高等光学课程论文

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高等光学

标签:文库时间:2025-02-14
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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

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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

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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

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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

光学实验 论文

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综合设计型实验小论文

一:普朗克常量的测定

二:光学平台自组实验系统——自组望远镜 三:双棱镜测钠光波长

摘要

本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程,验证了爱因斯坦光电效应方程并测量了普朗克常量、测定望远镜放大率、用双棱镜粗略地测定钠光的波长,通过对实验得出的数据仔细分析比较,探讨了误差现象及其产生的原因,根据实验过程中得到的体会和思索,提出了一些改进实验仪器和条件的设想。

关键词

光电效应、普朗克常量、光电流、望远镜、放大率、双棱镜、钠光、波长

实验一普朗克常量的测定 【实验目的】

1、通过实验加深对光的量子性的了解;

2、通过实验电管的弱电流特性,找出不同光频率下的遏止电压; 3、验证爱因斯坦方程,并测定普朗克常数; 【实验仪器和用具】

汞灯,干涉滤光片,普朗克常数测定仪 【实验原理】

光电效应是电磁波理论所无法解释的。1905年爱因斯坦依照普朗克常量的量子假设,提出了关于光的本性的光子假说:当光与物质相互作用时,其能流集中在一些叫光子的粒子上,每个光子都具有能量h?,其中h是普朗克常数,?是光的频率。当金属中的自由电子从入射

光学课程设计

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二、望远物镜设计

一般用的望远物镜采用折反式,分为四种:双胶合、双分离、三片型(Triplet)、摄远物镜。下面分别对这四种物镜进行分析,并给出简要设计过程。 1、双胶合物镜

双胶合物镜的特点是结构简单,制造和装配方便,光能损失小。玻璃选择得当,可以同时校正球差、正弦差和色差。当高级球差得到平衡时,胶合面的曲率较大,剩余的带球差偏大。因而,双胶合物镜只适用于小孔径的使用场合。

下面简要介绍一下用初级像差求取双胶合物镜的初始结构,大概分三步:基本像差参量的确定、玻璃的选择、结构参数的求解。

双胶合薄透镜组的结构参数包括三个折射球面的曲率半径、两种玻璃材料的折射率和平均色散。因为初级像差理论求解初始结构时,将像差参数进行归一化,归一化后只考虑内部参数,而与外部参数(物距、焦距、视场角、相对孔径)无关,所以如果考虑用双胶合的话(合适的情况下),直接用像差公式计算。

题目要求:物镜焦距为200mm,半视场角为4°,相对孔径为1:5,系统总的视放大率为6倍,出瞳距离为20mm

确定基本像差参量 根据设计要求,设像差的初级量为零,则按球差、正弦差和位置色差的初级像差表达式,得

选择玻璃:由于

光学课程作业汇总

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练习36 双缝干涉

班级 姓名 学号 一、选择题

1.把双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中,两缝间距为d,双缝到屏的距离为D(D>>d),所用单色光在真空中波长为λ,则屏上干涉条纹两相邻明纹之间的距离为:( )

(A)

?Dnd (B)

n?D?d?D (C) (D) dnD2nd

2.双缝间距为2 mm,双缝与幕相距300 cm。用波长为6000?的光照射时,幕上干涉条纹的相邻两条纹距离(单位为mm)是( )

(A)4.5 (B)0.9 (C)3.12 (D)4.15 (E)5.18

3.在双缝干涉实验中,初级单色光源S到两缝s1s2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O处。现将光源S向下移动到示意图中的S′位置,则( ) (A)中央明条纹也向下移动,且条纹间距不变。 (B)中央明条纹向上移动,且条纹间距不变。 (C)中央明条纹向下移动,且条纹间距增大。 (D)中央明条纹向上移动,且条纹间距增大。 二、填空题

1.在双缝干涉实验中,若使两缝之间的距离增大,则屏幕上干涉条纹间距

高等物理光学复习题-干涉

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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)

应用光学课程介绍

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《应用光学》课程导学

一、课程构成及学分要求

《应用光学》课程主要由三部分构成:48(64)学时的理论教学(3或4学分)、16学时的实验教学(0.5学分)、为期二周的课程设计(2学分)。

二、学生应具备的前期基本知识

在学习本门课程之前学生应具备前期基本知识:物理光学、大学物理、高等数学、平面几何、立体几何等课程的相关知识。

三、学习方法

1.课前预习、课后复习; 2.独立认真完成课后作业;

3.课堂注意听讲,及时记录课堂笔记; 4.在教材基础上,参看多本辅助教材及习题集。

四、课程学习的主要目标

1.掌握经典的几何光学的理论内容; 2.了解部分像差理论的基本思想;

3.掌握典型的光学系统的基本原理及设计方法。

五、授课对象

课程适用于光电信息工程专业、测控技术与仪器专业、生物医学工程专业、信息对抗技术专业、探测制导与控制技术专业及其相近专业等,课程面向大学本科学生第五学期开设。

六、教学内容及组织形式

1、理论课程教学内容

《应用光学》课程理论教学内容共计48学时,其内容主要由三部分构成:(1)几何光学

应用光学既是一门理论学科又是一门应用性学科,其研究对像是光。从本质上讲光是电磁波,光的传播就是波面的传播。但仅用波面的观点来讨论光经透

光学设计毕业论文 - 图文

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摘要

制版物镜在印刷工业中用于分色照相制版。它比普通照相物镜具有更清晰的分辨率,并要求彩色不失真、变形小,能够真实准确地反映原画稿的面貌。

制版物镜往往用来制作大画幅的版面,这样,一方面要求物镜的焦距尽可能长,有的甚至长达1200mm;另一方面又要求尽可能增大视场角,一般在40?以上。但由于被摄体是固定的画稿,照明条件可以坚强,曝光时间也可以适当延长。因此,相对孔径不必很大,一般为1:9~1:5.6。确定相对孔径还有一个因素,制版物镜的接收器是照相底片,为了表现画面的层次,须在照相底片前放置一个网格板,网格板的网格是等间隔的,大约为6~10l/mm。由于感光程度不同,网格板将像面分割成大小不同的点,用来表现画面的层次和对比。网格板放在光学系统的焦深范围内才不致发生衍射。而光学系统的焦深为:

?2dl'? 2n'sinU'可以看出,焦深与相对孔径的平方成反比。也就是说,相对孔径小些,焦深才能大,才有可能把网格板包括在焦深范围内。因此制版物镜的相对孔径不宜太大。但是,相对孔径也不宜太小。相对孔径太小,受衍射限制的极限分辨率(截止频率)低,使画稿上原有的细微层次分辨不开。

制版物镜的使用,不但要求能够按照画稿的尺寸进行复制,而且还要求能够放大或