物理光学-第二章(仅)习题
(完整版)物理光学各章典型习题及部分习题解答1
2π
3 2
3π
kz
2π
cos1200
π
ky 0
E
E0
cos
2πc
t
3
x
π
z
0
由于
2π
k
因此，为空间周期为：
x
2π kx
2 3
3
；
z
2π kz
2
；
y
不存在
空间频率为：
fx
1
x
3
2
；
1
fz z
1
2
；
fy 0
例题1－2 一束光强为Ii 的自然光在某界面上反射，其 s光和p光的反射系数分别为rs=0.2和rp=0.1，求反射光 的偏振度。 解：s光和p光的反射率分别为
(900
1 )
tg1
n介 n水
tg1
n水
900
14.710
例题 例题1－3 折射、反射两光束互相垂直，入射、折射
媒质的折射率分别为n1、n2。证明此时＝B＝arctg
（n2／n1），并分别求出n1＝1.0，n2＝1.5和n1＝1.5，
n2＝1.0两种情况的B 。i r
n1
／2
n2
由于 可得
t
i t π-π/2 n1 sini n2 sint
n1 sini
Rs rs2 0.04 Rp rp2 0.01
反射光中s分量和p分量的光强分别为
Is
Rs Iis
1 2
Rs Ii
Ip
Rp Iip
1 2
Rp Ii
由偏振光的定义，反射光的偏振度为
P=
Is
Ip
1 2
物理光学 梁铨廷 答案
第一章光的电磁理论1.1在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为Ex=0，Ey=0，Ez=,（各量均用国际单位）,求电磁波的频率、波长、周期和初相位.解：由Ex=0，Ey=0，Ez=,则频率υ===0。
5×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2(z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10—14=6×10—6m。
1。
2。
一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=，Ez=0，求:（1）该电磁波的振幅,频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？(3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写?解：(1）振幅A=2V/m，频率υ=Hz，波长λ==,原点的初相位φ0=+π/2；(2）传播沿z轴,振动方向沿y轴;（3）由B =，可得By=Bz=0，Bx=1。
3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0，Ez=0，Ex=，试求：（1）光的频率；(2）波长；(3）玻璃的折射率。
解:（1）υ===5×1014Hz；(2）λ=;(3)相速度v=0.65c，所以折射率n=1.4写出:（1）在yoz平面内沿与y 轴成θ角的方向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。
解：（1）由,可得；（2）同理：发散球面波，汇聚球面波。
1。
5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。
其频率为Hz，电场振幅为14。
14V/m,如果该电磁波的振动面与xy平面呈45º，试写出E,B表达式。
解：,其中===，同理：。
，其中=。
1。
6一个沿k方向传播的平面波表示为E=，试求k 方向的单位矢。
解：，又，∴=.1。
9证明当入射角=45º时,光波在任何两种介质分界面上的反射都有.证明:====1。
10证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。
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。
物理光学-第二章(仅)习题
物理光学习题库——光的干涉部分一、选择题1. 下列哪一个干涉现象不属于分振幅干涉？A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C.杨氏双缝干涉D.马赫-曾德干涉2. 平行平板的等倾干涉图样定域在A. 无穷远B.平板上界面C.平板下界面D.自由空间3. 在双缝干涉试验中，两条缝的宽度原来是相等的，若其中一缝的宽度略变窄，则A.干涉条纹间距变宽B. 干涉条纹间距变窄C.不再发生干涉现象D. 干涉条纹间距不变，但原来极小处强度不再为04. 在杨氏双缝干涉实验中，相邻亮条纹和相邻暗条纹的间隔与下列的哪一种因素无关？A.光波波长B.屏幕到双缝的距离C. 干涉级次D. 双缝间隔5. 一束波长为λ的单色光从空气中垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，要使反射光得到干涉加强，薄膜厚度应为A.λ/4B.λ/4nC. λ/2D. λ/2n6. 在白炽灯入射的牛顿环中，同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是A.由里向外B.由外向里C. 不变D. 随机变化7. 一个光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长为500nm的单色光垂直照明，看到的反射光干涉条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切，则工件的上表面缺陷是A.不平处为凸起，最大高度为250nmB.不平处为凸起，最大高度为500nmC.不平处为凹槽，最大高度为250nmD. 不平处为凹槽，最大高度为500nm8. 在单色光照明下，轴线对称的杨氏干涉双孔装置中，单孔屏与双孔屏的间距为1m，双孔屏与观察屏的间距为2m，装置满足远场、傍轴近似条件，屏上出现对比度K=0.1的等间隔干涉条纹，现将双孔屏沿横向向上平移1mm，则A. 