復習提綱

第一章

光和光的傳播

說明：灰色表示錯誤。

§1、光和光學

判斷選擇練習題：

1.用單色儀獲得的每條光譜線只含有唯一一個波長；

2.每條光譜線都具有一定的譜線寬度；

3.人眼視覺的白光感覺不僅與光譜成分有關，也與視覺生理因素有關；

4.汞燈的光譜成分與太陽光相同，因而呈現白光的視覺效果；

§2、光的幾何傳播定律

判斷選擇練習題：

1.光入射到兩種不同折射率的透明介質界面時一定產生反射和折射現象；

2.幾何光學三定律只有在空間障礙物以及反射和折射界面的尺寸遠大于光的波長時才成立；

3.幾何光學三定律在任何情況下總成立；

§3、惠更斯原理

1.光是一種波動，因而無法沿直線方向傳播，通過障礙物一定要繞到障礙物的幾何陰影區；

2.惠更斯原理也可以解釋波動過程中的直線傳播現象；

3.波動的反射和折射無法用惠更斯原理來解釋；

§4、費馬原理

1）費馬定理的含義，在三個幾何光學定理證明中的應用。

判斷選擇練習題：

1.費馬原理認為光線總是沿一條光程最短的路徑傳播；

2.費馬原理認為光線總是沿一條時間最短的路徑傳播；

3.費馬原理認為光線總是沿一條時間為極值的路徑傳播；

4.按照費馬原理，光線總是沿一條光程最長的路徑傳播；

5.費馬原理要求光線總是沿一條光程為恒定值的路徑傳播；

6.光的折射定律是光在兩種不同介質中的傳播現象，因而不滿足費馬原理。

§5、光度學基本概念

1）

輻射通量與光通量的含義，從輻射通量計算光通量，視見函數的計算。

2）

計算一定亮度面光源產生的光通量。

3）

發光強度單位坎德拉的定義。

判斷選擇練習題：

1.人眼存在適亮性和適暗性兩種視見函數；

2.明亮環境和黑暗環境的視見函數是一樣的；

3.昏暗環境中，視見函數的極大值朝短波（藍色）方向移動；

4.明亮環境中，視見函數的極大值朝長波（綠色）方向移動；

5.1W的輻射通量在人眼產生1W的光通量；

6.存在輻射通量的物體必定可以引起人眼的視覺；

7.在可見光譜范圍內，相同的輻射通量，眼睛對每個波長的亮度感覺都一樣；

8.在可見光譜范圍內，相同的輻射通量，眼睛對波長為550nm光輻射的亮度感覺最強；

9.理想漫射體的亮度與觀察方向無關；

10.不同波長、相同輻射通量的光輻射在人眼引起的亮度感覺可能一樣；

填空計算練習題：計算結果要給出單位和正負

1、波長為400nm、500nm、600nm、700nm的復合光照射到人眼中，已知這些波長的視見函數值分別為0.004、0.323、0.631、0.004，若這些波長的輻射通量分別為1W、2W、3W、4W，則這些光在人眼中產生的光通量等于-------------。

2、若鈉燈是點光源，輻射波長是590nm，該波長的視見函數值為0.757，若單位立體角內的輻射通量是2W，則該光源的發光強度等于-------------。

3、大街上用高壓鈉燈作為照明光源，輻射波長是590nm，該波長的視見函數值為0.757，若在20平方米的照射面積上的輻射通量是50W，則大街上平均照度等于-------------。

