光学复习填空和简答

简答题1．光的干涉分哪几类？答：分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉三种。2．你对“激光”的认识？答：“激光”是光受激辐射放大的简称，英文名称为“laser”。它通过辐射的受激发射而实现光放大。它的特点是单色性佳、亮度高、相干性强、方向性好等。3．你对“迈氏干涉仪”认识？答：原理：分振幅干涉。构造：两块相互垂直的平面反射镜、分光板和补偿板、光源、透镜、接收器等。主要公式：2Nh。4．光的电磁理论的要点是什么？答：光是某一波段的电磁波，其速度就是电磁波的传播速度。5．光的相干条件是什么？答：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。6．“光程”？答：折射率和几何路程的乘积。7．“干涉相长”？“干涉相消”？答：“干涉相长”：对应于相位差为的偶数倍数的或者光程差等于半波长的偶数倍数的那些点，两波叠加后的强度为最大值。“干涉相消”：对应于相位差为的奇数倍数的或者光程差等于半波长的奇数倍数的那些点，两波叠加后的强度为最小值。8．杨氏双缝干涉实验中亮、暗条纹的位置及间距如何确定？答：亮纹：drjy0,2,1,0j暗纹：drjy0)12(,2,1,0j条纹间距：dry09．影响干涉条纹可见度大小的主要因素是什么？答：影响干涉条纹可见度大小的主要因素是振幅比。10．计算干涉条纹可见度大小的常用公式有哪几个？答：计算干涉条纹可见度大小的常用公式有：minmaxminmaxIIIIV212122212122IIIIAAAAV11．光源的非单色性对干涉条纹有什么影响？答：会使干涉条纹的可见度下降。12．光源的线度对干涉条纹有什么影响？答：会使总的干涉图样模糊不清，甚至会使干涉条纹的可见度降为零。13．在什么情况下哪种光有半波损失？答：在光从折射率小的光疏介质向折射率大的光密介质表面入射时，反射过程中反射光有半波损失。14．何为“等倾干涉”？何为“等厚干涉”？答：凡入射角相同的就形成同一条纹，即同一干涉条纹上的各点都具有同一的倾角——等倾干涉条纹。对应于每一直线条纹的薄膜厚度是相等的——等厚干涉条纹。15．迈克耳逊干涉仪的基本原理和主要计算公式是什么？答：迈克耳孙干涉仪的基本原理是分振幅干涉。计算公式：2Nh或Nh216．法布里-珀罗干涉仪的基本原理是什么？答：法布里-珀罗干涉仪的基本原理是分振幅多光束干涉。17．试比较法氏干涉仪与迈氏干涉仪的异同。答：⑴法氏干涉仪是振幅急剧递减的多光束干涉，而迈氏是等振幅的双光束干涉。⑵两者的透射光的光程差表达式完全相同，条纹间距、径向分布很相似。⑶法氏干涉仪较迈氏的最大优点：越大，干涉条纹越清晰和明锐。18．干涉现象有哪些重要应用？答：检查光学元件的表面、镀膜光学元件、测量长度的微小改变等。19．“劈尖”结构和原理答：原理：等厚干涉装置：取两片洁净的显微镜载玻片叠放在一起，捏紧两片的一端，另一端夹入一薄片，就构成一个劈形的空气薄膜。条纹：平行于相交棱边的等距条纹。公式：（正入射）222202jdn2,1,0j亮纹2)12(2202jdn2,1,0j暗纹应用：光学元件的镀膜，测量长度的微小改变，检查光学元件的表面。20．“牛顿环”结构和原理答：原理：等厚干涉。装置：在平板玻璃上放一个凸透镜，两者之间会形成一空气薄层。条纹：以接触点为圆心的同心圆。公式：2222jRr2,1,0j亮纹2)12(22jRr2,1,0j暗纹应用；测量长度的微小改变，检查光学元件的表面。21．将杨氏双孔干涉装置分别作如下单项变化，屏幕上干涉条纹有何改变？（1）将双孔间距d变小；答：条纹间距变宽，零级位置不变，可见度因干涉孔径角φ变小而变大了。（2）将屏幕远离双孔屏；答：条纹变宽，零级位置不变，光强变弱了。（3）将钠光灯改变为氦氖激光；答：条纹变宽，零级位置不变，黄条纹变成红条纹。（4）将单孔S沿轴向双孔屏靠近；答：条纹间距不变，光强变强，但可见度因干涉孔径角φ变大而变小。