干涉条纹向下平移2mmB. 干涉条纹向上平移2mmC. 干涉条纹向上平移3mmD. 干涉条纹不移动9. F-P腔内间距h增加时，其自由光谱范围ΔλA. 恒定不变B. 增加C. 下降D. =010. 把一平凸透镜放在平玻璃板上，构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢向上平移时，由反射光形成的牛顿环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11. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，垂直光线方向放入折射率为n、厚度为h的透明介质片，放入后，两路光束光程差的改变量为A. 2（n-1）hB. 2nhC. nhD. （n-1）h12. 在楔形平板的双光束干涉实验中，下列说法正确的是A. 楔角越小，条纹间隔越宽；B. 楔角一定时，照射波长越长，条纹间隔越宽C. 局部高度变化越大，条纹变形越严重D. 形成的干涉属于分波前干涉13. 若把牛顿环装置（都是用折射率为1.52的玻璃制成的）由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹会A. 不变B. 变密集C.变稀疏D.不确定14. 若想观察到非定域干涉条纹，则应选择A. 单色扩展光源B.单色点光源C.15. 将一金属丝置于两块玻璃平板之间，构成如图所示的结构，当在A点施加一个均匀增加的力F时，下列说法正确的是A.条纹间隔逐渐增大B.条纹数量逐渐变多C.干涉条纹级次D.条纹向级次低的方向移动16. 由A、B两只结构相同的激光器发出的激光具有非常接近的强度、波长及偏振方向，这两束激光A. 相干B.不相干C.可能相干D.无法确定17. 下列干涉现象不属于分振幅干涉的是A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C. 马赫-增德尔干涉D.菲涅尔双棱镜干涉18. 有关平行平板的多光束干涉，下列说法正确的是A. 干涉形成的条件是在平板的内表面镀增透膜B.透射场的特点是在全亮的背景上得到极细锐的暗纹C.膜层的反射率越低，透射场的亮纹越细锐D. 透射场亮纹的光强等于入射光强19.镀于玻璃表面的单层增透膜，为了使增透效果好，膜层材料的折射率应该（）A.大于玻璃折射率B.等于玻璃折射率C.介于玻璃折射率与空气折射率之间D. 等于空气折射率E. 小于空气折射率二、填空题1. 干涉条纹对比度表达式为，其取值范围是，两列相干简谐波叠加时，两列波的振幅比为1:3时，则干涉条纹对比度为。
物理光学各章典型习题及部分习题解答2
例题2－10 在杨氏双缝实验中，采用蓝绿光源，波长 分别为 1=440和2=540 ，试计算条纹从第几级发生 完全重叠。
解：杨氏干涉条纹中明纹的位置为
D xm d
条纹发生重叠
m 0， 1 2， ， ...
2ne (2m 1)
2
设1＝500nm的第m级干涉极小， 2＝700nm的第m－1 级干涉极小，则
(2m 1)
1
2
2(m 1) 1
2
2
1 2 m 2(2 1 )
12 e 673nm 2n(2 1 )
例题2－15 光线以 =300入射到折射率n2=1.25的空 气中的薄膜上。当波长1=6400Å时，反射最大；而 当波长2=4000Å时，反射最小。求薄膜的最小厚度。 解： 由于是空气中的薄膜，一定有半波损失，故
e
(零级)
现在,两光线到达中央处的光 程差：
5 -5 e =10 (m) n2 n1
=5 =(n2 -n1)e
例2－13 有一单色光垂直照射在杨氏双缝实验装置上， 已知双缝间距为a＝1.1297mm，在缝后放置一接收屏， 测得相邻明条纹的间距为0.5362mm，然后将屏向后 移动50cm，测得相邻明条纹的间距为0.8043mm，确 定该单色光波长。
零级条纹出现条件是
m 0
即 考虑到
S2Q2 (n n)l 0 S 2Q2 (n n)l
n n S2Q2 0
于是，零级条纹（因而所有条纹）应当上移。 (2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹，表明光 程差相差一个波长 由
物理光学与应用光学习题解第二章概要
物理光学与应⽤光学习题解第⼆章概要第⼆章习题2-1. 如图所⽰，两相⼲平⾏光夹⾓为α，在垂直于⾓平分线的⽅位上放置⼀观察屏，试证明屏上的⼲涉亮条纹间的宽度为： 2 sin2αλ=l 。
2-2. 如图所⽰，两相⼲平⾯光波的传播⽅向与⼲涉场法线的夹⾓分别为0θ和R θ，试求⼲涉场上的⼲涉条纹间距。
2-3. 在杨⽒实验装置中，两⼩孔的间距为0.5mm ，光屏离⼩孔的距离为50cm 。
当以折射率为1.60的透明薄⽚贴住⼩孔S2时，发现屏上的条纹移动了1cm ，试确定该薄⽚的厚度。
2-4. 在双缝实验中，缝间距为0.45mm ，观察屏离缝115cm ，现⽤读数显微镜测得10个条纹（准确地说是11个亮纹或暗纹）之间的距离为15mm ，试求所⽤波长。
⽤⽩光实验时，⼲涉条纹有什么变化？2-5. ⼀波长为0.55m µ的绿光⼊射到间距为0.2mm 的双缝上，求离双缝2m 远处的观察屏上⼲涉条纹的间距。
若双缝距离增加到2mm ，条纹间距⼜是多少？2-6. 波长为0.40m µ～0.76m µ的可见光正⼊射在⼀块厚度为1.2×10-6 m 、折射率为1.5的薄玻璃⽚上，试问从玻璃⽚反射的光中哪些波长的光最强？2-7. 题图绘出了测量铝箔厚度D 的⼲涉装置结构。
两块薄玻璃板尺⼨为75mm ×25mm 。
在钠黄光（λ=0.5893m µ）照明下，从劈尖开始数出60个条纹（准确地说是从劈尖开始数出61个明条纹或暗条纹），相应的距离是30mm ，试求铝箔的厚度D = ？若改⽤绿光照明，从劈尖开始数出100个条纹，其间距离为46.6 mm ，试求这绿光的波长。
