习题集《工程光学-物理光学》测控专业.doc

1、习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.091工程光学-物理光学 习题集_ 测控专业【教程章节】第十一章 光的电磁理论基础第十二章 光的干涉和干涉系统第十三章 光的衍射第十五章 光的偏振和晶体光学【 核心教材】郁道银，谈恒英，工程光学， 2011 年出版了国家“十一五”规划教材（第 3 版）。【 参考教材】1. 蔡怀宇，工程光学复习指导与习题解答，机械工业出版社。2. 梁铨廷，物理光学，电子工业出版社（第 3 版）。配套教材物理光学 学习指导与题解，3. 石顺祥等编著，物理光学与应用光学，（第 2 版）。4. 韩军等著，物理光学学习指导，西北工业大学出版社。5. 赵建林（西北工业）

2、，高等光学，国防工业出版社，2002 年第一版，6. 波恩，沃尔夫，光学原理(中英文版)，电子工业出版社。7. Eugene Hecht, Cunlin Zhang,Optics, Higher education press. 8. 工程光学网站：202. 113. 13. 85。9. 中国期刊网，万方网，维普期刊全文数据库等。10. 中国光学学会网 http:/cos.org/; 11. SPIE:http:/spie.org【 课程题型类别】传统型作业、模拟题、思考题、阅读题习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.092第十一章 光的电磁理论基础【阅读理解题】 【思考与讨论题

3、】 【计算题 】【一、阅读理解题】=工程光学复习指导与习题解答P.99-101例题 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 7-5【三、计算题】=工程光学书本， P.337-339 第 1，2, 3-23，30 题 ，任选 10-15 题【思考与讨论题】= 写出无源、无传导电流静场的麦克斯韦方程组（积分形式或者微分形式）= 无色散情况下的物质方程和其物理意义，= 波动方程一般形式，及光波沿 z 轴正向传播的波动方程表示式。 = 沿 z 轴正向传播的平面波简谐波解的表达式，以及主要参量之间的关系。 = 总结驻波的特点。= 理解相速度和群速度。=什么是光和光学？ 研究内容的分类？=理解：“几何光学

4、” 和 “物理光学” 各自的理论体系，研究方法，了解之间的区别 和 之间的关系。 （此问题回答贯串 各章节 学习 内容。 ） =静电场和稳恒电流磁场与非稳定电磁场，用麦克斯韦方程组的积分表示式不同之处？物理模型有何区别？ =倏逝波存在的条件，什么是倏逝波？ 倏逝波的特性？=光学拍，条件之一是要频率接近。则，如果频率相差大，会有什么习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.093现象以及会有什么用途？-查阅清华大学精仪系张书连教授的研究。=什么是拉曼散射？什么是瑞利散射？这两种散射有什么样的关系呢？【补充计算题】= 两束振动方向相互垂直的线偏振光在某点的场表示为，是在一个振动周期内选定

5、 8 等分的 8 个不同的时刻，求出各点的合成矢量，并确定端点运动的轨迹。(0,T/8, 2T/8, 3T/8, 4T/8T）习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.094第十二章 光的干涉和干涉系统【复习与思考题】= 讨论 “11-5 节 光波的叠加”与“12-1 光波的干涉条件” ，在处理方法有什么不同？=书 P.354357，斐索干涉仪和迈克耳逊干涉仪（自学）=分别从以下几个方面比较：等倾干涉条纹与等厚干涉条纹 1.光程差公式，干涉条件； 2.中心干涉条纹的级次； 3.中心条纹的明暗性； 4.条纹形状，疏密性， 5.条纹的间距， 【阅读理解题】=工程光学复习指导与习题解答P.

6、114-118例题：8-1, 8-2, 8-3，8-4, 8-5, 8-6,8-8=工程光学复习指导与习题解答P.121， （选做）四、自测练习 = P.111，5. 典型的双光束干涉系统及应用。 =P.112，6.平行平板的多光束干涉及应用。 =P.121，四、自测练习，23 选择填空 习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.095工程光学，习题 P.374-377， 第 1-21，任选 5-10 题；第 22, 23, 24 题 =（习题册 ，P.125）在杨氏双缝干涉实验中，双缝间隔为 0.5mm, 接收屏距离双缝 1m,点光源距离双缝 300mm,发射出 500nm 的单色

7、光，试求：（1）屏上干涉条纹的间隔；（2）若点光源由光轴向下移动 2mm,屏上干涉条纹向什么方向移动？移动多少距离？（3）若电源发射出的光波为 5002.5nm 范围的准单色光，求屏上能看到的干涉极大的最高级次；（4）若光源有一定的宽度，屏上干涉条纹消失时，它的临界宽度是多少？=一双缝实验，如图所示，波长 的单色光垂直入射到缝宽为 d 的双缝上，在远处的屏幕上观察到干涉条纹。将一块厚度为 t，折射率 n 的玻璃片放在 S1 和屏幕之间，（1）讨论 P0 点的光强特性（2）如果将一个缝的宽度增加到 2d，而另一个缝的宽度保持不变，P0 点的光强发生怎样变化？（假设薄片不吸收光）解：=已知汞绿线的