（5）将整个装置浸入水中；答：条纹间距将为原有的3/4，可见度因波长变短而变小。（6）将单孔S沿横向向上作小位移；答：整个干涉条纹区向下移，干涉条纹间距和可见度均不变。（7）将双孔屏沿横向向上作小位移；答：整个干涉条纹区向上移，干涉条纹间距和可见度不变。（8）将单孔变大；答：光强变大，可见度变小，零级位置不变，干涉条纹间距不变。（9）将双孔中的一个孔的直径增大到原来的两倍；答：孔S2的面积是孔S1的4倍，表明S2在屏上形成振幅为4A的光波，S1则在屏上形成振幅A的光波.屏上同相位处最大光强：I大=（4A+A）2=25A2，是未加大S2时的（25/4）倍；屏上反相位处的最小光强：I小=（4A-A）2=9A2，也不是原有的零．可见度由原有的1下降为（25-9）/（25+9）=0.47．22．海岸边陡峭壁上的雷达站能发现来自空中的敌机，而发现不了沿海面低空飞来的飞机，这是什么原因?答：海岸边陡峭壁上的雷达和海面类似洛埃镜装置，沿海面低空飞行的飞机始终处在“洛埃镜”装置的暗点上，因而不能被雷达发现。23．照相机镜头表面为何呈现蓝紫色？答：人眼对可见光中不同色的光反应的灵敏度各不一样，对绿光反应最灵敏．而照相底片没有这个性质，因此，拍照出来景物照片的颜色和人眼直接观察的有差别．为了减小这个差别，在照相机镜上镀上一层增透膜，以便使绿颜色的光能量更多地进入镜头，使照片更加接近实际景物的颜色．绿颜色的光增透，反射光中加强的光是它的互补色，因此看上去呈现蓝紫色。24．玻璃窗也是空气中表面平行的介质，为什么我们看不到玻璃窗的干涉条纹？答：白光波列长度仅有微米量级，照射厚度为几毫米的窗玻璃时，则因时间相干性太差，导致可见度为零，看不到干涉条纹。25．用细铁丝围成一圆框，在肥皂水中蘸一下，然后使圆框平面处于竖直位置，在室内从反射的方向观察皂膜．开始时看到一片均匀亮度，然后上部开始出现彩色横带，继而彩色横带逐渐向下延伸，遍布整个膜面，且上部下部彩色不同；然后看到彩带越来越宽，整个膜面呈现灰暗色，最后就破裂了，试解释之．答：我们看到的是肥皂液膜对白光的反射相干光．开始时液膜很厚，对白光中很多波长都有反射干涉加强现象，故皂液膜呈现不带色彩的一片白光亮度．然后膜上部最先变薄，上部呈现色彩横带．皂液下流，薄的部位由上向下延伸，色彩区变宽，遍及全膜．上下彩色不同说明膜厚不等，上薄下厚．彩带变宽说明楔形皂膜上部楔角越来越小．呈现一片灰暗色的原因是整个液膜厚度已接近于零，暗光强来于半波突变、k=0.5的原因，这也正是破裂前的现象。26．什么是光的衍射？答：光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。27．明显产生衍射现象的条件是什么？答：障碍物的线度和光的波长可以比拟。28．惠更斯-菲涅耳原理是怎样表述答：波面S上每个面积微元dS都可以看成新的波源，它们均发出次波。波面前方空间某一点P的振动可以由S面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。29．衍射分哪几类？答：衍射分菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两大类。30．什么叫半波带？答：由任何相邻两带的对应部分所发出的次波到达P点时的光程差都为半个波长（即相位相反）而分成的环形带。31．为什么圆屏几何影子的中心永远有光？答：由于圆屏衍射。32．夫琅禾费单缝衍射有哪些明显特征？答：中央有一条特别明亮的亮条纹，两侧排列着一些强度较小的亮条纹，相邻的亮条纹之间有一条暗条纹；两侧的亮条纹是等宽的，而中央亮条纹的宽度为其他亮条纹的两倍。33．什么是爱里斑？答：在夫琅禾费圆孔衍射图样的中央，光强占总光强的84%的亮斑。34．爱里斑的半角宽度为多少？答：艾里斑的半角宽度为：DR22.161.0sin1135．爱里斑的线半径怎样计算？答：艾里斑的线半径为：fDfffl22.1sintan11136．