2-8. 如图所⽰的尖劈形薄膜，右端厚度h 为0.005cm ，折射率n = 1.5，波长为0.707m µ的光以30°⾓⼊射到上表2-1题⽤图2-2题⽤图2-7题⽤图2-8题⽤图⾯，求在这个⾯上产⽣的条纹数。
物理光学梁铨廷版习题答案
条纹的间距为 1.5mm，所 用透镜的焦距为 300nm， 光波波长为 632.8nm。问 细丝直径是多少？
光的波长是多少？
解：由
，所以直径
解：单缝衍射明纹公式： 即为缝宽
当
时，
，因为 与 不变， 3.8 迎面开来的汽车，其
当
时，
两车灯相距
，汽
车离人多远时，两车灯刚
能为人眼所分辨？（假定 人眼瞳孔直径
求电磁波的频率、波长、 少？（2）波的传播和电
周期和初相位。
矢量的振动取哪个方
解：由 Ex=0，Ey=0， 向？（3）与电场相联系
Ez=
的磁场 B 的表达式如何
写？
解：（1）振幅 A=2V/m，
，则频率υ=
频
率
υ
=
=0.5 × 1014Hz ， =
Hz
周期 T=1/υ=2×10-14s， ， 波 长 λ
由上式，得
，因此，有 12 条暗环， 11 条亮环。
2.16 一束平行白光垂直 投射到置于空气中的厚 度均匀的折射率为
的薄膜上，发现 反射光谱中出现波长为 400nm 和 600nm 的两条暗 线，求此薄膜的厚度？ 解：光程差
， 所以
2.17 用等厚条纹测量玻 璃光楔的楔角时，在长 5cm 的范围内共有 15 个亮 条纹，玻璃折射率
现代光学
3.1 波长
的
单色光垂直入射到边长
为 3cm 的方孔，在光轴（它
通过方孔中心并垂直方
孔平面）附近离孔 z 处观
察衍射，试求出夫琅禾费
衍射区德大致范围。
解：要求
， 所以
，又
，所以
。
3.6 在不透明细丝的夫琅 。
物理光学第2章习题解答
由于可见光范围在380 780nm之间，故波长为687.5nm和458.3nm
相应地，薄膜呈紫色
对低折射率，镀膜后起减反增透作用
1 当厚度为 时，反射比最大，即无增透效果。 2 5 nh k , 即 0 k 2 4 2
1 5 0 k 2
当 k 1时， 1375nm
当 k 3时， 458.3nm
当 k 2时， 687.5nm 当 k 4时， 343.75nm
(n 1)h (0.01mm)
h 0.01mm 0.01mm 1.72 102 mm n 1 1.58 1
6.一个长30mm的充以空气的气室置于杨氏装置中的一个小孔前，在观察屏上观察到 稳定的干涉条纹系。然后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹移动了25个 条纹，已知照明光波波长 656.28nm ，空气折射率 n0 1.000276 。试求注入气室 内气体的折射率。 【解】
2
合成后
I I1 I 2 4 I 0 [1 cos(
) cos( )] 1 2 1 2 2 4 I 0 [1 cos cos( 2 )]
，所以 cos(
2
)对强度的变化不敏感
【解】 (1) 设两光波的光程差为，
对于1： I1 4I 0 cos2 对于2： I 2 4 I 0 cos2
1 2 4 I 0 (1 cos ) 1 2 1
1 2 4 I 0 (1 cos ) 2 2 2
2 cos
cos cos 2 cos
【解】
(1)
环条纹中心是亮斑还是暗斑，决定于该点的干涉级数是整数还是半整数。
物理光学第二章答案
第二章光的干涉作业1、在杨氏干涉实验中，两个小孔的距离为1mm，观察屏离小孔的垂直距离为1m，若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波，试求：（1）两光波分别形成的条纹间距；（2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。
2、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm，试决定该薄片的厚度。
3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采用垂直的激光束（632.8nm）垂直照射双棱镜，问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。
4、在洛埃镜干涉实验中，光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。
洛埃镜长为40cm，置于光源和屏的中央。
（1）确定屏上看见条纹的区域大小；（2）若波长为500nm，条纹间距是多少？在屏上可以看见几条条纹？5、在杨氏干涉实验中，准单色光的波长宽度为0.05nm，平均波长为500nm ，问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。
6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。
设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。
7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ，太阳光的平均波长为550nm ，试计算地球表面的相干面积。
8、在平行平板干涉装置中，平板置于空气中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。
试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。
9、在平行平板干涉装置中，若照明光波的波长为600nm ，平板的厚度为 2mm ，折射率为1.5，其下表面涂上高折射率（1.5）材料。
