光学第一章作业
学号：20094052015，姓名：熊英才
第一章作业
一、填空题：
1001．光的相干条件为 振动方向相同、振动频率相同和相位相同或相位差保持恒定。 1015.迈克尔逊干涉仪的反射镜M 2移动0.25mm 时,看到条纹移动的数目为1000个，若光为垂直入射，则所用的光源的波长为500nm 。
1039,光在媒介中通过一段几何路程相应的光程等于集合路程和媒介折射率的乘积 。
1089. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光同时传播到p 点，两振动的相位差为ΔΦ。则p 点的
光强I ＝22
12122cos A A A A ?++ 。
1090. 强度分别为1I 和2I 的两相干光波迭加后的最大光强max I =12I I +。 1091. 强度分别为I 1和I 2的两相干光波迭加后的最小光强min I =12I I -。
1092. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光波迭加后的最大光强max I =2
12()A A +。 1093. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光波迭加后的最小光强min I =212
()A A -。 1094. 两束相干光迭加时，光程差为λ/2时，相位差?Φ=(21)j π+。
1095. 两相干光波在考察点产生相消干涉的条件是光程差为半波长的奇数倍，相位差为π的奇数倍。
1096. 两相干光波在考察点产生相长干涉的条件是光程差为波长的偶数倍，相位差为π的偶数倍。
1097. 两相干光的振幅分别为A 1和A 2，则干涉条纹的可见度v=122
122(/)
1(/)A A A A +。
1098. 两相干光的强度分别为I 1和I 2，则干涉条纹的可见度v=
12121212||
||
I I I I I I I I +--++-。
1099.两相干光的振幅分别为A 1和A 2，当它们的振幅都增大一倍时，干涉条纹的可见度为
122
122(/)
1(/)
A A A A +。 1100. 两相干光的强度分别为I 1和I 2，当它们的强度都增大一倍时，干涉条纹的可见度
12121212||
||
I I I I I I I I +--++-_。
1101. 振幅比为1/2的相干光波，它们所产生的干涉条纹的可见度v=
45。 1102. 光强比为1/2的相干光波，它们所产生的干涉条纹的可见度v=1
3
。
1103. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，屏上任意一点p 到屏中心p 点的距离为y ，则从双缝所发光波到达p 点的光程差为y d
D
。 1104. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，波长为λ，屏上任意一点p 到屏中心p 0点的距离为y ，则从双缝所发光波到达p 点的相位差为
2dy
D
πλ。 1105. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，波长为λ,屏上任意一点p 到对称
轴与光屏的交点p 0的距离为y ，设通过每个缝的光强是I 0，则屏上任一点的光强I=00222cos(
)dy
I I D
πλ+。 1106. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，入射光的强度为I 0，波长为λ，则观察屏上相邻明条纹的距离为
D
d
λ。 1107. 波长为600nm 的红光透射于间距为0.02cm 的双缝上，在距离1m 处的光屏上形成干涉条纹，则相邻明条纹的间距为 3 mm 。
1108. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，屏上干涉条纹的间距为Δy 。现将缝距减小一半，则干涉条纹的间距为2y 。
1109. 在杨氏双缝干涉实验中，用一薄云母片盖住实验装置的上缝，则屏上的干涉条纹要向 上 移动，干涉条纹的间距 不变 。
1110. 在杨氏双缝干涉实验中，得到干涉条纹的的间距为Δy ，现将该装置移入水中，（n=4/3），则此时干涉条纹的间距为3
4
y 。
1111. 用波长为500 nm 的单色光照射杨氏双缝，入用折射率为1.5的透明薄片覆盖下缝，发现原来第五条移至中央零级处，则该透明片的厚度为3
410mm -?。
1112. 增透膜是用氟化镁（n=1.38）镀在玻璃表面形成的，当波长为λ的单色光从空气垂直入射到增透膜表面是，膜的最小厚度为
5.52
λ。 1113. 在玻璃（n 0=1.50）表面镀一层MgF 2（n=1.38）薄膜，以增加对波长为λ的光的反射，膜的最小厚度为
2.76
λ。 1114. 在玻璃（n=1.50）表面上镀一层ZnS （n 0=2.35），以增加对波长为λ的光的反射，这样的膜称之为高反膜，其最小厚度为
9.4
λ。 1115. 单色光垂直照射由两块平板玻璃构成的空气劈，当把下面一块平板玻璃缓慢向下平移时，则干涉条纹向棱边移动，明暗条纹间隔 不变 。
1116. 波长为λ的单色光垂直照射劈角为α的劈形膜，用波长为的单色光垂直照射，则在干涉膜面上干涉条纹的间距为
2λ
α
_。 1117. 空气中折射率为n ，劈角为α的劈形膜，用波长为λ的单色光垂直折射，则在干涉膜面上干涉条纹的间距为
2n λα
。 1118. 由平板玻璃和平凸透镜构成的牛顿环仪，置于空气中，用单色光垂直入射，在反射方向观察，环心是暗纹，在透射方向观察，环心是亮纹。
1119. 通常牛顿环仪是用平凸透镜和平板玻璃接触而成，若平凸透镜的球面改为 平凹 面，则可观察到等距同心圆环。
1120. 在牛顿环中，将该装置下面的平板玻璃慢慢向下移动，则干涉条纹变得密集。
1121. 1122. 用波长为λ的单色光产生牛顿环干涉图样，现将该装置从空气移入水中（折射率为
n ） 1123. 当牛顿环装置中的平凸透镜与平板玻璃之间充以某种液体时，原来第10个亮环的直径由1.4 cm 变为1.27 cm ，则这种液体的折射率为1.22。
1124. 在迈克尔逊干涉仪中，当观察到圆环形干涉条纹时，这是属于等倾干涉。 1125. 在迈克尔逊干涉仪实验中，当M 1和M 2垂直时，可观察到一组明暗相间的同心圆环状干涉条纹，环心级次高 ，环缘级次 低 。
1126. 观察迈克尔逊干涉仪的等倾圆环形条纹，当等效空气薄膜的厚度增大时，圆环形条纹从中间冒出且间隔变小。
1127. 在调整迈克尔逊干涉仪的过程中，在视场中发现有条纹不断陷入，这说明等效空气膜的厚度在 减小 。
1128. 调整好迈克尔逊干涉仪，使M 1和M 2严格垂直的条件下，干涉条纹将是一组同心圆环。当移动动镜使等效薄膜厚度连续增大，则视场中观察到干涉条纹从中心不断冒出_，条纹间距逐渐变小。
1129. 调整好迈克尔逊干涉仪，使M 1和M 2严格垂直的条件下，干涉条纹将是一组同心圆环。当移动动镜使等效薄膜厚度连续减小，则视场中观察到干涉条纹从中心不断陷入，条纹间距 逐渐变大。
1130. 用波长为600nm 的光观察迈克尔逊干涉仪的干涉条纹，移动动镜使视场中移过100个条纹，则动镜移动的距离为0.03mm 。
1131. 在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n ，厚度为d 的透明介质片，放入后两光路的程差改变2(1)n d -。
1132. 迈克尔逊干涉仪的一臂重插有一折射率为n ，厚度为h 的透明膜片，现将膜片取走，为了能观察到与膜片取走前完全相同级次的干涉条纹，平面镜移动的距离为(1)n h -。
二、选择题： 2007．将扬氏双缝干涉实验装置放入折射率为n 的介质中，其条纹间隔是空气中的（ C ）
（A （B （C ）1n 倍 （D ）n 倍
2013．用迈克耳逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜M1移动0.1mm 时，瞄准点的干涉
条纹移过了400条，那么所用波长为（ A ）
