华钟锡华著)课后习题答案
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《光学》(赵凯华钟锡华著)内容简介
绪论
第一章几何光学
第二章波动光学基本原理
第三章干涉装置光场的时空相干性
第四章衍射光栅
第五章傅里叶变换光学
第六章全息照相
第七章光在晶体中的传播
第八章光的吸收、色散和散射
第九章光的量子性激光
《光学》(赵凯华钟锡华著)目录
《光学(上下)》分上、下两册。
上册主要内容：几何光学、波动光学基本原理、干涉装置和光场的`时空相干性。
下册主要内容：衍射光栅、傅里叶变换光学、全息照相、光在晶体中的传播、光的吸收、色散和散射、光的量子性和激光。
光学课后题
1.8. 透镜表面通常镀一层如 M gF 2（n=1.38）一类的透明物质薄膜，目的是利用干涉来降低玻璃表面的反射．为了使透镜在可见光谱的中心波长（550nm ）处产生极小的反射,则镀 层必须有多厚?解：因为n 1<n<n 2，反射光无附加光程差，所以上下两表面反射光的光程差2)12(cos 22λδ+==j i dn ，(j=0、1、2…)产生干涉相消，此时透射光最强。
依题意可知，i 2=0，j=0。
由2)12(cos 22λδ+==j i dn 得cm i n j d o5922100cos 38.1410550)102(cos 4)12(--≈⨯⨯⨯+⨯=+=λ Or光程差2)12(2sin 212212λλδ+=-=j i n n d ，(j=0、1、2…)产生干涉相消，此时透射光最强。
依题意可知，i 1=0，j=0。
由2)12(sin 212212λδ+=-=j i n n d 得cm i n n j d 5222912212100sin 138.1410550)102(sin 4)12(--≈-⨯⨯+⨯=-+=λ1.11 波长为400-760nm 的可见光正射在一块厚度为1.2×610-m ，折射率为1.5玻璃片上，试问从玻璃片反射的光中哪些波长的光最强。
解：由于是正入射，故i 1=0，依题意可知，该干涉为等倾干涉，上下两表面反射光的光程差为22222λλδj dn =-= (j=0、1、2……)干涉相长(加强) 即2)12(22λ+=j d n ，12102.712102.15.14124662+⨯=+⨯⨯⨯=+=--j j j d n λ 当j=0时，m j dn 1021072000124-⨯=+=λ 当j=1时，m j dn 1021024000124-⨯=+=λ 当j=2时，1021014400124-⨯=+=j dn λm 当j=3时，102107.1285124-⨯=+=j dn λm 当j=4时，102108000124-⨯=+=j dn λm 当j=5时，m j dn 102105.6545124-⨯=+=λ 当j=6时，m j dn 102105.5538124-⨯=+=λ 当j=7时，m j dn 102104800124-⨯=+=λ当j=8时，m j dn 102103.4235124-⨯=+=λ 当j=9时，m j dn 102108.3789124-⨯=+=λ所以在可见光中，j=5、6、7、8，对应的波长为6545.5、5538.5、4800、4235.5埃。
光学教程第二版课后练习题含答案
光学教程第二版课后练习题含答案前言本文为《光学教程第二版》的课后练习题及其答案，旨在帮助读者巩固所学的光学知识。
本文的题目和答案均由本人整理和编写，欢迎大家批评指正。
第一章练习题1.问：什么是光的反射？用光线图解释一下。
答：光的反射是指光从一种介质射到另一种介质时，一部分光被反射回原介质的现象。
光线图如下所示：反射图其中，i为入射角，r为反射角，n1和n2分别为第一种介质和第二种介质的折射率。
2.问：在反光镜中看到的自己为什么是倒立的？答：反光镜是一种平面镜，当我们站在反光镜前凝视自己的形象时，光线从我们的身体向反光镜射入，然后被反射到我们的眼睛中形成影像。
由于反光镜是一种凸面镜，所以经过反射的光线会发生折射，从而使影像呈现出倒立的形象。
答案1.略。
2.因为反光镜是一种平面镜，当光线从物体射入镜面后，会发生反射，并且将物体的上下左右的方位关系改变，因此在反光镜中看到的自己会呈现出倒立的形象。