试问：（1）在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑？（2）由中心向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=20cm ）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？P P ’10、检验平行平板厚度均匀性的装置中，D是用来限制平板受照面积的光阑。
物理光学梁铨廷版习题答案
物理光学梁铨廷版习题答案第⼀章光的电磁理论1.1在真空中传播的平⾯电磁波，其电场表⽰为Ex=0，Ey=0，Ez=，（各量均⽤国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解：由Ex=0，Ey=0，Ez=，则频率υ===0.5×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。
1.2.⼀个平⾯电磁波可以表⽰为Ex=0，Ey=，Ez=0，求：（1）该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电⽮量的振动取哪个⽅向？（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写？解：（1）振幅A=2V/m，频率υ=Hz ，波长λ==，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z轴，振动⽅向沿y轴；（3）由B =，可得By=Bz=0，Bx=1.3.⼀个线偏振光在玻璃中传播时可以表⽰为Ey=0，Ez=0，Ex=，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。
解：（1）υ===5×1014Hz；（2）λ=；（3）相速度v=0.65c，所以折射率n=1.4写出：（1）在yoz平⾯内沿与y 轴成θ⾓的⽅向传播的平⾯波的复振幅；（2）发散球⾯波和汇聚球⾯波的复振幅。
解：（1）由，可得；（2）同理：发散球⾯波，汇聚球⾯波。
1.5⼀平⾯简谐电磁波在真空中沿正x⽅向传播。
其频率为Hz，电场振幅为14.14V/m，如果该电磁波的振动⾯与xy 平⾯呈45o，试写出E，B 表达式。
解：，其中===，同理：。
，其中=。
1.6⼀个沿k⽅向传播的平⾯波表⽰为E=，试求k ⽅向的单位⽮。
解：，⼜，∴=。
1.9证明当⼊射⾓=45o时，光波在任何两种介质分界⾯上的反射都有。
证明：====1.10证明光束在布儒斯特⾓下⼊射到平⾏平⾯玻璃⽚的上表⾯时，下表⾯的⼊射⾓也是布儒斯特⾓。
(完整版)初二物理光学练习题(附答案)
一、光的直线流传、光速练习题一、选择题1.以下说法中正确的选项是（）A. 光老是沿直线流传C.光在同一种平均介质中老是沿直线流传B.光在同一种介质中老是沿直线流传D.小孔成像是光沿直线流传形成的2.以下对于光芒的说法正确的选项是( )A. 光源能射出无数条光芒C.光芒就是很细的光束B.光芒其实是不存在的D.光芒是用来表示光流传方向的直线3.一工棚的油毡屋顶上有一个小孔，太阳光经过它后落在地面上形成一个圆形光斑，这一现象表示()A. 小孔的形状必定是圆的B.太阳的形状是圆的C.地面上的光斑是太阳的像D.光是沿直线流传的4.假如一个小发光体发出两条光芒，依据这两条光芒反向延伸线的交点，能够确立A. 发光体的体积B.发光体的地点C.发光体的大小D.发光体的面积( )5.无影灯是由多个大面积光源组合而成的，以下对于照明成效的说法中正确的选项是（A. 无影灯没有影子B.无影灯有本影C.无影灯没有本影D.无影灯没有半影）不透明体遮住光源时，假如光源是比较大的发光体，所产生的影子就有两部分，完好暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影6．太阳光垂直照射到一很小的正方形小孔上，则在地面上产生光点的形状是()A ．圆形的B．正方形的C．不规则的D．成条形的7．以下对于光的说法中，正确的选项是()A ．光老是沿直线流传的C．萤火虫不是光源B．光的流传速度是D．以上说法均不对3× 108 m/s二、填空题9．在射击时，对准的要领是“三点一线”，这是利用____的原理，光在假如看到自己前方的一位同学挡住了前方所有的人，队就排直了，这能够用____中流传的速度最大．排纵队时，____来解说．10.身高 1.6m 的人以这盏路灯的高度应是1m/s 的速度沿直线向路灯下走去，___m。
在某一时辰，人影长 1.8m，经2s，影长变成 1.3m ，11.在阳光下，旗杆的高度是测得操场上旗杆的影长是__ _m。
3.5m。
同时测得身高 1.5m 同学的影子长度是0.5m。
（完整版）物理光学梁铨廷答案
（完整版）物理光学梁铨廷答案第⼀章光的电磁理论1.1在真空中传播的平⾯电磁波，其电场表⽰为Ex=0，Ey=0，Ez=(102)Cos[π×1014(t?xc )+π2]，（各量均⽤国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解：由Ex=0，Ey=0，Ez=(102)Cos[π×1014(t?x c )+π2]，则频率υ= ω2π=π×10142π=0.5×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。
1.2.⼀个平⾯电磁波可以表⽰为Ex=0，Ey=2Cos[2π×1014(zc ?t)+π2]，Ez=0，求：（1）该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电⽮量的振动取哪个⽅向？（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写？解：（1）振幅A=2V/m，频率υ=ω2π=2π×10142π=1014Hz，波长λ=cυ=3×1081014=3×10?6m，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z轴，振动⽅向沿y轴；（3）由B=1c(e k ×E?)，可得By=Bz=0，Bx=2c Cos[2π×1014(zct)+π2]1.3.⼀个线偏振光在玻璃中传播时可以表⽰为Ey=0，Ez=0，Ex=102Cos[π×1015(z0.65ct)]，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。