8、超精细结构为 546.0753nm, 546.0745nm, 546.0734nm, 546.0728nm,它们分别是汞的同位素 Hg198, Hg200, Hg202, Hg204。问用法布里-珀罗干涉仪，简称：F-P 标准具，分析者一结构如何选择标准具的OxyzP(x,y,D)dS 1r22D习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.096间距？标准具板面反射率 R=0.9。=请设计利用干涉法测量气体折射率的光学装置，并简要说明原理。方法：（设计+思考+阅读题）1. 杨氏干涉法2. 迈克耳逊干涉法3. 泰曼干涉法=激光器的谐振腔可以看做是一个法布里-珀罗标准具。(1) 导出激光器

9、输出的激光光波的频率间隔表示式；(2) 导出输出谱线宽度的表示式；(3)若氦氖激光腔长 h=0.5 m,两个反射镜的反射率 R=0.99， 输出激光光波的频率间隔和谱线宽度是多少？（设气体折射率 n=1,输出谱线的中心波长 ） 。nm8.632=理解与推导平行平板多光束等倾干涉条纹间距 4.152.07 F ss。习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.097第十三章 光的衍射【一、思考与讨论题】= 理解光源的时间相干性和空间相干性，极其物理机理是什么？有什么经典的应用？=光波动性的 2 个主要标志：光的干涉与光的衍射，它们的联系与区别，处理方式的相同与不同。 = 理解波的叠加原理

10、。 =惠更斯原理的核心；解决了衍射的什么问题；不能解决衍射什么问题； =菲涅耳原理提出了？解决什么？ 但没有能给出什么？ 【二、阅读理解题】=工程光学复习指导与习题解答P.135-141例题 9-1, 9-2, 9-3-9-10=工程光学复习指导与习题解答P.141-145四自测练习（选做）【三、计算题】=工程光学书本， P.417- 第 8 ，9，11, 12，13,14， 15, 16, 17，18，19， 20, 21，22， 25, 习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.09826， 27 题，任选 8-12 题=波长为 500nm 的平行光垂直照射在宽度为 0.025m

11、m 的缝上，以焦距为 50cm 的会聚透镜讲衍射光聚集在焦平面上进行观察。（1）求单缝衍射中央亮条纹的 角半宽度；（2）第 1 亮纹到衍射中心的距离是多少？若场中心强度为 I0，第 1 亮纹的强度时多少？=边长为 a 和 b 的矩孔的中心有一个边长为 a 和 b 的半透明方屏， 试导出这种光阑的夫琅和费衍射强度公式；= 有一多缝衍射屏，如图所示，缝数是 2N，缝宽为 a,缝间不透明部分的宽度依次为 a 和 3a。试求，正入射情况下， 这一衍射屏的夫琅和费衍射强度分布。=一束直径为 2mm 的氦氖激光器（波长 632.8nm）自地面射向月球，已知月球到地面的距离是 376*103 km, 问在月

12、球上接收到的光斑有多大？若把激光束扩束到直径为 0.2m 再射向月球，月球上接收到的光斑又有多大？=一台虚伪镜的数值孔径 N.A.=0.9, 试求：（1）它的最小分辨率；（2）利用油浸物镜是数值孔径重大到 1.5，利用紫色滤光片使波长减习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.099小 为 430mm,问它的分辨率本领提高多少？（3）利用在（2）中获得的分辨本领，显微镜的放大倍数应设计成多大？=一块每毫米 1000 个刻槽的反射闪耀光栅。以平行光垂直槽面入射，1 级闪耀波长为 546nm。问(1) 光栅闪耀角多大？(2) 若不考虑缺级，有可能看到 546nm 的几级光谱？(3) 各级

13、光谱的衍射角是多少？=一块闪耀光栅宽 260mm,每毫米有 300 个刻槽，闪耀角为 77012。(1)求光束垂直槽面入射是，对于波长 =500nm 的光的分辨本领；(2) 光栅的自由光谱范围有多大？(3)同空气间隔为 1cm,锐度为 25 的 F-P 标准具的分辨本领和自由光谱范围作一比较。= 波长从 390 nm 到 780nm 的白光垂直入射到每毫米 600 条缝的光栅上。 （1）求白光第一级光谱的角宽度；（2） 说明第二级光谱和第三级光谱部分都重叠习题集-工程光学- 物理光学_ 测控专业 2015.0910=设计一块光栅，要求：（1）使波长 =600 nm 的第二级谱线的衍射角 ；（2） 色散尽可能大；（3） 第三级谱线缺级；（4） 对于波长 =600 nm 的二级谱线能分辨 0.02nm 的波长差。在选定光栅参数后，问在透镜的焦面上只可能看到波长 =600 nm 的几条谱线？ =在双缝的夫琅和费衍射实验中，所用的光波的波长 =632.8 nm,透镜 f=50cm,观察到相邻亮纹之间的距离 e=1.5mm,并且当第 4 级亮纹缺级时。试求：（1）双缝的缝距和缝宽；（2）1,2,3 级亮纹的相对强度；（3）当 d=10a 的双缝的第 1,2,3 级亮纹的相对强度。=用波长为 的光波垂直照射一个 N=4，d=4a 的衍射屏，这里 d 为相邻两缝间隔，a 为缝宽，试求：