第二章练习题1.问：什么是光的折射？用光线图解释一下。
答：光的折射是指光从一种介质进入另一种介质时，改变方向的现象。
光线图如下所示：折射图其中，i为入射角，r为折射角，n1和n2分别为第一种介质和第二种介质的折射率。
2.问：什么是光的全反射？用光线图解释一下。
答：光的全反射是指光从一种介质进入另一种介质时，入射角大于一定角度时，光线不能进入另一种介质，而是全部反射到原介质中的现象。
光线图如下所示：全反射图其中，i为入射角，c为临界角，n1和n2分别为第一种介质和第二种介质的折射率。
答案1.略。
2.当光从一种介质射入另一种介质时，如果入射角大于其对应的临界角，就会发生全反射的现象。
在实际应用中，全反射现象可以用来制作光纤等器件。
光学部分课后习题
q1'=asin(n/2/n)=30 度 所以光线FG平行于AB，垂直于CD
C
q3=45 度 所以GH垂直于AB q2‘=30 度 所以q2=asin(n/2) 又因为AC垂直于AE 所以入射光与出射光垂直。
G q3 q1' D E q2‘ B
F q1 A
H
q2
3.8. 某观察者通过一块薄玻璃板去看凸面镜中他自己的 像．他移动着玻璃板，使得在玻璃板中与在凸面镜中所 看到的他眼睛的像重合在一起，若凸面镜的焦距为 10cm ,眼睛距凸面镜顶点的距离为40cm,问玻璃板观察 者眼睛的距离为多少? 高斯公式： 1/s'+1/s=1/f' 假设人眼在左，凸面镜在右，玻璃板居中。 对于凸面镜，f'=10 cm, s=-40 cm 可得 s'= 8 cm 因此玻璃板的位置是 (s+s')/2 = - 16 cm 距离眼睛为-16+40 = 24 cm
4.10.有一光阑直径为5cm，放置在薄透镜后3cm 处。透镜的焦距为5cm，孔径为6cm。现有一高 为3cm的物PQ置于透镜前12cm处。要求：⑴计 算对主轴上P点的入射光瞳和出射光瞳的大小和 位置; ⑵找到象的位置; ⑶作光路图。
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第一章
2．在杨氏实验装置中,光源波长为nm 640,两狭缝间距为mm 4.0,光屏离狭缝的距离为
cm 50.试求：(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；（2）若p 点离中央亮条纹为mm 1.0，问两束光在p 点的相位差是多少？（3）求p 点的光强度和中央点的强度之比.
解：（1）由公式
λ
d r y 0
=
∆ ，得
λd r y 0=
∆ =cm 100.8104.64.05025--⨯=⨯⨯
（2）由课本第20页图1-2的几何关系可知
52100.01
sin tan 0.040.810cm 50
y r r d d d
r θθ--≈≈===⨯
5
21522()0.8106.4104
r r π
ππϕλ
--∆=
-=
⨯⨯=
⨯
(3) 由公式
2222
121212cos 4cos 2I A A A A A ϕ
ϕ∆=++∆= 得
8536.04
2224cos 18cos 0cos 421cos 2
cos
42cos 42220
2212
212020=+=+=
=︒⋅=
∆∆==π
ππϕϕA A A A I I p
p
3. 把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中,光屏上原来第5级亮条纹所
在的位置为中央亮条纹,试求插入的玻璃片的厚度.已知光波长为6×10-7
m .
解：未加玻璃片时，1S 、2S 到P 点的光程差，由公式
2r
ϕπλ∆∆=
可知为 Δr =215252r r λ
πλπ-=
⨯⨯=
现在
1S 发出的光束途中插入玻璃片时，P 点的光程差为
()210022r r h nh λλ
ϕππ'--+=
∆=⨯=⎡⎤⎣⎦
所以玻璃片的厚度为
421510610cm 10.5r r h n λ
λ--=
===⨯-
9. 在两块玻璃片之间一边放一条厚纸,另一边相互压紧.玻璃片l 长10cm,纸厚为0.05mm,从60°的反射角进行观察,问在玻璃片单位长度内看到的干涉条纹数目是多少?设单色光源波长为500nm.