解：（1）υ=ω2π=π×10152π=5×1014Hz；（2）λ=2πk =2ππ×1015/0.65c=2×0.65×3×1081015m=3.9×10?7m=390nm；（3）相速度v=0.65c，所以折射率n=cv =c0.65c≈1.541.4写出：（1）在yoz平⾯内沿与y轴成θ⾓的k?⽅向传播的平⾯波的复振幅；（2）发散球⾯波和汇聚球⾯波的复振幅。
(完整版)物理光学梁铨廷答案(最新整理)
证明：由布儒斯特角定义，θ+i=90º，
= 1 + 2 =
：
[cos ( + ) ‒ cos ( - )]
=exp[( + )] ‒ exp[( ‒ )]
=exp(ikx)( - - )
=2sin ()exp(ⅈcos - sin )
空气中，有2sin = 1sin ，
cos (2 - )。 若 = 2 × 1015Hz， 1 = 6V/m，
又' = ⅈ，∴1sin ' = 1sin ⇒' = ，
2 = 8V/m，1 = 0，2 = ∕ 2，求该点的合振动表
即得证。
达式。
1.11 平 行 光 以 布 儒 斯 特 角 从 空 气 中 射 到 玻 璃
= (0 × ) = ‒ + ，其中
‒t +2
Ey=0，Ez=0，Ex= 10 2 os × 10 15
‒ 2πυt
2υ
‒ 2πυt
=10exp
λ
[(
=10exp
解：（1）振幅
2
=10exp
)]
‒t ，
=
10
[(
exp
3 × 108
解
(tan 45º ‒ tan 2)/(1 + tan 45ºtan 2)
(
=(tan 45º + tan 2)/(1 ‒ tan 45ºtan 2)=
1 ‒ tan 2
2
) =
1 + tan 2
2
1.10 证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻
璃片的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特
物理光学梁铨廷版习题答案
第一章光的电磁理论1.1在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为Ex=0，Ey=0，Ez=，（各量均用国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解：由Ex=0，Ey=0，Ez=，则频率υ===0.5×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。
1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=，Ez=0，求：（1）该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写？解：（1）振幅A=2V/m，频率υ=Hz，波长λ==，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z轴，振动方向沿y 轴；（3）由B=，可得By=Bz=0，Bx=1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0，Ez=0，Ex=，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。
解：（1）υ===5×1014Hz；（2）λ=；（3）相速度v=0.65c，所以折射率n=1.4写出：（1）在yoz平面内沿与y 轴成θ角的方向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。
解：（1）由，可得；（2）同理：发散球面波，汇聚球面波。
1.5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。
其频率为Hz，电场振幅为14.14V/m，如果该电磁波的振动面与xy平面呈45º，试写出E，B 表达式。
解：，其中===，同理：。
，其中=。
1.6一个沿k方向传播的平面波表示为E=，试求k 方向的单位矢。
解：，又，∴=。
1.9证明当入射角=45º时，光波在任何两种介质分界面上的反射都有。
证明：====1.10证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。
物理光学第二章习题解答
2. 菲涅耳双面镜波面干涉装置（如图）由两个相交成一 个小角度α的平面镜组成，由距平面镜交点O为r、波长 为λ的单色点光源S照明干涉系统，在距平面镜交点为q 的远处屏幕π处的两光束交叠区上可以观察到干涉条纹。 试说明系统的干涉原理，计算相干光束会聚角并进而求 取条纹间距。
解：点光源S由两个平面镜成的虚像S1和S2相当于两个 相干点光源，从而形成了类似杨氏干涉的干涉系统。 注意S、S1和S2都位于 一个圆周上，通过相 似三角形和圆的几何 性质可知
nN1
2 1N
20
2 1N
h2 10
nN 2
2 1N
10
12N
h h1 h2
10
2 1N
所以
12N 1
h1 20
由
2nh1
2
m m 40.5
（2）
h2 10
1N
5 0.707rad 10
14. 用等厚条纹测量玻璃楔板的楔角时，在长达5cm的范 围内共有15个亮条纹，玻璃楔板的折射率n=1.52，所用 光波波长λ=600nm，求楔角。
分析：直接代入双层λ0/4膜系全增透条件（P365）即可 解：