4、一個理想漫射體受到照度為100勒克司的輻射，則它的反射光產生的亮度等于-------------。

第二章

幾何光學成像

1）

折射球面成像的有關計算和作圖；反射球面成像的有關計算和作圖；

2）

證明若干個折射球面的橫向放大率等于各個折射球面橫向放大率的乘積；

3）

證明拉格朗日——亥姆霍茲定理；

4）

薄透鏡成像的有關計算和作圖；密接透鏡組焦距的計算；

5）

影響照相機景深的因素的公式推導；

6）

顯微鏡和望遠鏡視角放大率公式的推導。作圖

§1、成像

判斷選擇練習題：

1.只有實物才能通過光具組成像，虛物無法通過光具組成像；

2.共軛點之間的每條光線的光程是不同的；

3.成像過程中光傳播的光程總是正的；

4.物方空間和像方空間在空間上嚴格以透鏡所在平面為分界線；

5.經過光具組成像，實物一定成實像，虛物一定成虛像；

6.實物可以成虛像，虛物可以成實像；

7.物方空間和像方空間在空間上可以重疊；

8.實像可以用眼睛觀察，虛像無法用眼睛觀察；

§2、共軸球面組傍軸成像

判斷選擇練習題：

1.除了幾個特殊共軛點外，共軸球面光具組（平面鏡除外）只能近似成像；；

2.實際中不存在嚴格成像的光具組；

3.只要是傍軸光線，就可以嚴格成像；

§3、薄透鏡

判斷選擇練習題：

1.凸透鏡一定成實像，凹透鏡一定成虛像；

2.密接透鏡的焦距等于兩個密接透鏡焦距之和；

§4、理想光具組理論

判斷選擇練習題：

1.理想光具組可以嚴格成像；

2.理想光具組也只能近似成像；

3.經過物方節點入射的光線一定從像方節點平行射出；

4.理想光具組中，垂直光軸的同一平面內橫向放大率相等；

§5、光學儀器

判斷選擇練習題：

1.顯微鏡和望遠鏡都是用來提高觀察物體相對于眼睛的視角；

2.尺寸大的物體經過人眼后所成的像一定大于尺寸小的物體經過人眼后所成的像；

3.對于照相機，拍攝近處物體時，景深大；拍攝遠處物體時，景深小；

4.照相機的光闌大小影響景深的大小，光闌小，景深小；光闌大，景深大；

5.顯微鏡成實像，望遠鏡成虛像；

填空計算練習題：計算結果要給出單位和正負

1、一個焦距為10cm凸透鏡和一個焦距為－20cm凹透鏡構成一個密接透鏡，則密接透鏡的焦距等于-------------。

2、兩個凸透鏡和一個凹透鏡構成一個沒有球差的密接透鏡，若兩個凸透鏡的焦距分別為10cm和20cm，凹透鏡透鏡的－5cm，則密接透鏡的焦距等于-------------。

3、提高顯微鏡放大率的途徑有-------------、-------------、-------------。

4、某個人近視，所戴眼鏡的焦距等于－0.25m，相當于度數是-------------。

5、某個人近視，所戴眼鏡是400度，眼鏡所用透鏡的焦距是-------------。

6、某個人遠視，所戴眼鏡的焦距等于0.5m，相當于度數是-------------。

7、某個人遠視，所戴眼鏡是度200度，眼鏡所用透鏡的焦距是-------------。

8、對于軸上物點，傍軸條件可以表示為-------------。

9、對于軸外物點，傍軸條件可以表示為-------------。

10、一個放大鏡的焦距等于2.5cm，它的放大倍數等于-------------。

11、一個顯微鏡的物鏡和目鏡的焦距分別為50mm、30mm，兩個透鏡的距離等于400mm，它的視角放大率等于-------------。

12、一個望遠鏡的兩個凸透鏡的焦距分別為225mm、45mm，它的視角放大率等于-------------。

F1’

F2

F1

F2’

第三章

干涉

1)

線光源極限寬度的計算、襯比度計算

2)

等傾干涉條紋的特點、光程差計算

3)

雙線譜線疊加光強襯比度的證明，單一譜線疊加光強襯比度的證明；最大光程差計算；

4)

空間相干性和時間相干性的總結和理解;

5)

多光束干涉光強半峰寬度的證明，第k級亮紋的角寬度計算；第k級縱模的譜線寬度計算；單模頻率間隔計算；可分辨最小波長間隔的計算；推導證明分辨的最小波長間隔剛好等于F-P干涉儀的單模線寬；F-P干涉儀的色分辨本領計算。