（A ）500nm 。 （B ）498.7nm 。 （C ）250nm 。 （D ）三个数据都不对。 2015．用单色光观察牛顿环，测得某一亮环直径为3mm ，在它外边第5个亮环直径为4.6mm ，用平凸透镜的凸面曲率半径为1.0m ，则此单色光的波长为（ A ）
（A ）590.3 nm （B ）608nm （C ）760nm （D ）三个数据都不对
2024．以波长为650nm 的红光做双缝干涉实验，已知狭缝相距10-4m ，从屏幕上测量到相邻两条纹的间距为1cm ，则狭缝到屏幕之间的距离为多少( B )m ？ （A ）2 （B ）1.5 （C ）1.8 （D ）3.2
2025．玻璃盘中的液体绕中心轴以匀角速度旋转，液体的折射率为4/3，若以波长600nm 的单色光垂直入射时，即可在反射光中形成等厚干涉条纹，如果观察到中央是两条纹，第一条纹的半径为10.5mm ，则液体的旋转速度为多少rad/s ？ （A ）0.638 （B ）0.9 （C ）1.04 （D ）0.104
2096,两光强均为I 的相干光干涉的结果，其最大光强为（ C ） （A ）I （B ）2I （C ）4I （D ）8I
2097，两相干光的振幅分别为A 1和A 2 ，他们的振幅增加一倍时，干涉条纹可见度（ C ） （A ）增加一倍 （B ）增加1/2倍 （C ）不变 （D ）减小 一半
2098,两相干光的光强度分别为I 1和I 2，当他们的光强都增加一倍时，干涉条纹的可见度（ C ）
（A ） 增加一倍 （B ） 增加1/2 倍 （C ） 不变 （D ） 减小一半
2099,两相干光的振幅分别为A 1和2A 1，他们的振幅都减半时，干涉条纹的可见度（ C ）
（A）增加一倍（B）增加1/2 倍（C）不变（D）减小一半
2100,两相干光的光强分别为I1和2I1，当他们的光强都减半时，干涉条纹的可见度（ D ）（A）减小一半（B）减为1/4 （C）增大一倍（D）不变
2101,在杨氏干涉花样中心附近，其相邻条纹的间隔为（ B ）
（A）与干涉的级次有关
（B）与干涉的级次无关
（C）仅与缝距有关
（D）仅与缝屏距有关
2102,在杨氏双缝干涉试验中，从相干光源S1和S2发出的两束光的强度都是I o，在双缝前面的光屏上的零级亮条纹的最大光强度为（ D ）
（A）I o（B）2I o（C）3I o （D）4I o
2103,在杨氏双缝干涉试验中，如果波长变长，则（ A ）
（A）干涉条纹之间的距离变大
（B）干涉条纹之间的距离变小
（C）干涉条纹之间的距离不变
（D）干涉条纹变红
2104.在杨氏双缝干涉试验中，若将两缝的间距加倍，则干涉条纹的间距（ D ）（A）是原来的两倍
（B）是原来的四倍
（C）是原来的四分之一
（D）是原来的二分之一
2105,将整个杨氏试验装置（双缝后无会聚透镜），从空气移入水中，则屏幕上产生的干涉条纹（ C ）
（A）间距不变
（B）间距变大
（C）间距变小
（D）模糊
2106,在杨氏双缝干涉试验中，若用薄玻璃片盖住上缝，干涉条纹将（ B ）
（A）上移（B）下移（C）不动（D）变密
2107,若用一张薄云母片将杨氏双缝干涉试验装置的上缝盖住，则（ B ）
（A）条纹上移，但干涉条纹间距不变
（B）条纹下移，但干涉条纹间距不变
（C）条纹上移，但干涉条纹间距变小
（D）条纹上移，但干涉条纹间距变大
2108,用白光作杨氏干涉试验，则干涉图样为（ A ）
（A）除了零级条纹是白色，附近为内紫外红的彩色条纹
（B）各级条纹都是彩色的
（C）各级条纹都是白色的
（D）零级亮条纹是白色的，附近的为内红外紫的彩色条纹
2109,日光照在窗户玻璃上，从玻璃上、下表面反射的光叠加，看不见干涉图样的原因是（D）（A）两侧光的频率不同
（B）在相遇点两束光震动方向不同
（C）在相遇点两束光的振幅相差太大
（D）在相遇点的光程差太大
2110,雨后滴在马路水面上的汽油薄膜呈现彩色时，油膜的厚度是（ A ）
（A）十的-5次方
（B）十的-6次方
（C）十的-7次方
（D）十的-8次方
2111,白光垂直照射在肥皂膜上，肥皂膜呈彩色，当肥皂膜的厚度趋于零时，从反射光方向观察肥皂膜（ D ）
（A）还是呈彩色（B）呈白色（C）呈黑色（D）透明无色
2112,单色光垂直入射到两平板玻璃板所夹的空气劈尖上，当下面的玻璃板向下移动时，干涉条纹将（ A ）
（A）干涉条纹向棱边移动，间距不变
（B）干涉条纹背离棱编移动，间距不变
（C）干涉条纹向棱边密集
（D）干涉条纹背向棱边稀疏
2113,单色光垂直入射到两块平板玻璃板所形成的空气劈尖上，当劈尖角度逐渐增大时，干涉条纹如何变化（ A ）
（A）干涉条纹向棱边密集
（B）干涉条纹背向棱边密集
（C）干涉条纹向棱边稀疏
（D）干涉条纹内向棱边稀疏
2114,单色光垂直照射在空气劈尖上形成干涉条纹，若要使干涉条纹变宽，可以（ C ）（A）增大劈角（B）增大光频（C）增大入射角（D）充满介质
2115,在两块光学平板之间形成空气薄膜，用单色光垂直照射，观察等厚干涉若将平板间的空气用水代替，则（ A ）
（A）干涉条纹移向劈棱，条纹间距变小
（B）干涉条纹移向劈背，条纹艰巨变小
（C）干涉条纹移向劈背，条纹间距变大
（D）干涉条纹移向劈棱，条纹间距变大
2116，利用劈尖干涉装置可以检验工件表面的平整度，在钠光垂直照射下，观察到的平行而且等距的干涉条纹，说明工作表面是（ A ）
（A）平整的（B）有凹下的缺陷（C）有突起的缺陷（D）有缺陷但是不能确定凸凹
2117.利用劈尖干涉装置可以检测工件表面的平整度，在钠光垂直照射下，观察到在平行而且等距的干涉条纹中，有局部弯曲背向棱边的条纹，说明工作表面是（ C ）
（A）平整的（B）有凹下的缺陷（C）有突起的缺陷（D）有缺陷但是不能确定凸凹
2118,在两块光学平板玻璃板形成劈形空气膜，用单色光垂直入射时，观察到平行干涉条纹，当上面的玻璃板向下移动时，干涉条纹（ B ）
（A）向棱边移动（B）背向棱边移动（C）不动（D）向中心移动
2119,在两块光学平板玻璃板形成劈形空气膜，用单色光垂直入射时，观察到平行干涉条纹，
当上面的玻璃板向下移动时，干涉条纹（ B ）
（A）向棱边移动（B）背向棱边移动（C）不动（D）向中心移动
2120.用力下压牛顿环实验装置的平凸透镜时，干涉条纹将（ B ）
（A）向中心收缩（B）向外扩散（C）不动（D）变窄
2121,在透射光中观察白光所形成的牛顿环，则零级条纹是（ A ）
（A）暗（B）红色亮斑（C）紫色亮斑（D）白色亮斑
2122,等倾干涉花样和牛顿环相比，他们的中心明暗情况是（ D ）
（A）等倾干涉花样中心是亮的，牛顿环中心是暗的
（B）等倾干涉和牛顿环干涉花样中心都是亮的
（C）等倾干涉和牛顿环干涉花样的中心都是暗的
（D）等倾干涉花样的中心可亮可暗，牛顿环干涉花样中心一定是暗的
2123, 等倾干涉花样和牛顿环干涉花样干涉级分布是（ B ）
（A）等倾干涉，干涉级向外递增，牛顿环干涉级向外递减
（B）等倾干涉，干涉级向外递减，牛顿环干涉级向外递增
（C）等倾干涉和牛顿环干涉级都是向外递增
（D）等倾干涉和牛顿环干涉级都是向外递减
2124,迈克尔孙干涉仪的两块平面反射镜互相垂直时，从该干涉仪中观察到的干涉图样是一组同心圆圈，他们是：（ C ）
（A）内圈的干涉级数高于外圈的等厚干涉条纹；
（B）内圈的干涉级数低于外圈的等厚干涉条纹；
（C）内圈的干涉级数高于外圈的等倾干涉条纹；
（D）内圈的干涉级数低于外圈的等倾干涉条纹；
2125在迈克尔孙干涉仪实验中，调整平面镜M2的像M′2与另一平面镜之间的距离d，当d 增加时：（ D ）
（A）干涉圈环不断在中心消失，且环的间距增大；
（B）干涉圈环不断在中心冒出，且环的间距增大；
（C）干涉圈环不断在中心消失，且环的间距减小；
（D）干涉圈环不断在中心冒出，且环的间距减小；
2126 在迈克尔孙的等倾干涉实验中，可以观察到环形干涉条纹，干涉仪的平面反射镜M2由分光板所成的像为M′2，当M′2与干涉仪的另一块平面反射镜M1之间的距离变小时，则：（ B ）
（A）条纹一个一个地从中间冒出，条纹间距变小；
（B）条纹一个一个地向中间陷入，条纹间距变大；
（C）条纹不变，但条纹的可见度下降；
（D）条纹不变，但条纹的可见度提高。
2127.在迈克尔孙干涉仪的一条光路中放入一折射率为n，厚度为d的透明介质片，两光路的光程差改变：（ A ）
（A）nd; （B）(n-1)d; （C）2nd；（D）2(n-1)d.