nG 1.6 n2 n1 1.35 1.7 n0 1
2r 2 q
q e 2r
12. 用氦氖激光照明迈克耳逊干涉仪，通过望远镜看到 视场内有20个暗环，且中心是暗斑。然后移动反射镜M1， 看到暗环条纹收缩，并且一一在中心消失了20个环，此 时视场内只有10个暗环，试求（1）M1移动前中心暗斑 的干涉级次（设干涉仪分光板G1不镀膜）；（2）M1移 动前后第5个暗环的角半径。
物理光学-第二章(仅)答案
物理光学系统库参考答案——干涉部分一、选择题1C ，2A ，3D ，4C ，5B ，6A ，7A ，8B ，9C ，10C ，11A ，12D ，13B ，14B ，15D ，16B ，17D ，18D ，19C 二、填空题 1. -=+M mM mI I P I I ，01P ≤≤，0.82. 频率相同，振动方向不互相垂直，位相差恒定3. L c t =∆，越好4. 分波前，分振幅，分波前，分振幅5. 496nm6. 等厚，增大7. 320710.nm -⨯，91510.Hz ⨯ 8. 7.81cm ，0.26ns 9. 2n λ 10. 562.5nm 11. 40nm 12. 2.94um13. 55910.rad α-=⨯ 14. 99.6nm 15. 31210.nm -⨯ 16. 波动，横 三、简答题1. 分波前和分振幅两种2. 等倾干涉条纹和牛顿环均是一系列同心圆环，但是等倾干涉条纹中心干涉级次高，边缘干涉级次低。
而牛顿环中心干涉级次低，边缘干涉级次高。
另外，等倾干涉条纹中心可以是亮斑也可以是暗斑，而牛顿环由于平凸透镜和平晶接触，使得中心只能是暗斑。
3. 迈克尔逊干涉仪是由两块厚度和折射率相同的两块玻璃板和两块反射镜构成，其中一块玻璃板涂有半透半反膜，目的是分光，另一块玻璃板是补偿板，为了补偿不同色光在两路上引起的光程差。
根据两反射镜是否垂直，可形成等倾圆环干涉条纹或等厚干涉直条纹。
4. 中心是亮斑，由于三者折射率的关系，使得反射的两束光干涉时在中心处的光程差为0。
5. 厚的薄膜观察不到干涉条纹的原因是光程差大于波列长度，不能形成干涉。
如果薄膜厚度很薄，也观察不到干涉条纹，因为此时光程差近似和附加程差相等，只有一片暗。
6. 在白光下，白光的谱宽较大，波列长度较小，即相干长度较小，所以，薄膜太厚，使得光程差大于波列长度，根据光源的时间相干性可知，此时不能发生干涉。
7. 开始时，泡泡较小，薄膜厚度较大，不产生干涉，当薄膜较薄时，能形成干涉，才可看到彩色，而在破裂前，薄膜厚度非常薄，近似为0，在薄膜表面两束相干光的光程差近似为附加程差——波长的一半，则只能形成暗纹，所以泡泡会变得暗而无色。
物理光学第二章课后作业解答
1.0
0.5 rs C
0
-0.5 rp B 41.8
33.7
-1.0
1
0 30 60 90
n1=1.5, n2=1.0
R2相对与入射光而言无附加的“半波损失”。
解:(1)入射角小于布儒斯特角
n1
n1
n2
n2
因此，R1和R2之间有附加的“半波损失”。
解:(2)入射角大于布儒斯特角
①对于R1光而言： rs < 0，rp< 0
sinu n12n22
(2)若n1＝1.62，n2＝1.52，求最大孔径角2u＝?
解：(1)证：由
n0siunn1sin1 得
1
arcsinn0( n1
sinu)
而 c 901, sic nsi9 n 0 (1)co 1s
即可得到：
1(n0 sinu)2 n2
n1
n1
时在光纤内表面上发生全反射，
解: (1)
g
d d
c2 b22 d
c2 b22 d
c2 b22 b22
c2 =
b22
b22
c2
/
c2 b22
c2 b22
(2)
c/ 2c2a2 k /
k 2c2a2 /c
d d k2 1 c 21c2a2 22dd ( )
(2)
g
d dk
1
2c
1
1 2 c2a2
2
2
d ( ) d
R1
R2
解:(1)入射角小于布儒斯特角 ①对于R1光而言：
rs 0,rp 0
n1 n2
1.0
tp
0.5
rp ts
物理光学梁铨廷版习题答案
第一章光的电磁理论1.1在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为Ex=0，Ey=0，Ez=，（各量均用国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。
解：由Ex=0，Ey=0，Ez=，则频率υ= ==0.5×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。
1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=，Ez=0，求：（1）该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写？解：（1）振幅A=2V/m，频率υ=Hz，波长λ==，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z 轴，振动方向沿y轴；（3）由B=，可得By=Bz=0，Bx=1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0，Ez=0，Ex=，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。
解：（1）υ===5×1014Hz；（2）λ=；（3）相速度v=0.65c，所以折射率n=1.4写出：（1）在yoz平面内沿与y轴成θ角的方向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。
解：（1）由，可得；（2）同理：发散球面波，，汇聚球面波，。
1.5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。