干涉和衍射有什么关系？答：干涉和衍射本质都是波的相干叠加的结果，只是参与相干叠加的对象有所区别。干涉是有限几束光的叠加，而衍射是无穷多次波的叠加；前者是粗略的，后者是精确的。其次，出现的干涉和衍射的图样都是明暗相间的条纹，但在光强分布上有间距均匀和相对集中的不同。最后，在处理问题的方法上。从物理角度看，考虑叠加是的中心问题都是相位差；从数学角度来看，相干叠加的矢量图有干涉的折线过渡到衍射的连续弧线，由有限的求和过渡到积分运算。总之，干涉和衍射是本质的统一，但在形成条件，分布规律的数学处理方法上略有不同而已。37．光栅的光谱线在什么情况下缺级？在什么情况下重叠？答：当d是b的倍数时，光栅的光谱线发生缺级。光栅的光谱线发生重叠的条件是：2211jj。38．“物像之间的等光程性”是哪个原理的推论？答：“物像之间的等光程性”是“费马原理”的推论。39．最简单的理想光学系统是什么光学元件？答：最简单的理想光学系统是一个平面反射镜。40．什么是全反射？答：对光线只有反射而无折射的现象称为全反射。41．光学纤维的工作原理是什么？其数值孔径通常怎样表示？答：光学纤维的工作原理是全反射，其数值孔径通常用AN.表示，计算公式为：222100sinnnun42．棱镜主要有哪些应用？答：棱镜主要用于制作折射计及利用全反射棱镜变更方向等。43．几何光学的符号法则是如何规定的？答：几何光学的符号法则的规定是：线段：光线和主轴交点的位置都从顶点算起，凡在顶点右方者，其间距离的数值为正，凡在顶点左方者，其间距离的数值为负．物点或像点至主抽的距离，在主轴上方为正，在下方为负．角度：光线方向的倾斜角度部从主轴(或球面法线)算起，并取小于π／2的角度．由主轴(或球面法线)转向有关光线时，若沿顺时针方向转，则该角度的数值为正；若沿逆时针方向转动时，则该角度的数值为负(在考虑角度的符号时，不必考虑组成该角度两边的线段的符号)．标定：在图中出现的长度和角度(几何量)只用正值．例如s表示的某线段值是负的，则应用(-s)来表示该线值的几何长度．44．近轴光线条件下球面反射、折射的物像公式？答：近轴光线条件下球面反射、折射的物像公式分别为：fSS111rnnSnSn45．共轴光具组？答：多个球面的曲率中心都在同一直线上的系统称为共轴光具组。46．近轴条件下薄透镜的成像公式及横向放大率如何表示？答：近轴条件下薄透镜的成像公式及横向放大率分别为：221112rnnrnnsnsnfxxfssyy47．薄透镜的会聚和发散性质主要与什么因素有关？答：薄透镜的会聚和发散性质主要与透镜的形状及两侧的折射率n有关。48．近轴物点近轴光线成像的条件是什么？答：近轴物点近轴光线成像的条件是物像的等光程性。49．什么叫单心光束？理想成像的条件是什么？答：凡具有单个顶点的光束都叫单心光束；理想成像的条件：光束的单心性经过光学系统后没有改变或者说是在近轴光线，近轴物点等条件。50．在理想光具组里主要研究哪些基点和基面？答：在理想光具组里主要研究的基点和基面是：焦点和焦平面、主点和主平面、节点和节平面。51．光学仪器的本领主要有哪几个？答：光学仪器的本领主要有放大本领、聚光本领和分辨本领。52．近视眼、老花眼需要配什么样的透镜加以校正？答：近视眼需要配凹透镜、老花眼需要配凸透镜加以校正。53．人眼的明视距离为多少？答：人眼的明视距离为25cm。54．助视仪器放大本领的一般表达式是什么？答：助视仪器放大本领的一般表达式是：UUUUMtgtg55．常用的目镜有哪两种？答：常用的目镜有惠更斯目镜和冉斯登目镜。56．显微镜的放大本领等于哪两个物理量的乘积？答：显微镜的放大本领等于物镜的横向放大率和目镜放大本领的乘积。57．开普勒望远镜与伽利略望远镜有哪些异同？答：开普勒望远镜与伽利略望远镜的共同点是：它们的物镜和目镜所组成的复合光具组的光学间隔都等于零；物镜的横向放大率β都小于1。二者的不同点是：①开氏的视场较大，而伽氏的视场较小；②开氏的目镜物方焦