三、简答题
3001．光的干涉分哪几类？
答：分拨面，分振幅，分振动三种类型干涉
3003．你对“迈氏干涉仪”知多少？
答：，迈克尔干涉仪是等倾干涉，0()2cos (21)()2
j d i j λλ
??
=?+??亮条纹暗条纹
2=d N
λ
3005．光的相干条件是什么？ 答：1）两束光的频率相同；（2）两束光的振动方向相同；（3）在叠加出两束光的振动有恒定的位相差。
3006．何为“光程”？
答：光在媒质中通过的路程和该媒质折射率的乘积 3007．何为“干涉相长”？何为“干涉相消”？ 答：合振动平均强度达最大值 合振动平均强度达最大值
3008．杨氏双缝干涉实验中亮、暗条纹的位置及间距如何确定？
答：
00(21),2r y d
r r
y j y j d d
λλλ
=
=+= 间距明条纹暗条纹
3009．影响干涉条纹可见度大小的主要因素是什么？
答：不同波的振幅的比值大小
3010．计算干涉条纹可见度大小的常用公式有哪几个？ 答：max min 122
max min 122(/)
,1(/)
I I A A V V I I A A -=
=++ 3011．光源的非单色性对干涉条纹有什么影响？
答光源的单色性越好，可以看到的干涉条纹的级别越高 3012．光源的线度对干涉条纹有什么影响？ 答：光源的线度越大，干涉条纹的可见度越低， 3013．在什么情况下哪种光有半波损失？
答：当光从光疏介质射向光密介质的时候，会产生半波损失 3014．何为“等倾干涉”？何为“等厚干涉”？
答：由于同一条干涉条纹对应的倾斜度相同叫等倾干涉
由同一光源发出的光，经薄膜的上、下表面反射后在上表面附近相遇产生干涉，在厚度相同的地方形成同一干涉条纹叫等厚干涉
3015．迈克耳孙干涉仪的基本原理和主要计算公式是什么？
答：0()2cos (21)()2
j d i j λλ
??
=?+??亮条纹暗条纹2=
d
N
λ 3016．法布里-珀罗干涉仪的基本原理是什么？ 答：也是应用了等倾干涉的原理，
3017．试比较法氏干涉仪与迈氏干涉仪的异同。
答：两种仪器都是等倾干涉条纹，但是法氏干涉仪的条纹比迈克尔干涉仪精细很多。两种条纹的角半径和角间距计算公式相同。 3018．干涉现象有哪些重要应用？ 答：精密测量，增透膜，增反膜 3019．你对“劈尖”知多少？
答：劈尖是属于等厚干涉，形成的干涉条纹等间距，厚度大的，干涉级别也越大。 3020．你对“牛顿环”知多少？
答：牛顿环也是等厚干涉，形成的干涉条纹间隔不等，且级别从圆心向外递增。
3021．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：条纹间隔增大，零级位置不变，可见度因干涉孔径角?变小而变大
（2） 将屏幕远离双孔屏；答：条纹间隔增大，零级位置不变，光强变弱
（3） 将钠光灯改变为氦氖激光；答：条纹间隔增大，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，可见度因干涉孔径角?变大而变小
（5） 将整个装置浸入水中；答：条纹间隔将为原有的
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：整个干涉条纹向下移动，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：整个干涉条纹区域向上移动，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：
212122
22
2
A A (4)25(4-)91S S S S I A A A S I A A A
=+===大小孔的面积是孔的四倍，表明在屏上形成振幅为4的光波，则在屏上形成振幅的光波屏幕上同相位处最大光强是为加大时的（25/4）倍；屏上反相位处最小光强也不是原有的零，可见度由原有的下降为（25-9）/(25+9)=0.47干涉条纹间距和位置都未变。
四、计算题：
4001．在杨氏实验装置中，光源波长为640 nm ，两狭缝间距为0.4 mm ，光屏离狭缝的距离为50 cm 。试求：⑴ 光屏上第1 亮条纹和中央亮条纹之间的距离；⑵ 若P 点离中央亮条纹为0.1 mm ，则两束光在P 点的相位差是多少？ 解：（1）由公式
y r d
λ=
得：52050
y 6.4108.0100.4
r cm d λ--==
??=? （2）由几何关系：
521052150.01
r sin tan 0.040.81050
22(r )0.8106.4104
y r d d d cm r r θθπ
ππ?λ
----≈≈==?=?=
-=
??=
?
4007．波长为 500 nm 的单色平行光射在间距为 0.2 mm 的双狭缝上，通过其中一个缝的
能量为另一个的 2 倍，在离狭缝 50 cm 的光屏上形成干涉图样，试求干涉条纹的间距和可见度。 解：
6022112122
122
1250050010 1.250.2
2,2,2(/)0.94270.941(/)r y mm d A I I A A A A A V A A λ-=
=??====∴=
==≈+
4020． 氦氖激光的单色性为6×10-10，则其相干长度是多少？
21
121
2
212
1210000010
0=
,,==632.8nm,610632.8610
,1054.6c c c c c
c
c c
v v v c
c
v v L L nm L m
L L λλλλλλλλλλλλλλλ--==
-=
=≈-=?=
=?≈ 解：相干长度L 将代入上式，得：
因此
，将代入得： 4021．波长为500nm 的绿光投射在间距d 为0.022cm 的双缝上，在距离180cm 处的光屏上形成干涉条纹，求两个亮条纹之间的距离。若改用波长为700nm 的红光投射到此双缝上，两个亮条纹之间的距离又为多少？算出这两种光第2级亮条纹的位置。
4022．在杨氏实验装置中，光源波长为640nm ，两狭缝的间距为0.4mm 光屏离狭缝的距离为50cm 。试求：（1）光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；（2）若P 点离中央亮条纹为0.1mm ，问两束光在P 点的相位差是多少？（3）求P 点的光强度和中央点的强度之比。
4023．把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中，光屏上原来第5级两条纹所在的位置变为中央亮条纹，试求插入的玻璃片的厚度。已知光波长为6.0╳10-7m 。
4024．波长为500nm 的单色平行光射在间距为0.2mm 的双狭缝上。通过其中一个缝的能量为另一个的2倍，在离狭缝50cm 的光屏上形成干涉图样。求干涉条纹间距和条纹的可见度。
4025．波长为700nm 的光源与菲涅耳双镜的相交棱之间距离为20cm ，棱到光屏间的距离L 为180cm ，若所得干涉条纹中相邻亮条纹的间隔为1mm ，求双镜平面之间的夹角θ。
4026．透镜表面通常镀一层如MgF 2（n=1.38）一类的透明物质薄膜，目的是利用干涉来降低玻璃表面的反射。为了使透镜在可见光谱的中心波长（550nm ）处产生极小的反射，则镀层必须有多厚？
4027．在两块玻璃之间一边放一条厚纸，另一边相互压紧。玻璃片l 长10cm ，纸厚为0.05mm ，
从60o
的反射角进行观察，问在玻璃片单位长度内看到的干涉条纹数目是多少?设单色光源波长为500nm 。
4028．在上题装置中，沿垂直于玻璃片表面的方向看去，看到相邻两条暗纹间距为1.4mm 。
已知玻璃片长17.9cm ，纸厚为0.036mm ，求光波的波长。
4029．波长为400～600nm 的可见光正射在一块厚度为1.2╳10-6m ，折射率为1.5的薄玻璃
片上，试问从玻璃片反射的光中哪些波长的光最强。 解：依题意，反射光最强即为增反膜的相长干涉，则有： 22(21)2
n d j λ
δ==+
故 2421
n d
j λ=
+ 当0j =时，6244 1.5 1.2107200n d nm λ-==???=
当1j =时，6
4 1.