其频率为Hz，电场振幅为14.14V/m，如果该电磁波的振动面与xy平面呈45o，试写出E，B表达式。
解：，其中===，同理：。
，其中=。
1.6一个沿k方向传播的平面波表示为E=，试求k方向的单位矢。
解：，又，∴。
1.9证明当入射角=45o时，光波在任何两种介质分界面上的反射都有。
证明： ====1.10证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。
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物理光学习题库——光的干涉部分一、选择题1. 下列哪一个干涉现象不属于分振幅干涉？A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C.杨氏双缝干涉D.马赫-曾德干涉2. 平行平板的等倾干涉图样定域在A. 无穷远B.平板上界面C.平板下界面D.自由空间3. 在双缝干涉试验中，两条缝的宽度原来是相等的，若其中一缝的宽度略变窄，则A.干涉条纹间距变宽B. 干涉条纹间距变窄C.不再发生干涉现象D. 干涉条纹间距不变，但原来极小处强度不再为04. 在杨氏双缝干涉实验中，相邻亮条纹和相邻暗条纹的间隔与下列的哪一种因素无关？A.光波波长B.屏幕到双缝的距离C. 干涉级次D. 双缝间隔5. 一束波长为λ的单色光从空气中垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，要使反射光得到干涉加强，薄膜厚度应为A.λ/4B.λ/4nC. λ/2D. λ/2n6. 在白炽灯入射的牛顿环中，同级圆环中相应于颜色蓝到红的空间位置是A.由里向外B.由外向里C. 不变D. 随机变化7. 一个光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长为500nm的单色光垂直照明，看到的反射光干涉条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切，则工件的上表面缺陷是A.不平处为凸起，最大高度为250nmB.不平处为凸起，最大高度为500nmC.不平处为凹槽，最大高度为250nmD. 不平处为凹槽，最大高度为500nm8. 在单色光照明下，轴线对称的杨氏干涉双孔装置中，单孔屏与双孔屏的间距为1m，双孔屏与观察屏的间距为2m，装置满足远场、傍轴近似条件，屏上出现对比度K=0.1的等间隔干涉条纹，现将双孔屏沿横向向上平移1mm，则A. 干涉条纹向下平移2mmB. 干涉条纹向上平移2mmC. 干涉条纹向上平移3mmD. 干涉条纹不移动9. F-P腔内间距h增加时，其自由光谱范围ΔλA. 恒定不变B. 增加C. 下降D. =010. 把一平凸透镜放在平玻璃板上，构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢向上平移时，由反射光形成的牛顿环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11. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，垂直光线方向放入折射率为n、厚度为h的透明介质片，放入后，两路光束光程差的改变量为A. 2（n-1）hB. 2nhC. nhD. （n-1）h12. 在楔形平板的双光束干涉实验中，下列说法正确的是A. 楔角越小，条纹间隔越宽；B. 楔角一定时，照射波长越长，条纹间隔越宽C. 局部高度变化越大，条纹变形越严重D. 形成的干涉属于分波前干涉13. 若把牛顿环装置（都是用折射率为1.52的玻璃制成的）由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹会A. 不变B. 变密集C.变稀疏D.不确定14. 若想观察到非定域干涉条纹，则应选择A. 单色扩展光源B.单色点光源C. 白光扩展光源D. 白光点光源15. 将一金属丝置于两块玻璃平板之间，构成如图所示的结构，当在A点施加一个均匀增加的力F时，下列说法正确的是A.条纹间隔逐渐增大B.条纹数量逐渐变多C.干涉条纹级次D.条纹向级次低的方向移动16. 由A、B两只结构相同的激光器发出的激光具有非常接近的强度、波长及偏振方向，这两束激光A. 相干B.不相干C.可能相干D.无法确定17. 下列干涉现象不属于分振幅干涉的是A. 薄膜干涉B.迈克尔逊干涉C. 马赫-增德尔干涉D.菲涅尔双棱镜干涉18. 有关平行平板的多光束干涉，下列说法正确的是A. 干涉形成的条件是在平板的内表面镀增透膜B.透射场的特点是在全亮的背景上得到极细锐的暗纹C.膜层的反射率越低，透射场的亮纹越细锐D. 透射场亮纹的光强等于入射光强19.镀于玻璃表面的单层增透膜，为了使增透效果好，膜层材料的折射率应该（）A.大于玻璃折射率B.等于玻璃折射率C.介于玻璃折射率与空气折射率之间D. 等于空气折射率E. 小于空气折射率二、填空题1. 干涉条纹对比度表达式为，其取值范围是，两列相干简谐波叠加时，两列波的振幅比为1:3时，则干涉条纹对比度为。
2. 干涉的三个基本条件是。
3. 光源的相干长度与相干时间的关系是，相干长度越长，说明光源的时间相干性。
4. 获得相干光的方法有和，杨氏双缝干涉属于，牛顿环属于。
5. 迈克尔逊干涉仪的可移动反射镜移动了0.310mm，干涉条纹移动了1250条，则所用的单色光的波长为。
6. 牛顿环实验中所观察的条纹属于（填写“等倾或等厚”）干涉条纹，干涉条纹从中心向外，干涉级次（填写“增大或减小”）。
7. 某种放电管产生的镉（Cd）红光，其中心波长λ=644nm，相干长度Lc=200mm，求镉红光的线宽Δλ为，频宽Δυ为。
8. 氪红线波长为605.7nm，谱线宽度为Δλ=0.0047nm，则它的相干长度为，相干时间为。
9. 一束波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明膜中，要使透射光加强，则膜的厚度至少为。