§2、光場的空間相干性

判斷選擇練習題：

1.在點光源照明的光場中，各點都是完全相干的；

2.單色點光源照明的光場中，各點都是完全相干的；

3.只有理想點光源和理想線光源才能觀察到干涉條紋；

4.面光源照明的光場中，也可以獲得清晰、穩定的干涉條紋；

5.單一譜線點光源照明的光場，一定可以獲得清晰、穩定的干涉條紋；

6.面光源照明的光場中，一定無法獲得清晰、穩定的干涉條紋；

§4、等傾干涉

判斷選擇練習題：

1.擴展光源對等傾干涉條紋的觀察是有害的；

2.擴展光源有利于等傾干涉條紋的觀察；

3.等傾干涉條紋中心條紋級次高，邊緣干涉條紋級次低；

4.等傾干涉條紋中心條紋級次低，邊緣干涉條紋級次高；

§5、光場的時間相干性

判斷選擇練習題：

1.原子每次發光產生的每個波列的長度是有限的，只有一個波長；

2.波列長度是有限的意味著光是非單色的；

§6、多光束干涉

判斷選擇練習題：

1.邁克耳遜干涉儀的條紋比法布里——珀羅干涉儀的條紋細銳；

2.F-P干涉條紋中心條紋級次高，邊緣干涉條紋級次低；

3.F-P干涉儀可以分析任意寬波長范圍而不會產生光譜重疊現象；

4.參加到干涉效應里來的光束數目越多，干涉條紋的銳度越大；

5.在法布里——珀羅干涉儀中，高反射率不利于透射條紋觀察；

填空計算練習題：計算結果要給出單位和正負

1、兩個波長分別是600nm和600.0001nm，要用反射率等于0.95的F-P干涉儀器把它們分辨開來，F-P干涉儀兩個界面的間隔等于-------------。

2、證明：在F-P干涉儀中，干涉條紋的半峰寬度等于；第k級縱模的譜線寬度等于；可分辨的最小波長間隔等于；

3、He-Ne激光器的波長等于632.8nm，譜線寬度等于0.0001nm，它的波列長度等于-------------；一次測量長度的量程等于-------------。

4、一條譜線的寬度等于Hz，該譜線的波列持續時間等于-------------。

第四章

衍射

1)

理解巴比涅原理；

2)

菲涅耳圓孔衍射和圓屏衍射的半波帶分析和矢量分析方法；菲涅耳波帶片的有關計算：主焦距，波帶片各個半徑；

3)

單縫衍射的分析；

4)

多縫衍射的分析：主極大的位置，零點位置，主極大半角寬度，缺級；

5)

光柵光譜儀的性質：譜線的套數；色散本領和色分辨本領；量程和自由光譜范圍；

6)