5 1.21024003
nm λ-???=
= 当2j =时，6
4 1.
5 1.21014405
nm λ-???=
= 当3j =时，6
4 1.
5 1.21010707
nm λ-???=
= 当4j =时，6
4 1.
5 1.2108009
nm λ-???=
= 当5j =时，6
4 1.
5 1.210654.511
nm λ-???=
= 当6j =时，6
4 1.
5 1.210553.813
nm λ-???=
= 当7j =时，6
4 1.
5 1.21048015
nm λ-???=
= 当8j =时，6
4 1.
5 1.210423.517
nm λ-???=
= 当
9j =时，6
4 1.
5 1.21037819
nm λ-???=
= 所以，在400到600nm 的可见光中，从玻璃片上反射最强的光波波长为423.5nm ，480nm ，553.8nm
4030．迈克耳逊干涉仪的反射镜M 2移动0.25mm 时，看到条纹移过的数目为909个，设光
垂直入射，求所用光源的波长。
解：根据课本公式可知，迈克尔干涉仪移动每一条条文相当h 的变化为：
2122
(+1)=
2cosi 2cosi j h h h λλ
=-=
现因2i =0，故h=2
λ
N=909所对应的h 为：
h=N h 2
N λ
=
故 4220.255.510550909
h mm nm N λ-?===?= 4031．迈克耳逊干涉仪平面镜的面积为2
44cm ?，观察到该镜上有20个条纹。当入射的波长为589nm 时，两镜面之间的夹角为多大？ 解：因为2
44S cm =?
所以440L cm mm == 所以40220
L L mm N =
== 又因为 2L λθ
= 所以6
6
589147.2510()30.3722210
rad L
λ
θ''=
=
=?=?? 4032．用单色光观察牛顿环，测得某一亮环的直径为3mm ，在它外边第五个亮环的直径为
4.6mm ，所用平凸透镜的凸面曲率半径为1.03m ，求此单色光的波长。
解：对于亮环有：r 0,1,2,3,)j j ==
所以2
2
511(),(5+)22j j r j R r j R λλ+=+=+ 所以22
22
225544.6 3.0=
5.90310509.3545451030
j j j j r r d d mm nm R
R λ++----===?=????
4033． 在反射光中观察某单色光所形成的牛顿环。其第2级亮条环与第3级亮条环间距为
1mm ，求第19和20级亮环之间的距离。 解：
对于亮环有：r 0,1,2,3,)j j ==
所以12r ==
又根据题意可知：211r r mm -==
两边平方得：53122R R λλ+-=
所以
R λ=
故
20190.039r r cm -==
=
光学系统设计作业
显微物镜光学参数要求为：β=2?，NA =0.1，共轭距离为195mm 。 1）根据几何光学计算相应参数； 2）运用初级像差理论进行光学系统初始结构计算； 3）使用光学设计软件对初始结构进行优化，要求视场角o 5±； 4）根据系统的特点列出优化后结构的主要像差分析； 5）计算优化后结构的二级光谱色差。 一、显微物镜的基本参数计算 为有效控制显微镜的共轭距离，显微镜设计时，一般总是逆光路设计，即按1/β进行设计。该显微物镜视场小，孔径不大，只需要校正球差、正弦差和位置色差。因此，采用双胶合物镜。 '''' 1 2 195111l l l l l l f β==- -=-= 解，得 ''6513043.33l l f ==-= 正向光路 根据 '' ' J nuy n u y == sin NA n u = 在近轴情况下 NA nu = ' 2y y β== 由此可求解 ''' 0.05NA n u == 由此可知逆向光路的数值孔径 综上，该显微物镜的基本参数为 NA 'f 'l l 0.05 43.33 65 130- 二、求解初始基本结构
1）确定基本像差参量 根据校正要求，令'0L δ=、'0SC =、' 0FC L ?=，即 0C S S S I ∏ I ===∑∑∑，即 43332220 00 z C S h P S h h P Jh W S h C φφφφI I ∏ I ===+===∑∑∑ 解，得 0P W C I === 将其规化到无穷远 11sin 0.1NA n u ==，11n = 则 11sin 0.1/2u U β=?=-，11 6.5h l u mm =?= 规化孔径角为 110.1 20.3333071 6.543.33 u u h φ-== =-? 由公式 () ()() 21141522P P W u W W u μμ∞∞ =++++=++可求得规化后的基本像差参量 代入可得 0.36560.8832 P W ∞∞ ==- 2）选择玻璃组合 取冕牌玻璃在前 得 ( ) 2 00.850.1 0.155792P P W ∞ ∞ =-+=- 根据0P 和C I ，查表选取相近的玻璃组合为BaK7-ZF3，其参数为 Bak7:56,5688.111==v n ZF3:5.29,7172.122==v n 0010.11520, 4.295252, 2.113207P Q ?=-=-= 2.397505A =， 1.698752K = 3）求形状系数Q
光学作业答案
光学练习题 一、选择题 1．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E上的P处是明条纹。若将缝S2盖住，并在S1、 S2连线 的垂直平分面上放一平面反射镜M，其它条件不变(如图)，则此时（ B ） A.P处仍为 明条纹 B.P处为暗条纹 C.P处位于明、暗条纹之间 D.屏幕E上无干涉条纹 2．在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采的办法是（ B ） A.使屏 靠近双缝 B.使两缝的间距变小 C.把两个缝的宽度稍微调窄 D.改用波长较小的单色光源 3．在杨氏双缝干涉实验中，若用折射率为n薄玻璃片将上面的狭缝挡住，则此时中央亮条纹的位置与原来相比应（ A ） (A) 向上移动； (B) 向下移动； (C) 不动； (D) 根据具体情况而定。 4．在照相机镜头的玻璃上均匀镀有一层折射率n小于玻璃的介质薄膜，以增强某一波长?的透射光能量，假定光线垂直入射，则介质膜的最小厚度应为 ( D ) (A) ?/n； (B) ?/2n； (C) ?/3n； (D) ?/4n。 5．一折射率为n、厚度为e的薄膜处于折射率分别为n1和n3的介质中，现用一束波长为 ? 的平行光垂直照射该薄膜，如图，若n?n?n，则反射光a、b的光程差为 ( B ) （A）、2ne? ? 2 ；（B）、2n2e； （C）、2n2e??；（D）、n2e 。 6．在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为?的单色光垂直入射在宽度为3?的单缝上，对应于衍射角为30的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为（B ）（A）2个（B）3个（C）4个（D）6个 ?