10. 在杨氏双缝实验中，缝距为0.45mm，缝与屏的距离为1.2m，测得10个亮条纹之间的距离时1.5cm，则光源的波长为。
11. 用波长为600nm的单色光垂直照射一玻璃楔时，发现干涉条纹出现局部弯曲，测得此时Δe=0.2e，设玻璃的折射率为1.5，则玻璃楔的局部厚度变化为。
12. 有两个波长在600nm附近相差1nm，要用法布里—珀罗干涉仪把它们分辨开，设反射率为0.95，则干涉仪两平面镜之间的间隔应为。
13. 利用等厚干涉条纹测量楔角时，所用光波波长为600nm，已知楔形板材料的折射率为n=1.52，在长为5cm的范围内刚好有15个条纹间隔，则楔角的大小为rad。
14. 在折射率为n=1.55的玻璃表面镀一层折射率为n1=1.38的氟化镁增透膜，当入射光波为550nm时，则膜的厚度至少为。
（按照正入射考虑）15. 某一光源发射中心波长为600nm的光波，原子发射时间为10-9s，则光源发出光波的波长宽度为nm。
16. 光的干涉和衍射现象反映了光性质，光的偏振现象说明光波是波。
三、简答题1. 获得相干光的方法有哪几种？2. 等倾干涉条纹和牛顿环有何异同？在实验中如何区分这两种干涉图样？3. 迈克尔逊干涉是常见的光学仪器，请画出它的平面结构图，说明各个元件的作用，结合图解释为什么可以用面光源，讨论干涉条纹的特征。
4. 在牛顿环装置的透镜（n1）与平板（n2）之间，充入液体（n3），且n1<n2<n3，则看到的牛顿环干涉条纹中心是亮斑还是暗斑？为什么？5. 为什么厚的薄膜不能观察到干涉条纹？如果薄膜的厚度很薄（远小于入射光波长），则能否观察到干涉条纹？6.为什么白光下,只有很薄的膜才能呈现彩色，而普通玻璃则看不到?7.吹起的小肥皂泡往往是无色的，当吹大到一定程度后会出现随肥皂泡增大而改变的色彩，当肥皂泡很薄时（破裂前的瞬间）会变得暗而无色，为什么？8.在杨氏双孔干涉实验中，小孔S沿着平行于s1和s2的连线方向上下移动,干涉条纹是否有变化,将怎样变化？如果小孔S沿着垂直于两孔连线方向前后移动,干涉条纹是否有变化？为什么？9.多光束干涉和双光束干涉有何异同？为什么多光束干涉多采用透射光干涉，而双光束干涉采用反射光干涉？请从干涉装置、干涉条纹形状、定域位置等方面回答。
10.提高法布里-珀罗干涉仪的分辨本领的方法是什么？11.在杨氏双缝干涉实验中，两缝的宽度会对干涉条纹间距产生影响吗？如果双缝彼此稍微移近，干涉条纹有何变化？12.平行平板的等倾干涉条纹定域在什么位置？楔形板的等厚干涉条纹定域在什么位置？13.太阳光垂直入射到厚度为815nm、折射率为1.33的肥皂泡表面上（肥皂泡两面皆为空气），问可见光波中哪些波长将反射干涉相长？14.在泰曼干涉仪中，半透半反的分光镜没有镀膜，观察屏上视场内有8个同心暗环，且圆环中心是暗斑。
移动两个反射镜之一，看到暗环扩展，并在中心一一出现6个暗环，此时，视场内共有16个暗环。
问：此干涉条纹是等倾条纹还是等厚条？条纹中心对应的光程差和波长的关系式是什么？反射镜按什么相对方向移动？四、计算题1. 在杨氏干涉实验中，双缝间距为1mm，离观察屏1m，用钠黄光做光源，它发出两种波长的单色光，λ1=589.0nm和λ2=589.6nm，则两种单色光的第5级亮纹之间的间隔为多少？2. 在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，用一片折射率为1.6的透明玻璃贴住其中一个小孔，发现屏上的条纹移动了0.5cm，试确定该薄片的厚度。
3. 在杨氏双缝干涉的双缝后面分别放置折射率分别为n1=1.4和n2=1.7的两块厚度相同的玻璃片，则原来的中央极大所在的位置被第5级亮条纹所占据，设入射光波长为λ=480nm，求玻璃片的厚度h及条纹迁移方向。
4. 在杨氏双缝干涉实验中，入射光源的平均波长λ=0.6μm，∆λ=10nm, 两缝间距为d=1mm，缝到观察屏的距离为D=1m.求干涉条纹的区域宽度，此区域一共有多少条纹?5.在折射率为1.5的玻璃上，镀上折射率为1.35的透明介质膜，入射光波垂直于介质膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对λ1=600nm的光波干涉相消，对λ2=700nm的光波干涉相长，且在600-700nm没有别的波长出现最大限度相消或相长情形，试求所镀介质膜的厚度。
6. 在杨氏双缝干涉实验装置中，双缝间隔为0.5mm，接收屏距双缝1m，点光源距离双缝300mm，发射出500nm的单色光，试求（1）屏上干涉条纹的间隔；（2）若点光源由光轴向下平移2mm，屏上干涉条纹向什么方向移动？（3）若点光源发射出的光波为范围内的准单色光，求屏上能够看到的干涉极大的最高级次。
7. 一个长为30mm的充以空气的气室置于杨氏装置的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。
继后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹系移动了25个条纹，已知照明光波长为λ=656.28nm，空气折射率为n0=1.000276。
试求注入气室内气体的折射率。
8. 在照相物镜上通常镀上一层光学厚度为5λ/4（λ=550nm）的低折射率介质膜，问：（1）介质膜的作用是什么？（2）求此时可见光区（390-780nm）反射的最大波长，薄膜呈什么颜色？9. 迈克尔逊干涉仪可以用来精确测量单色光波长，调整仪器，使得观察到单色光照明下的等倾干涉条纹。
如果把可移动臂移动了0.03164mm，条纹移动了100个，求单色光波长。
10. 用He-Ne激光照明迈克尔逊干涉仪，通过望远镜看到视场内有20个暗环，且中心是暗斑。
然后移动反射镜M1，看到环条纹收缩，并且一一在中心消失了20个环，此时视场内只有10个暗环，试求：（1）M1移动前中心暗斑的干涉级次（设干涉仪分光板不镀膜）。