閃耀光柵的兩種照明方式，相應的閃耀波長的計算；

§1、光的衍射現象

判斷選擇練習題：

1.根據巴比涅原理，互補屏產生的衍射現象是一樣的；

2.根據巴比涅原理，互補屏產生的衍射現象是互補的；

§2、菲涅耳圓孔衍射和圓屏衍射

判斷選擇練習題：

1.用菲涅耳波帶片可以產生比自由傳播強得多的光強；

2.波帶片與透鏡一樣，對于一個波長，只有一個焦點；

3.單獨一個半波帶在光軸上某點產生的光強比自由傳播在該點產生的光強大；

4.圓孔的菲涅耳衍射條紋中心一定是亮點；

5.圓屏的菲涅耳衍射條紋中心一定是暗點；

§3、夫瑯禾費單縫衍射和矩孔衍射

判斷選擇練習題：

§5、夫瑯禾費多縫衍射和光柵

判斷選擇練習題：

1.光柵的縫間干涉增強的地方一定出現亮紋；

2.光柵上的衍射單元越多，光柵的色分辨本領越大；

3.光柵光譜儀的光譜與棱鏡光譜儀一樣，只有一級光譜；

4.光柵的縫間干涉因子受到單縫衍射因子的調制；

5.光柵的縫間干涉增強的地方可以出現暗紋；

6.光柵光譜儀的鄰級光譜可能會發生重疊；

7.棱鏡光譜儀也會產生鄰級光譜重疊現象；

8.光柵光譜儀不會產生鄰級光譜重疊現象；

9.光柵的角色散本領與光柵常數的大小有關，與光柵單元數目無關；

10.光柵的色分辨本領與光柵單元數目和光譜的級別有關，與光柵常數無關；

填空計算練習題：計算結果要給出單位和正負

1、一個光柵有10000個衍射單元，相鄰主極大間有---9999----------個暗紋位置，又有----9998---------個次極大；

2、一個光柵的光柵常數等于0.8μm，則最大待測波長等于----0.8μm

---------。

3、光柵光譜儀工作波段的上限波長是800nm，考慮到自由光譜范圍的限制，對一級光譜而言，該光譜儀工作波段的下限波長是-----400nm

--------。

4、兩個波長分別為589nm和589.6nm，使用寬度為15cm、每毫米內有1200條縫的光柵，在一級光譜中，每條譜線的半角寬度等于---------。

5、一個寬度為15cm、每毫米內有1200條縫的光柵，在可見光波段的550nm處，此光柵能分辨的最小波長差等于---0.003nm

--------。

6、采用閃耀角等于30°閃耀光柵，要把波長為0.5μm的光出現在1級閃耀波長的位置，光柵的刻槽密度（即每毫米多少條刻槽）等于—2000/mm------。

7、一個波帶片有100個半波帶，序號為偶數的波帶不透光，其余都透光，則軸上場點的強度是自由傳播光強的—(50.5)2------倍。

8、照明波長等于1.06um，R=1m,b=4m，計算前4個波帶的半徑。

9、縫寬都等于a,縫間距離分別是d,2d,3d，計算該衍射屏的夫瑯禾費衍射強度分布公式。

第六章

偏振

1)

五種偏振態光的檢測；如何獲得五種偏振態的光。

2)

菲涅耳反射和折射公式，振幅反射率、透射率，光強反射率、透射率，能流反射率、透射率

3)

雙折射和作圖。正晶體、負晶體，三種偏振晶體棱鏡；波晶片；

4)

偏振光的干涉；

5)

旋光現象；旋光片的結構與波晶片比較；旋光現象的解釋

作業題：2，6，9，11，22，31，33，43，46，47，48。

§1、光的橫波性與光的五種偏振態

判斷選擇練習題：

1.只用偏振片無法區分自然光和圓偏振光；

2.偏振片可以區分自然光、部分偏振光和線偏振光；

3.自然光可以分解為兩種偏振方向相互垂直的、相位差固定的偏振光；

4.圓偏振光以分解為兩種偏振方向相互垂直的、相位差固定的偏振光；

§2、光在電介質表面的反射和折射

判斷選擇練習題：

1.偏振光在界面反射或者折射時，P分量和S分量可以相互轉化；

2.線偏振光經過兩種不同折射率介質界面時，一定存在反射光；

3.偏振光在界面反射或者折射時，P分量和S分量是相互獨立；

4.自然光經過電介質表面反射或折射后偏振保持不變。

5.反射光的振幅一定小于入射光的振幅；

6.透射光的振幅可以大于入射光的振幅；

7.光經過電介質表面必定產生反射；

8.光經過電介質表面必定產生折射；

§3、雙折射

判斷選擇練習題：

1.o光和e光都不是線偏振光；

2.o光和e光都是相對相對于介質而言的；

3.真空中，o光和e光的傳播速度不相等；

4.雙折射效應是天然物質所特有的現象，用人工方法無法使各向同性物質的物質產生雙折射效應；

5.波晶片的光軸垂直其界面，旋光片的光軸平行其界面；

6.在介質傳播中，o光可以轉換為e光，e光可以轉換為o光，§4、晶體光學器件

判斷選擇練習題：

1.線偏振光與橢圓偏振光偏振性質不同，因而無法相互轉化；

2.無法將橢圓偏振光可以轉化為線偏振光；

3.o光從一種透明介質進入另一種透明介質后一定還是o光；

4.o光從一種透明介質進入另一種透明介質后可以轉化為e光；

§5、偏振光的干涉

判斷選擇練習題：

1.偏振方向相互垂直的偏振光一定無法產生穩定的干涉圖樣。

§6、旋光現象

判斷選擇練習題：

1.氯霉素的療效與旋光性無關；

2.旋光效應是天然物質所特有的現象，用人工方法無法使無旋光性質的物質產生旋光效應；

3.左、右旋圓偏振光可以分解為線偏振光的疊加，線偏振光卻不可能分解為左、右旋圓偏振光的疊加；

4.只有線偏振光存在折射率，圓偏振光沒有折射率；

5.線偏振光通過晶體后，一定還是線偏振光；

6.線偏振光通過晶體后，可以轉化為圓偏振光；

填空計算練習題：計算結果要給出單位和正負

1.石英制成的旋光片厚度等于3mm，對波長589nm的光旋光率等于21.8°·mm-1，該波長的光沿光軸方向經過旋光片，相對于入射光的振動面，出射光的振動面轉動的角度等于-------65.4°--------------------。