7．当平行单色光垂直入射于如图所示空气劈尖，两块平面玻璃的折射率为n1?1.50，空气 的折射率为n2?1，C点处的厚度为e，在劈尖上下表面反射的两光线之间的光程差为(D) A．2n2e B．2n2e??/2 C． 2n1e D． 2n1e??/2 8．如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L，夹在两块平面晶体的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离L变小，则在L M范围内干涉条纹的（ C ） （A）数目减小，间距变大（B）数目减小，间距不变（C）数目不变，间距变小（D）数目增加，间距变小 9．波长??550nm的单色光垂直入射于光栅常数d?1.0?10?4cm的光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（ D ）（A）4 （B）3 （C）2 （D）1 10．三个偏振片P1、P2与P3堆叠在一起，P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与 P1的偏振化方向间的夹角为45?，强度为I0的自然光入射于偏振片P1，并依次透过 偏振片P1、P2与 P3，则通过三个偏振片后的光强为（ C ） N Q （A） I016 （B） 3I08 （C） I08 （D） I04 二、填空题 1．相干光的必要条件为频率相同、相位差恒定或相位相同、振动方向平行。
工程光学习题解答
第一章习题 1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解： 则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。 2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则 可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm。 3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。 4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：
光学设计作业答案Word版
现代光学设计作业 学号：2220110114 姓名：田训卿
一、光学系统像质评价方法 (2) 1.1 几何像差 (2) 1.1.1 光学系统的色差 (3) 1.1.2 轴上像点的单色像差─球差 (4) 1.1.3 轴外像点的单色像差 (5) 1.1.4 正弦差、像散、畸变 (7) 1.2 垂直像差 (7) 二、光学自动设计原理9 2.1 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 (9) 2.2 适应法光学自动设计程序 (11) 三、ZEMAX光学设计.13 3.1 望远镜物镜设计 (13) 3.2 目镜设计 (17) 四、照相物镜设计 (22) 五、变焦系统设计 (26)
一、光学系统像质评价方法 所谓像差就是光学系统所成的实际像和理想像之间的差异。由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在光学系统成像质量优劣的问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。 （1）光学系统实际制造完成后对其进行实际测量 ?星点检验 ?分辨率检验 （2）设计阶段的评价方法 ?几何光学方法：几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数 ?物理光学方法：点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数 下面就几种典型的评价方法进行说明。 1.1 几何像差 几何像差的分类如图1-1所示。 图1-1 几何像差的分类
1.1.1 光学系统的色差 光波实际上是波长为400~760nm 的电磁波。光学系统中的介质对不同波长光的折射率不同的。如图1-2，薄透镜的焦距公式为 ()'121111n f r r ??=-- ??? (1-1) 因为折射率n 随波长的不同而改变，因此焦距也要随着波长的不同而改变， 这样，当对无限远的轴上物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同。我们把不同颜色光线理想像点位置之差称为近轴位置色差，通常用C 和F 两种波长光线的理想像平面间的距离来表示近轴位置色差，也成为近轴轴向色差。若l ′F 和l ′c 分别表示F 与C 两种波长光线的近轴像距，则近轴轴向色差为 '''FC F C l l l ?=- (1-2) 图1-2 单透镜对无限远轴上物点白光成像 当焦距'f 随波长改变时，像高'y 也随之改变，不同颜色光线所成的像高也不 一样。这种像的大小的差异称为垂轴色差，它代表不同颜色光线的主光线和同一基准像面交点高度（即实际像高）之差。通常这个基准像面选定为中心波长的理 想像平面。若'ZF y 和'ZC y 分别表示F 和C 两种波长光线的主光线在D 光理想像平面 上的交点高度，则垂轴色差为 '''FC ZF ZC y y y ?=- (1-3)
工程光学习题解答(第1章)
工程光学习题解答(第1章)
(1)
(2) m/s (3) 光在冕牌玻璃中的速度：v=3×108/1.51=1.99×108 m/s (4) 光在火石玻璃中的速度：v=3×108/1.65=1.82×108 m/s (5) 光在加拿大树胶中的速度：v=3×108/1.526=1.97×108 m/s (6) 光在金刚石中的速度：v=3×108/2.417=1.24×108 m/s ＊背景资料：最初用于制造镜头的玻璃，就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩，形状类似“冠”，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。那时候的玻璃极不均匀，多泡沫。除了冕牌玻璃外还有另一种含铅量较多的燧石玻璃（也称火石玻璃）。 3．一物体经针孔相机在屏上成像的大小为60mm ，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm ，求屏到针孔的初始距离。 解： 706050=+l l ? l =300mm 6 57l
4．一厚度为200mm 的平行平板玻璃(设n=1.5)，下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少? 解：本题是关于全反射条件的问题。若要在玻璃板上方看不到金属片，则纸片最小尺寸应能够挡住金属片边缘光线达到全反射的位置。 (1) 求α角：nsin α=n ’sin90 ? 1.5sin α=1 α=41.81? (2) 求厚度为h 、α=41.81?所对应的宽度l ： l =htg α=200×tg41.81?=179mm (3) 纸片最小直径：d min =d 金属片＋2l=1+179×2=359mm 5．试分析当光从光疏介质进入光密介质时，发生全反射的可能性。 6．证明光线通过平行玻璃平板时，出射光线与入射光线平行。 7．如图1-15所示，光线入射到一楔形光学元件上。已知楔角为α，折射率为n ，求光线经过该楔形光学元件后的偏角δ。 α 90h
哈工大光电技术基础及应用大作业
《光电技术基础及应用》大作业 （2015年春季学期） 题目激光测距原理及军事应用 姓名崔晓蒙 学号1110811005 班级1108110班 专业机械设计制造及其自动化 报告提交日期2015年4月23日 哈尔滨工业大学
大作业要求 1.请根据课堂布置的4道大作业题，任选其一，题目自拟，拒绝雷 同和抄袭； 2.大作业最好包含自己的心得、体会或意见、建议等； 3.大作业统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 4.正文格式：小四号字体，行距为1.25倍行距； 5.图表规范，参考文献不少于8篇； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.大作业需同时提交打印稿和2003word电子文档予以存档，电子文 档由班长收齐，统一发送至：j_jyq@https://www.wendangku.net/doc/8114292829.html,； 8.此页不得删除。 评语： 成绩（20分）：教师签名： 2015年5月25日
《激光测距原理及军事应用》 摘要：本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距光源，并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。 关键词：激光测距，激光光源，军事应用 1.概述 1960年一种神奇的光诞生了，它就是激光。激光的英文名称是Laser，取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。由于激光在亮度、方向性、单色性以及相干性等方面都有不俗的特点，它一出现就吸引了众多科学工作者的目光，并被迅速地被应用在工业生产方面、国防军工方面、房地产业、各级科研机构、工程、防盗安全等各个行业各个领域：激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。有关于激光的研究与生产制造也如火如荼地开展了起来。 激光与普通光源所发出的光相比，有显著的区别，形成差别的主要原因在于激光是利用受激辐射原理和激光腔滤波效应。而这些本质性的成因使激光具有一些独特的特点： 1.激光的亮度高。固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr这是因为激光虽然功率有限，但是由于光束极小，于是具有极高的功率密度，所以激光的亮度一般都大于我们所见所有光（包括可见光中的强者：太阳光），这也是激光可用于星际测量的根本原因所在； 2.激光的单色性好。这是因为激光的光谱频率组成单一。 3.激光的方向性好。激光具有非常小的光束发散角，经过长距离的飞行以后仍然能够保持直线传输； 4.激光的相干性好。我们通常所见到的可见光是非相干光，激光可以做到他们都做不到的事情，比如说切割钢材。 在测距领域，激光的作用更是不容忽视，可以这样说，激光测距是激光应用最早的领域（1960年产生，1962年即被应用于地球与月球间距离的测量）。测量的精确度和分辨率高、抗干扰能力强，体积小同时重量轻的激光测距仪受到了大多数有测距需求的企业、机构或个人的青睐，其市场需求空间大，应用领域广行业需求多，并且起着日益重要的作用。 激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960年第一台激光器--红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其
