高等光学答案
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高等光学
第一章
1-1试分别解释麦克斯韦方程组(积分式和微分式)中各个表达式的物理意义。
解:?E?dl?????B?d? ①
??t ??E???B?t ② 上式是法拉第电磁感应定律的推广。①式的意义在于磁场能够产生环形的电场。微分式②的意义是电场强度矢量的旋度等于磁感应强度随时间的变化率。
?H?dl?I????D?t?d? ③
??H?j??D?t ④
上式是安培环路定律的推广。积分形式③表明变化的电场产生环形的磁场。微分式④的意义是磁场强度之旋度等于引起该磁场的传导电流密度和位移电流密度之和。
??D?d???????dv?Q ⑤
? ??D?? ⑥
上式是电场高斯定理的推广。积分形式⑤的意义是穿过闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围空间体积内的自由电荷的代数和。微分形式⑥的意义是电位移矢量的散度等于同一处的自由电荷密度。也说明了电场是有源场。
??B?d??0 ⑦
? ??B?0
高等光学习题
高等光学思考题和习题
一、光的电磁理论、傅里叶分析 (一)思考题
1.1.指出周期函数和非周期函数的频谱有何区别,实函数和偶函数
的频谱有何特点,原函数的有效宽度和频带宽度之间的关系。 1.2. 光场按线性系统的本征函数展开的物理意义及其好处?分别
写出坐标算子x和梯度算子-i?的本征解和正交性(分连续和分立两种情形)。
1.3. 光场用复数表示的好处及其适用条件?
1.4. 解释空间频率、角谱以及光场用平面波角谱展开的物理意
义。如何理解衰逝波(非均匀平面波)和全反射的古斯-汉欣位移?
1.5. 平面波的波矢k是复数时表示何物理意义? 在什么情况下k是复数?
1.6.如何理解点源含有最丰富的信息,平面波不带任何信息? (二)习题:
1.1.证明平面波的平均能流密度为
1????S??Re(E0(r)2???H0(r)]
1
式中E0(r)和H0(r)分别是电矢量和磁矢量的振幅。 1.2.求准单色波列的频谱. 1.3.求准单色光振动
f(t)?Aexp[?(t?t0)2?2]exp[j(2??0t??0)]
的频谱分布。
1.4.证明近轴近似下的球面波的空间频谱
F.T{exp[jk222(x?y2)]}?j?zexp[?j??z(fx?fy)]
高等光学习题
高等光学思考题和习题
一、光的电磁理论、傅里叶分析 (一)思考题
1.1.指出周期函数和非周期函数的频谱有何区别,实函数和偶函数
的频谱有何特点,原函数的有效宽度和频带宽度之间的关系。 1.2. 光场按线性系统的本征函数展开的物理意义及其好处?分别
写出坐标算子x和梯度算子-i?的本征解和正交性(分连续和分立两种情形)。
1.3. 光场用复数表示的好处及其适用条件?
1.4. 解释空间频率、角谱以及光场用平面波角谱展开的物理意
义。如何理解衰逝波(非均匀平面波)和全反射的古斯-汉欣位移?
1.5. 平面波的波矢k是复数时表示何物理意义? 在什么情况下k是复数?
1.6.如何理解点源含有最丰富的信息,平面波不带任何信息? (二)习题:
1.1.证明平面波的平均能流密度为
1????S??Re(E0(r)2???H0(r)]
1
式中E0(r)和H0(r)分别是电矢量和磁矢量的振幅。 1.2.求准单色波列的频谱. 1.3.求准单色光振动
f(t)?Aexp[?(t?t0)2?2]exp[j(2??0t??0)]
的频谱分布。
1.4.证明近轴近似下的球面波的空间频谱
F.T{exp[jk222(x?y2)]}?j?zexp[?j??z(fx?fy)]
高等光学6章 - 图文
第六章 光学成像系统的传递函数
由衍射理论知道,即使一个没有像差的完善的透镜或光学系统,也得不到理想的几何像,而是一个由孔径决定的衍射光斑。衍射斑的存在影响光学系统分辨物体细节的能力。对于有像差存在的实际光学系统,还因为像差的存在而影响衍射斑中光能的分布,从而降低了光学系统的成像质量。在常用的评价成像质量的方法中,如星点法是通过研究一个点物的衍射图形来判断像差的大小;分辨率法是用一个具有一定空间分布的鉴别率板作为物体来判断成像的好坏。这些方法都存在一定的局限性。
实际的物体是有复杂的光强分布或振幅分布的,可以看作一个包含有各种空间频率的复杂光栅。按照阿贝成像理论,一个只受衍射限制而无像差的理想光学系统,因为物体的频谱中的高频部分受到孔径的限制而不能参与成像,致使像面的复振幅分布不同于物面,即表示细节的高频部分丢失而使分辨率下降。对于有像差存在的实际光学系统,不仅反映细节的高频部分由于孔径的限制而丢失,其它较低频率成分的光波也由于像差的存在而使得其振幅降低或位相改变,从而影响成像质量。为了全面评价一个光学系统的成像质量的优劣,必须全面考察物面上的各种频率成分经过光学系统的传播情况,用来衡量这个传播状况的函数就是传递函数。
现在,光学传递函数的
高等物理光学复习题-干涉
一、光波的干涉习题
1. 在真空中波长为 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3 ,则此路径AB的光程为()
(A) 1.5 . (B) 1.5 / n. (C) 1.5 n . (D) 3 .
