物理光學期末複習總結

2021-10-22 23:25:39 字數 5017 閱讀 9932

名詞解釋:

1 全反射:光從光密射向光疏,且入射角大於臨界角時,光線全部返回光密介質中的現象。

2 折射定律: ①折射光線位於由入射光線和法線所決定的平面內。

②折射角的正弦與入射角的正弦之比與入射角大小無關,僅由兩種介質的性質決定。

3 瑞利判據:①兩個波長的亮紋只有當他們的合強度曲線**極小值低於兩邊極大值的81%時才能分辨。

②把乙個點物衍射圖樣的**極大與近旁另一點物衍射圖樣的第一極小重合,作為光學系統的分辨極限,並認為此時系統恰好可以分辨開兩物點。

4 干涉:在兩個(或多個)光波疊加的區域,某些點的振動始終加強,另一些點的振動始終減弱,形成在該區域內穩定的光強強弱分布的現象。

5 衍射:當入射光波波面受到限制之後,將會背離原來的幾何傳播路徑,並呈現光強不均勻分布的現象。

6 倏逝波:當發生全發射現象時,在第二介質表面流動的光波。

7 光拍現象:一種光強隨時間時大時小變化的現象。

8 相干光束會聚角:到達干涉場上某點的兩條相干光線間的夾角。

9 干涉孔徑角:到達干涉場某點的兩條相干光線從實際光源發出時的夾角。

10 缺級現象:當干涉因子的某級主極大值剛好與衍射因子的某級極小值重合,這些極大值就被調製為零,對應級次的主極大值就消失了,這一現象叫缺級現象。

11 坡印亭向量(輻射強度向量):單位時間內通過垂直於傳播方向的單位面積內電磁能量的大小。

12 相干長度:對光譜寬度的光源而言,能夠發生干涉的最大光程差。

13 發光強度(ⅰ):輻射強度向量的時間平均值

14 全偏振現象:當入射光為自然光且入射角滿足,,即反射光中只有s波,沒有p波,發生全偏振現象。

15 布儒斯特角:發生全偏振現象時的入射角,記為,。

16 馬呂斯定律:從起偏器出射的光通過一檢偏器,則透過兩偏振器後的光強i隨兩器件透光軸的夾角而

變化,即

17 雙折射:一束光射入各項異性介質中分成兩束的現象。

18 光柵的色分辨本領:指可分辨兩個波長差很小的譜線的能力。

19 自由光譜範圍:光柵能夠分辨的最大波長差

20 衍射光柵:能對入射光波的振幅或相位進行空間週期性調製,或對振幅和相位同時進行空間週期性調製的光學原件。

21 光源的臨界角:當條紋對比度剛好下降為0時的光源寬度

22 光源的許可寬度:一般認為,當光源寬度不超過臨界寬度的時,對比度k仍是很好的(),此時的光源寬度就叫光源的許可寬度。

23 晶面的主平面:把光線在晶體中的傳播方向與光軸組成的平面。

o主平面:o光與晶體光軸組成的平面

e主平面:e光與晶體光軸組成的平面

24 晶體的主截面:光軸和晶面法線組成的面。

25 線色散:聚焦物鏡焦面上相差單位波長的兩條譜線分開的距離。

26 角色散:相差單位波長的兩條譜線通過光柵分開的角度。

27 光學成像系統的解析度:剛剛能分辨開兩個靠近的點物或物體細節的能力。

28 晶體的光軸:當光在晶體中沿光軸方向傳播時不產生雙折射現象,與此方向平行的任何直線。

29 標準具的自由光譜範圍:標準具能測量的最大波長差

30 反射定律:①反射光線位於由入射光線和法線所決定的平面內。

②反射光線和入射光線位於法線兩側,且反射角與入射角的絕對值相等,符號相反,即

31 相速度:等相面的傳播速度

32 群速度:合成波振幅恆定點的移動速度。

33 橫向相干寬度:當光源寬度等於臨界寬度時,通過,兩點的光不能發生干涉,則稱此時,間的距離為橫向相干寬度。

34 空間相干性:若通過光波場橫向方向上兩點的光在空間相遇時能發生干涉,則稱通過空間這兩點的光具有空間相干性。

35 時間相干性:若同一光源在相干時間內不同時刻發出的光,經過不同的路徑相遇時能夠產生干涉的性質。

36 相干時間:光通過相干長度所需的時間。

37 條紋相位差半寬度:條紋中強度等於峰值強度一半的兩點間的相位差,

38 條紋精細度:相鄰條紋相位差與條紋相位差銳度的比值,

39 二向色性:某些各向異性的晶體對不同振動方向的偏振光有不同的吸引係數的特性。二向色性還與波長有關,波長不同其吸收也不同。

此外,一些各向同性介質在受到外界作用時也會產生各向異性的特徵。

40.條紋對比度/可見度:

簡答:1 用電磁理論說明日常生活中的金屬為什麼都是不透明的?

答:光在金屬中的透射深度非常小,只有幾個奈米,也就是光只能穿透幾個奈米的金屬薄層,而日常生活中的金屬即使是金屬薄片也有零點幾個奈米,比其透射深度大很多,所以光不能從日常生活中的金屬透過,因此日常生活中的金屬都是不透明的。

2 電磁場波動方程的數學表示式?

答:3 平面波、球面波、柱面波的一般式?

答:平面波: 複數形式

余弦形式

復振幅形式

球面波: 複數形式

余弦形式

復振幅形式

柱面波: 複數形式

余弦形式

復振幅形式

4 電磁波是如何相互激發產生的?

答:變化的電場產生交變的磁場,交變的磁場產生變化的電場,從而電場、磁場相互激發,以一定的速度由近及遠傳播開來,形成電磁波。

5 原子發光特點?