光学作业题解
D 光学作业解 5、21 在双缝干涉实验中,两缝间距为0、30mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1、20m 的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹的距离为22、78mm 。问所用的波长为多少？就是什么颜色的光？ 解:(杨氏双缝干涉明暗纹的级数就是从0取起,所以两侧第5条暗纹,级数为k=4±) 杨氏双缝干涉暗纹位置:(21),0,1,2,2D x k k d λ=±+=L 2(21)xd k D λ=+ 由题意,k=4,x=11、39mm,d=0、3mm,D=1、20m,代入上式: 33 211.39100.310632.7(241) 1.20 nm λ--????==?+? 就是红光。 或:在k=4±的两条暗纹之间有9个x ?_相邻暗纹间距(明纹一样) D x d λ?= 33330.301022.7810922.781022.7810632.799 1.2D d nm d D λλ----???=?=??==? 就是红光。 5、22 在双缝干涉实验装置中,两个缝分别用n1=1、4与n2=1、7的厚度相等的玻璃片遮盖,在光屏上原来的中央明纹处,现在为第5级明纹所占据。如入射的单色光波长为600nm,求玻璃片的厚度。 解:两光路光程差:2121()r r n n d δ=-+- 在光屏中央 210r r -=,现在就是第五级明纹:21()5n n d λ-= 玻璃片的厚度:9 215560010101.7 1.4 d m n n λμ-??===-- 5、24 在折射率n 3=1、50的玻璃片上镀一层n 2=1、38的增透膜,可使波长为500nm 的光由空气垂直入射玻璃表面时尽量减少反射,则增透膜的最小厚度为多少？ 解:增透膜要求反射光相消,且反射光在膜的上下表面都存在半波损失 则有 22(21),0,1,2,2n e k k λ =+=L 取k=0,增透膜有最小厚度 9 2600100.10944 1.38e m n λ μ-?===? 5、25 用波长为500nm 的单色光垂直照射到由两块光学玻璃构成的空气劈形膜上。在观察反射光的干涉现象中,距劈形膜棱边l=1、56cm 的A 处就是从棱边算起的第四条暗纹中心。 (1)求此劈形膜的劈尖角; (2)改用600nm 的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹,A 处就是明条纹还就是暗条纹？ 解:(1)空气劈尖、暗纹条件 2(21),0,1,2,22ne k k λλ+=+=L
工程光学基础教程-习题答案(完整)
第一章 几何光学基本定律 1. 已知真空中的光速c ＝38 10?m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解： 则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65时，v=1.82 m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s 。 2. 一物体经针孔相机在 屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： ,所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 3. 一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n =1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形的纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片的最小直径应为多少？ 2211sin sin I n I n = 66666.01 sin 2 2== n I 745356.066666.01cos 22=-=I 1mm I 1=90? n 1 n 2 200mm L I 2 x
88.178745356 .066666 .0* 200*2002===tgI x mm x L 77.35812=+= 4.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有： (2) 由（1）式和（2）式联立得到n 0 . 5. 一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实。 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决， 设凸面为第一面，凹面为第二面。 （1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式： 会聚点位于第二面后15mm 处。 （2） 将第一面镀膜，就相当于凸面镜
光学精品课程电子教案
《光学》精品课程电子教案 目录 绪论 第一章光的干涉 第二章光的衍射 第三章几何光学的基本原理 第四章光学仪器的基本原理 第五章光的偏振 第七章光的量子性 绪论返回目录
§0-1 光学的研究内容和方法 一、光学的重要性 光学是一门有悠久历史的学科，它包含着人类自古以来对光的研究的丰硕果实。光学在科学研究、工农业生产和军事上有着极为广泛的应用。 1、光的干涉：测光波波长)d r x (0 λ= ?、测极薄物体的厚度)m (μ、检查光学表面、瓦斯探测器。 2、x 射线：研究物质结构（利用光谱——光谱是研究原子的眼睛）、透视人体。 3、光学纤维：光学纤维用于通讯，容量大，保密性好；胃镜也是应用光学纤维。生产光学纤维可以说是点石成金。 4、红外技术：红外线波长大，衍射能力强，应用于各种探测系统、导弹制导，资源考察以及遥感遥控技术中。 5、激光器：材料加工、远距离测量、全息检测、医疗、育种、引发核聚变都应用激光。海湾战争中，应用激光制导、夜视仪。 6、相干光学计算机：与电子数字计算机联合，为计算机科学开拓一个新的技术领域。现正研究光集成计算机，计算速度可以提高上千倍，并代替人脑的部分功能。* 二、光学的研究内容 1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题 * 加拿大多伦多大学的科学家寻找到能“捕获”光的三维硅结构物，它能象半导体芯片控制电子一样控制光子运动。该发现为研制开发采用光来处理和存储信息的计算机芯片迈出了重要一步。光计算机的优点是芯片更小，运算速度更快。《新华文摘》2001.4
网站美工设计基础四次作业
作业一： 1. [单选题] 平面构成是从（B ）这些单个元素开始的。 A、色彩、图形 B、点、线、面 C、构图、排版 D、文字、图片 2．[单选题] 在几何学上，点只有位置，没有（B ） A、色彩 B、大小和形状 C、空间 D、长度 3．[单选题] （B ）是平面构成中最基本的单位元素。 A、点 B、基本形 C、线 D、骨格 4. [单选题] 重复构成是指以一个基本形为主体，在骨格内（B ）排列，排列可做方向、位置及大小等变化。 A、随意 B、重复 C、倾斜 D、并列 5. [单选题] 平时说的“万绿丛中一点红”、“鹤立鸡群”等指的是（A ）现象。 A、特异 B、重复 C、分割 D、自然 6. [单选题] 渐变构成指的是基本形或骨格有规律的（）地变化。 A、渐次 B、倾斜 C、重复 D、排列 7. [单选题] 光是指发光体释放出的射线，即（ A） A、光线 B、色彩 C、色光 D、辐射 8. [单选题] 自然界中，任何客观物象色彩关系的形成都具备光源的照射、物体的反射和环境的折射3个基本因素，即光源色、固有色、（C ）。 A、太阳光 B、人造光 C、环境色 D、对比色 9. [单选题] 明度是指色彩的明暗程度或深浅程度，以光源色来说可以称为（C ） A、深度 B、浅度 C、明暗度 D、发光度 10. [单选题]
同类色是指在色相环中任意（C ）左右的两种以上的颜色。 A、130° B、180° C、15° D、45° 作业二 1．[判断题] 光线与色彩是相互依存的，光是前提，色是结果，没有光也会有色彩。（×）2. [判断题] 固有色不是一个非常准确的概念，因为物体本身并不存在恒定的色彩。（∨）3. [判断题] 光线微弱时物体的固有色变得暗淡模糊。（∨） 4. [判断题] 在可见光谱中红、橙、黄、绿、青、蓝、紫是最纯的颜色。（∨） 5. [判断题] 同种色是指在色相环中任意一种颜色自身产生相同明度的变化的颜色。（∨）6. [判断题] 在平面构成的学习中，可以不考虑设计的具体应用，而把注意力集中于形 式的创造。（∨） 7. [判断题] 平面构成中的重复、特异、对称等方法都可应用到标志设计中。（∨） 8. [判断题] 平面构成中的点是相对而言的，一般来说，点越大，点的感觉越强。（×）9. [判断题] CorelDRAW软件中，按住Ctrl+Alt键后拖动鼠标，可绘制出以鼠标单击点 为中心的正方形边界的网格。（×） 10. [判断题] 矢量图形与分辨率无关，可以将它缩放到任意大小都不会影响其清晰度。（∨） 作业三 1. [单选题] 骨格决定了基本形在构图中（A ）。 A、彼此的关系 B、大小 C、空间 D、形状 2. [单选题] 特异构成指在有规律的形态中，出现一个或几个（ A）的元素。 A、变异 B、相同 C、重复 D、渐变
工程光学第三版课后答案1分解
第一章 2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的 光速。 解： 则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。 3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向 不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ， 所以纸片最小直径为358.77mm 。 8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：
三片式物镜设计+Zemax文件截图-北交大工程光学设计作业
三片式物镜的设计 小组成员： 执笔人：
1.设计任务的具体指标及其要求 35mm相机胶片50mm焦距F/3.5 玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm 空气间隔最小2mm 可见光波段光阑位于中间透镜各透镜所用材料SK4---F2----SK4 2.入瞳直径的设定 点击Gen打开General窗口，在General系统通用数据对话框中设置孔径。在孔径类型中选择Image Space F/#，并根据设计要求在Aperture Value中输入3.5.