A
n2l2n1l1 l2l1 2 2 2 / 0 1 0 2 02. 2、在双缝干涉实验中,光的波长为600 nm (1 nm=10-9 m),双缝间距为2
mm,双缝与屏的间距为300 cm.在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为()
(A) 0.45 mm (B) 0.9 mm (C) 1.2 mm (D) 3.1 mm
B
3. 3、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,
测出两束光的光程差的改变量为一个波长 ,则薄膜的厚度是
(A) / 2.(B) / (2n). (C) / n. (D)
2n 1. [ ]
D
4. 两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射.若上面
的平玻璃以棱边为轴,沿逆时针方向作微小转动,则干涉条纹的()
(A) 间隔变小,并向棱边方向平移 (B)
晶体光学答案
1.①单偏光镜的装置有何特点?②如何确定下偏光镜的振动方向?③单偏光镜下可观察和测定透明矿物的哪些光学性质? 参考答案:①单偏光镜就是只使用下偏光镜(起偏镜)来观察、测定矿片的晶体光学性质。
P33;②当黑云母解理与下偏光镜的振动方向平行时对黑云母吸收性最强,此时呈现深棕色,当解理与起偏振镜的振动方向垂直时,黑云母吸收性微弱,此时晶体呈现淡黄色,因此可通过观察黑云母不同颜色下的解理缝方向确定下偏光镜振动方向;③单偏光镜下观察和测定矿物晶体的光学性质包括矿物的外表特征(如形态、解理)、与矿物对光波选择吸收有关的光学性质(如颜色、多色性、吸收性)以及与矿物折射率值大小有关的光学性质(如边缘、贝克线、糙面、突起、色散效应)等。
P34 2.试描述下列矿物的形态、解理组数及其完善程度。 橄榄石
黑云母 角闪石
辉石 矿物的形态P34 解理组数 完善程度P36
橄榄石 他形 1组 不完全解理 黑云母 半自形 1组 极完全解理 角闪石 自形 2组 完全解理 辉石 半自形 1组 完全解理 3.解理缝的可见度与哪些因素有关? 参考答案:矿片中解理缝的宽度、清楚程度,除与矿
光纤光学课后答案
光纤光学课后答案
【篇一:光纤应用习题解第1-7章】
>1.详述单模光纤和多模光纤的区别(从物理结构,传播模式等方面)
a:单模光纤只能传输一种模式,多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型,多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差:单模纤芯直径在10um左右,多模一般在50um以上;单模光纤的相对折射率差在0.01以下,多模一般在0.01—0.02之间。
2.解释数值孔径的物理意义,并给出推导过程。
a::na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小,即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线,才能够为光纤所接收。 3.比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义,可以得出什么结论?
a:阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关,渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数,在纤壁处为0,在光纤轴上为最大。 4.相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a:d= 2n12n1
d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5.光纤的损耗有哪几种?哪些是其固有的不能避免,那些可以通过工艺和材料的改进得以降低?
a:固有损耗:光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固
光学试卷及答案
<光学>期终试卷(一)
班级 学号 姓名 成绩
一. 选择题(每小题2.5分,共25分 每小题只有一个正确答案) 1. 下列说法正确的是
A.薄的凸透镜对入射光线一定是会聚的; B.薄的凹透镜对入射光线一定是发散的
C.入射光的发散或会聚程度对厚凸、凹透镜的光焦度有影响 D.厚凸、凹透镜对入射光线可能是会聚的,也可能是发散的 2. 光从一种介质进入另一种介质时,不发生变化的是
A.频率; B.波长 C.速度; D.传播方向 3. 在菲涅尔双面镜干涉实验中,减少条纹间距的方法有
A.增大入射光的波长; B.增大接收屏与镜的距离
C.增大两平面镜的夹角; D.减小光源与双面镜交线的距离 4. 白光正入射到空气中的一个厚度为3800埃的肥皂水膜上,水膜正面呈现什么颜色(肥皂水的折射率为1.337)
A.红色 B.紫红色 C.绿色
光学cad答案二
光学系统设计(二)
一、单项选择题(本大题共 20小题。每小题 1 分,共 20 分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1.当入瞳在单个折射球面(r?0)的球心右侧时,产生子午彗差是 ( )。 A.正值 B.负值 C.零 D.无法判断 2.假定物位于有限距离处,大小为-y,当入瞳在单正透镜的左侧时,产生畸变的是 ( )。 A.正值 B.负值 C.零 D.无法判断
3.下列各条件中,描述垂轴小线段完善成像的条件是 ( )。 A.正弦条件 B. 余弦条件 C. 等晕条件 D. 赫歇尔条件 4.边缘光和近轴光色差之差称为 ( ) 。
A.球差 B. 位置色差 C. 二级光谱 D. 色球差 5.下列像差中需要校正二级光谱的是 ( )。 A.低倍显微物镜 B.长焦距平行光管物镜 C.望远物镜 D.照相物镜
6.对于密接双薄透镜系统,要消除二级光谱,两透镜介质应满足 ( )。 A.相对色散相同,阿贝常数相差较小 B.相对色散相同,阿贝常数相差较大 C.相
光纤光学课后答案
光纤光学课后答案
【篇一:光纤应用习题解第1-7章】
>1.详述单模光纤和多模光纤的区别(从物理结构,传播模式等方面)
a:单模光纤只能传输一种模式,多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型,多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差:单模纤芯直径在10um左右,多模一般在50um以上;单模光纤的相对折射率差在0.01以下,多模一般在0.01—0.02之间。
2.解释数值孔径的物理意义,并给出推导过程。
a::na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小,即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线,才能够为光纤所接收。 3.比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义,可以得出什么结论?
a:阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关,渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数,在纤壁处为0,在光纤轴上为最大。 4.相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a:d= 2n12n1
d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5.光纤的损耗有哪几种?哪些是其固有的不能避免,那些可以通过工艺和材料的改进得以降低?
a:固有损耗:光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固