答:①實際原子發光是有限大小的波列

②振幅在持續時間內保持不變或變化緩慢

③前後波列之間沒有固定的相位關係

④各個波列振動方形並不相同

6 金屬中光波與筱逝波的異同點?

答:相同點---金屬中光波與筱逝波在傳遞過程中其振幅是逐漸衰減的

不同點---金屬中光波衰減方向與傳播方向相同,從而導致進入金屬中的光能被吸收損掉了;

筱逝波的衰減方向與傳播方向垂直,不損耗能量,因此全反射現象發生時,光能全部返回到第一介質中。

7 駐波是如何形成的?駐波的波節和波腹的位置是否隨時間而發生變化?

答:駐波由兩個頻率相同、振動方向相同而傳播方向相反的單色光波疊加而成。

駐波的波腹、波節的位置不隨時間而變(波腹為振幅極大值,,波節為振幅最小值,,故都不隨時間變化)

8 平面電磁波性質?

答:①平面電磁波是橫波(光向量傳播方向)

②,並遵守右手螺旋定則

③同相位變化

9 各向同性均勻介質的物質方程表示式及各個物理量的意義?

答: d:電感強度 e:電場強度 ε:介電常數

b:磁感強度 h:磁場強度 μ:磁導率

j:表示積分閉合回路上的傳導電流密度:電導率

10 微分形式的麥克斯韋方程組及各物理量的意義?

答哈密頓算符 d:電感強度 :電荷體密度

b:磁感強度

h:磁場強度 j:傳導電流密度 :位移電流密度

:電場強度

11 分波前法和分振幅法的區別及典型代表?

答:分波前法:指對波動場取同一波面不同部分再次匯合發生干涉

代表:楊氏干涉

分振幅發:指對於波動場取同一波面相同部分一分為二,再次匯合發生干涉

代表: =0的平行平板雙光束干涉

12 常見的獲取相干光波的方法?

答:分波前法和分振幅法

13 發生干涉的條件?

答:光波的頻率相同,振動方向一致,相位差恆定,光程差小於波列長度

14 影響干涉條紋對比度的因素?

答:①振幅比 ②光源大小 ③光源非單色性

15 定域條紋和非定域條紋的區別?

答:定域條紋:在定域面上能夠觀察到的條紋,能量大,難於找到

非定域條紋:由單色點光源照明所產生的光波疊加區域中,任何乙個平面上都能產生干涉條紋,能量少,易於找到。

16 用眼比用儀器更易找到條紋的原因?

答:①因為人眼有自動調焦功能,從而能把最清晰的條紋成像於視網膜上。

②因為人眼瞳孔有一定大小(2-8mm),對進入人眼的光起到限制作用,相當於變向減小了光源的大小,使干涉定域增大,進而便於找到干涉條紋。

17 肥皂泡為什麼是彩色的、明暗相間的?

答:日光中含有不同波長的光,簡單的說,單色光在射向乙個薄膜時,會從薄膜的兩個表面發射回來,當薄膜厚度與波長形成一定關係時,就會發生干涉,使光加強或減弱,而肥皂泡就相當與薄膜,肥皂泡厚度不均勻,所以不同波長的光在不同的地方發生干涉就能看到彩色的光。

18 彩色肥皂泡在快要破裂時會變暗的原因?

答:由公式可知,,在破裂時,h為0,則,因此變暗。

19 雙光束干涉與多光束干涉在條紋上的差異,哪一種個更好?

答:雙光束干涉條紋的亮條紋、暗條紋的寬度近似相等,亮暗紋過度非常平緩,不夠鮮明,且對比度較差。

多光束條紋非常細,條紋明暗分辨非常清晰,且對比度非常好。

多光束干涉更好

20 泰曼-格林干涉儀和麥可遜干涉儀的區別?

答:①泰曼-格林干涉儀:要求單色點光源

麥可遜干涉儀:用擴充套件光源,複色光也可以

②泰曼-格林干涉儀:不用補償板

麥可遜干涉儀:在用複色光時,補償板必不可少

21 圓孔,圓屏菲捏爾衍射現象及圓孔的夫朗禾費衍射現象三者區別?

答:圓孔菲捏爾衍射圖樣是一組亮暗交替的同心圓環條紋,其中心點可亮可暗,奇數個波帶是亮點,偶數個波帶是暗點。

圓屏菲捏爾衍射圖樣是一組亮暗交替的同心圓環條紋,其中心點永遠是亮點。

圓孔夫朗禾費衍射圖樣是同心的明暗相同非等間距圓環條紋,中心亮斑集中了絕大部分能量,中心亮斑又被稱為埃里斑。

22 望遠鏡、照相物鏡、顯微鏡的解析度定義及相應公式?

答:望遠鏡的解析度:用物方最小分辨角表示

瑞利判斷:

道威判斷:

照相物鏡的解析度:用像面上每公釐能分辨的直線數n來表示

顯微鏡的解析度:用能分辨物方的最小線度表示

瑞利判斷:

道威判斷:

23 惠更斯---菲捏爾原理?

答:波前上任何乙個未受阻點可看作是乙個頻率與入射波相同的紫波源並發射紫波,在其後任意點的光振動所有紫波疊加的結果。

24 垂直入射及任意角度入射時光柵方程?

答: (m=0, 1, 2…)

25 閃耀光柵的光柵方程?

答:垂直於單個槽面

垂直於光柵面

26 產生偏振光的方法?

答:①利用折/反射 ②利用二向色性 ③利用光的散射 ④利用雙折射

27 波片的分類方法、作用、材料?

答:全波片:產生整數倍的相位延遲,不改變入射光的偏振態。

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