3.视场的设定 由于使用35mm相机胶片，其规格尺寸为36mm*24mm，Zemax中一般使用圆形像面，因此该矩形像面的外接圆半径经计算为21.7mm，0.707像高的视场高度为15.3mm。 点击Fie打开Field Data窗口，设置三个视场分别为0mm、15.3mm、21.7mm。
4.工作波长的设定 选择可见光波段，点击Wav按钮，设置Select-F，d，C（Visible），自动输入三个特征波长。
5.评价函数的选择 执行命令Editors----Mreit Function打开Mreit Function Editor编辑窗口，在Mreit Function Editor编辑窗口中执行命令Tools---Default Merit Function，打开默认评价函数对话窗口，选择RMS---Spot Radius--Centroid评价方法，并将厚度边界条件设置为玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm，空气间隔最小2mm。
6.系统的透镜参数设定 在Lens Data Editor中输入部分初始结构，设置中间透镜为光阑，设置各透镜所用玻璃材料类型。 因为此时的焦距为49.7684
光纤传感器-精品课程——传感器与检测技术
第9章 光纤传感器 光纤传感器是20世纪70年代中期迅速发展起来的一种新型传感器，它是光纤和光通信技术迅速发展的产物。它以光学测量为基础，把被测量的变量状态转换为可测的光信号；但与常规传感器把被测量的变量状态转变为可测的电信号不同。光纤传感器作为一个新的技术领域，将不断改变传感器的面貌，并在各个领域获得广泛应用。 光纤传感器与常规的传感器相比，具有如下的优点： ①抗电磁干扰能力强。由于光纤传感器利用光传输信息，而光纤是电绝缘、耐腐蚀的，因此它不易受周围电磁场的干扰；而且电磁干扰噪声的频率与光波频率相比较低，对光波无干扰；此外，光波易于屏蔽，所以外界的干扰也很难进入光纤中。 ②灵敏度高。很多光纤传感器都优于同类常规传感器，有的甚至高出几个数量级。 ③电绝缘性能好。光导纤维一般是用石英玻璃制作的，具有80kV/20cm耐高压特性。 ④重量轻，体积小，光纤直径仅有几十微米至几百微米。即使加上各种防护材料制成的光缆，也比普通电缆细而轻。所以，光纤柔软、可绕性好，可深入机器内部或人体弯曲的内脏进行检测，也能使光能沿需要的途径传输。 ⑤适于遥控。可利用现有的光能技术组成遥测网。 ⑥耐腐蚀，耐高温。 因此，光纤传感器可广泛应用于位移、速度、加速度、压力、温度、液位、流量、水声、电声、磁场、放射性射线等物理量的测量。 光纤传感器种类繁多，应用范围极广，发展极为迅速。到目前为止，已相继研制出六七十种不同类型的光纤传感器。本章选择其中典型的几种加以简要的介绍。 9.1 光纤传感器的原理结构及种类 9.1.1 光纤传感器的原理 光纤传感器的构成示意图如图9.1所示。它由光发送器、敏感元件、光接收器、信号处理系统及光导纤维等主要部分所组成。由光发送器发出的光，经光纤引导到调制区，被测参数通过敏感元件的作用，使光学性质（如光强、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调制光，再经光纤送到光接收器，经过信号处理系统处理而获得测量结果。在检测过程中，用光作为敏感信息的载体，用光导纤维作为传输光信息的媒质。 由图9.1可知，光纤传感系统的基本原理是：光纤中光波参数（如光强、频率、波长、相位以及偏振态等）随外界被测参数的变化而变化，所以，可通过检测光纤中光波参数的变化以达到检测外界被测物理量的目的。
全部光学作业解答
第一章 习题1 1、物点A 经平面镜成像像点A ＇，A 和A ＇是一对共轭等光程点吗？ 答：A 和A ＇是一对共轭等光程点 2、在什么条件下附图中的折射球面起会聚作用，在什么条件下起发散作用？ (a) (b) 解: r n n n f -''=' (a ) ∵ r > 0 , ∴ 当 n' > n 时，0>'f ，会聚；当 n' < n 时，0<'f ,发散。 (b )∵ r < 0 , ∴ 当 n' > n 时，0<'f ，发散; 当 n' < n 时，0>'f ，会聚。 3、顶角α很小的棱镜，常称为光楔；n 是光楔的折射率。证明光楔使垂直入射的光线产生偏向角δ = (n ?1) α，δ是指入射光经两折射面折射后，出射光线与入射光线之间的夹角。 证法一： 由折射定律 n sin i 1=n 0sin i 2 ， i 1、 i 2 很小， 则 11sin i i ≈ ， 22sin i i ≈ 由几何关系：α=1i ，即2i n =α ∴ αααδ)1(12-=-=-=n n i i 证法二：由几何关系：α=1i δαδ+=+=12i i 由折射定律 n sin i 1=n 0sin i 2 ∵ i 1、 i 2 很小，α=≈11sin i i , 22sin i i ≈， 且 10≈n 1
则有 δαα+=n ，∴ αααδ)1(-=-=n n 4、若空气中一均匀球形透明体能将平行光束会聚于其背面顶点上，此透明体的折射率应等于多少？ 解：设球形透明体的半径为r ，其折射率为n ′已知r p p n 2 , , 1='-∞== 根据单球面折射成像公式 r n n p n p n -'= -'' 得：r n r n 12-'=' ∴ 2='n 5、试证明：一束平行光相继经过几个平行分界面的多层介质折射时，出射光线的方向只与入射光的方向及入射空间和出射空间介质的折射率有关，与中间各层介质无关。 证明：∵ 0011sin sin i n i n = 1122sin sin i n i n = 2233sin sin i n i n = ┇ 2211sin sin ----=k k k k i n i n 11sin sin --=k k k k i n i n ∴ 00sin sin i n i n k k = 即 k k n i n i /)sin (sin 00=，命题成立。 6、照相机的物镜是焦距为12cm 的薄透镜，底片距透镜最大距离为20cm ，拍摄物镜前15cm 处的景物，要在物镜上贴加一个多大焦距的薄透镜？ 解：已知 cm p cm p cm f f 20 , 15 , 122 111='-==-=' 21 p p ='，求?22=-='f f cm p f p p p f p f 60 1 11 11 111 1111='?'=-'?=+'' cm p p f p p p f p f 60 , 1 11 11 2222 2222='='=-'?=+''且 则有 cm p p p p p p p p f 302060206021212 2222=-?='-'''='-'=' n k
光学教案-石河子大学课程设计评比
石河子大学 课程教学设计 课程名称:光学 授课班级:物理学2013（1）班 任课教师:王锐 职称:副教授 理 学院 物理 系（部） 理论物理 教研室