解：由课本49页公式（1-35）可知斜面上每一条纹的宽度所对应的空气尖劈的厚度的
变化量为
1
221221sin 2i n n h h h j j -=
-=∆+λ
λ
λ
=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=
2
2312
如果认为玻璃片的厚度可以忽略不记的情况下，则上式中
︒===60,1122i n n 。
而厚度h 所对应的斜面上包含的条纹数为
10010500005.07=⨯==∆=
-λh h h N
故玻璃片上单位长度的条纹数为
1010100===
'l N N 条/厘米
10. 在上题装置中,沿垂直于玻璃片表面的方向看去,看到相邻两条暗纹间距为1.4mm 。
—已知玻璃片长17.9cm,纸厚0.036mm,求光波的波长。
解:依题意,相对于空气劈的入射角
220,cos 1.sin i i θ
==L d
=
=θtan 0.12=n
d L i n L 22cos 222λ
θλθλ=
==∆∴
563.13nm mm 10631284916.51794
.1036.0224=⨯=⨯⨯=∆=
∴-L L d λ
12. 迈克耳孙干涉仪的反射镜M 2移动0.25mm 时，看到条纹移过的数目为909个，设光
为垂直入射，求所用光源的波长。
解：根据课本59页公式可知，迈克耳孙干涉仪移动每一条条纹相当h 的变化为：
()222
12cos 2cos 2cos 21i i j i j h h h λ
λλ=
-
+=
-=∆
现因 02=i ， 故
2λ
=
∆h
909=N 所对应的h 为
2λN h N h =
∆=
故 550nm mm 105.590925.0224=⨯=⨯==
-N h λ
第二章
10.钠光通过宽0.2mm 的狭缝后,投射到与缝相距300cm 的照相底片上.所得的第一最小
值与第二最小值间的距离为0.885cm,问钠光的波长为多少?若改用X 射线(λ=0.1nm)做此实验,问底片上这两个最小值之间的距离是多少
解：如果近似按夫琅和费单缝衍射处理，则根据公式
2.15用每毫米内有400条刻痕的平面透射光栅观察波长为589nm的钠光谱。
试问：(1)光垂直入射时，最多能观察到几级光谱？(2)光以30角入射时,最多能观察到几级光谱?
第三章
3.15.有两块玻璃薄透镜的两表面均各为凸球面及凹球面,其曲率半径为10cm.一物点在主轴上距离20cm处,若物和镜均浸在水中,分别用作图法和计算法求像点的位置.设玻璃的折射率为1.5,水的折射率为1.33.
3.18 会聚透镜和发散透镜的焦距都是１０cm,求(1)与主轴成30 度的一束平行光入射到每个透镜上,像点在何处?(2)在每个透镜左方的焦平面上离主轴1cm 处各置一发光点,成像在何处?
作出光路图.
(1)由f’/s’+f/s=1,对于会聚透镜：x= f’=10cm, y= xtan30=5.8cm 或者y= xtan(-30。
)=-5.8cm，像点的坐标为(10,|5.8|) 同理，对于发散透镜：像点的坐标为(-10,|5.8|)
(2) 由f’/s’+f/s=1，s =f , 对于会聚透镜：x=无穷大，即经透镜后
为一平行光束。
对于发散透镜：x=-5cm，又y’/y=s’/s,得y=0.5cm，
3.19 作图略
3.23和3.24答案有误，自行整理
第四章
4.6一显微镜物镜焦距为0.5㎝，目镜焦距为2㎝，两镜间距为22㎝。
观察者看到的象在无
穷远处。
试求物体到物镜的距离和显微镜的放大本领
第五章
5.4在两个理想的偏振片之间有一个偏振片以匀角速度ω绕光的传播方向旋转
（见题5.4图），若入射的自然光强为I0，试证明透射光强为
5.6 没答案自己整理
第六章
6.4计算波长为253.6nm和546.1nm的两谱线瑞利散射的强度比。
解：由瑞利散射定律，散射光强度与波长的四次方成反比
第七章
7.15波长为320nm的紫外光入射到逸出功为2.2eV的金属表面上，求光电子从金属表面逸出
时的最大速度。
若入射光的波长为原来的一半，初涉光电子的最大动能是否增至两倍？解：由爱因斯坦光电效应方程
干涉现象：周期相同、相位差恒定、方向相同
等倾干涉：由于入射角相同的光经薄膜两表面反射形成的反射光在相遇点有相同的光程差，也就是说，凡入射角相同的就形成同一条纹，故这些倾斜度不同的光束经薄膜反射所形成的干涉花样是一些明暗相间的同心圆环．这种干涉称为等倾干涉。
等厚干涉：等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．
等厚干涉与等倾干涉的区别：等厚干涉与等倾干涉虽说都是薄膜干涉，但却有所不同。
等厚干涉条纹是由同一方向的入射光在厚度不均匀的薄膜上产生的干涉条纹；而等倾干涉条纹则是扩展光源上的各个发光点沿各个方向入射在均匀厚度的薄膜上产生的条纹。
第一暗环为范围的中央亮班占据入射光束光强的84%
干涉与衍射区别与联系：都是波的相干叠加，干涉是几束光，衍射是无穷多的相干叠加;前者粗略后者精细。
都是明暗相见的条纹，间距均匀与相对集中的不同。
总之，本质上统一、但形成条件、分布规律和储蓄额处理方法上不同又紧密联系的同一类现象
天空蓝：大气的散射。
一部分来自悬浮的尘埃，大部分是密度涨落引起的分子散射，与由后者尺度比前者小得多，所以瑞利定律的作用更明显，由瑞利定律，浅蓝和蓝光比黄、红色的光散射得更厉害，所以天空蓝
明视距离：25cm
黑体辐射：。