《光学》课程教学设计汇编总目录 Part I :教学大纲 (2) Part II：教学设计 (6) 《光学》课程教学大纲中，本课程的教学内容共8章，此次教学设计的10个节段分别选自作为主要章节的第1、2、3、4、5这五章。 1. 光程和光程差 (6) 选自第一章：光的干涉/第三节：光程和光程差 2. 迈克尔逊干涉仪 (8) 选自第一章：光的干涉/第六节：迈克尔逊干涉仪 3. 惠更斯-菲涅耳原理 (10) 选自第二章：光的衍射/第一节：惠更斯-菲涅耳原理 4. 菲涅耳圆孔衍射 (12) 选自第二章：光的衍射/第二节：菲涅耳衍射 5. 单缝衍射图样的光强分布 (14) 选自第二章：光的衍射/第三节：夫琅禾费单缝衍射 6. 几何光学的基本概念与费马原理 (16) 选自第三章：几何光学的基本原理/第一节：几何光学的基本概念与费马原理 7. 近轴光在单球面上的成像 (18) 选自第三章：几何光学的基本原理/第三节：球面反射和折射 8. 近轴条件下的薄透镜成像公式 (20) 选自第三章：几何光学的基本原理/第四节：薄透镜 9. 人的眼睛 (22) 选自第四章：光学仪器的基本原理/第一节：人的眼睛 10.双折射现象 (24) 选自第五章：光的偏振/第三节：光通过单轴晶体时的双折射现象
《光学》课程教学大纲 课程英文名称：Optics 课程编码：Z119252 总学分：3.5 总学时：56 理论学时：56 实验学时：0 课程性质：学科基础必修课开课单位：理学院 大纲制定者：王锐大纲审定者：孙茂珠审定日期：2014.10 课程简介： 光学是研究光的传播规律和光与物质的相互作用的科学，因此本课程是一门实践性比较强的学科基础必修课，主要讲授几何光学和物理光学方面的基本理论、基本方法和典型光学系统实例及其应用，是光学系统设计和光学测量技术的基础。 一、课程的地位与作用 本课程是应用物理学与物理学（师范类）专业的学科基础必修课程。通过本课程的学习，学生应能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学方面等研究打下坚实的基础。 光学是普通物理学的一个重要组成部分，是研究光的本性、光的传播和光与物质的相互作用的基础科学，它和原子物理、电动力学、量子力学等后继课有密切的关系。激光的出现和发展，使光学的研究进入到一个崭新的阶段。它与现代科学技术有密切联系。光学的发展过程也是人们认识客观世界的一个重要组成部分，它有助于培养学生的辩证唯物主义世界观。 二、课程的教学目标与基本要求 1. 教学目标 通过本课程的教学，应使学生具备以下能力：（1）掌握几何光学的基础理论和典型的光学成像系统，掌握几何光学中的数学处理方法，能用几何光学的内容分析实际应用中的成像问题。（2）系统掌握物理光学的干涉、衍射和偏振理论，掌握物理光学的研究方法。（3）掌握光的干涉、衍射、偏振技术在光学测量中的应用。（4）了解现代光学的基本概念和基础理论。 2. 基本要求 通过光学课程理论教学，要求学生掌握光学中的基本概念、基本原理、方法，并具有分析问题、解决问题的能力，熟悉光学的研究方法，了解光学的前沿及在相关学科领域的应用，提高学生的创新精神和科学研究能力，促进学生的全面发展。 教师授课教学手段主要采用多媒体技术；教学方法采用讲授法、演示法、讨论法、练习法等多种方法相结合。本课程以课堂讲授为主，课堂采用多媒体教学(ppt、flash、视频等)、启发式教学，加强演示实验。课下师生讨论（答疑、辅导、演示实验等）。安排部分内容让学生自学，对自学内容，应布置讨论及思考
现代光学设计作业
现代光学设计——结课总结 光学工程一班陈江坤 学号2120100556
一、掌握采用常用评价指标评价光学系统成像质量的方法，对几何像差和垂轴像差进行分类和总结。 像质评价方法 一、几何像差曲线 1、球差曲线： 球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差），使用这个曲线图，一要注意球 差的大小，二要注意曲线的形状特别是代表几种色光的几条曲线之间的分开程度，如果单 根曲线还可以，但是曲线间距离很大，说明系统的位置色差很严重。 2、轴外细光束像差曲线 这一般是由两个曲线图构成。图中左边的是像散场曲曲线，右边的是畸变，不同颜色 表示不同色光，T和S分别表示子午和弧矢量，同色的T和S间的距离表示像散的大小，纵坐标为视场，左图横坐标是场曲，右图是畸变的百分比值，左图中几种不同色曲线间距 是放大色差值。
3、横向特性曲线（子午垂轴像差曲线）： 不同视场的子午垂轴像差曲线，纵坐标EY代表像差大小，横坐标PY代表入瞳大小，每一条曲线代表一个视场的子午光束在像面上的聚交情况。理想的成像效果应当是曲线和横轴重合，所有孔径的光线对都在一点成像。纵坐标上对应的区间就是子午光束在理想像面上的最大弥散斑范围。这个数值和点列图中的GEO尺寸一致，GEO尺寸就是横向特性曲线中该视场三个光波中弥散最大的那个半径。其中主光线用于描述单色像差情况；三个波长曲线用于描述垂轴色差情况。横向像差特性曲线图表示了视场角由小到大时垂轴像差曲线的变化，从中可以看出子午垂轴像差随视场变化规律。子午垂轴像差曲线的形状当然是子午像差：细光束子午场曲、子午球差和子午彗差决定的，因此曲线形状和像差数量的对应关系经常在像差校正中用到。根据像差曲线可以判断出要改善系统的成像质量，就必须改变曲线的形状和位置，即改变三种子午像差的数量。 将子午光线对a、b作连线，该连线的斜率m = (Ya-Yb)/2h 与宽光束子午场曲X’T 成正比。口径改变时，连线斜率变化表示宽光束子午场曲也随着变化。当口径减小趋于0时，连线成了坐标原点(对应主光线)的切线，切线的斜率和细光束子午场曲x’t相对应。子午光线对连线的斜率与原点切线斜率之间的差和子午球差(X’T –x’t)成正比，两个斜率夹角越大，子午球差越大。即：宽光束子午场曲与细光束子午场曲的差和子午球差成正比。当宽光束子午场曲与细光束子午场曲的符号由同号变成异号时表明子午球差加大。子午光线对连线和纵坐标交点的高度等于(Ya +Yb)/2，是子午彗差K’T。不同波长子午光线对连线和纵坐标交点之差表示两种不同波长光之间的“色彗差”。彗差是与孔径和视场都有关的一个像差，主要反映了经过光学系统后与主光线原对称的光线对不再与主光线对称的情形，能量上反映了对于中心点的不对称，也就是“彗尾现象”。 至于色差情况，三个波长的横向特性曲线差值就反映了轴外点垂轴色差的情况。横向特性曲线充分反映了轴外像点的成像质量和随入瞳孔径、视场大小的变化规律。在光学设计过程中，我们需要仔细的分析这些像差中那一个占据主要地位以及采取相应的措施，达到像差校正和像差平衡的目的。 弧矢像差的分析方法与子午像差分析方法相同。 对应轴上点，只有两种像差需要分析，即：轴向球差和轴向色差。“轴上点像差特性曲线（longitudinal aberration）”，通过对于轴上点球差、轴向色差的描述，综合的反映了轴上点成像质量；“场曲和畸变特性曲线”，描述了系统的子午场曲、弧矢场曲、色散、畸变等像差参数；“横向色差特性曲线”，描述了系统垂轴色差随着视场变化的规律。 二、点列图 由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图。，点列图是在现代光学设计中最常用的评价方法之一。
光学作业习题及解答
光学作业习题及解答 12-9. 在干涉实验中，两缝为0.6nm ，照亮狭缝S 的光源是汞弧灯加上绿色滤光片。在2.5m 远处的屏幕上出现干涉条纹，测得相邻两明条纹中心距离为2.27mm 。试计算入射光的波长。如果所用仪器只能测量△x ≥5m m 的距离，则对此双缝的间距d 有何要求？ 解：根据双缝实验相邻条纹中心距离间距：d D x λ= ?，可知，入射光波长： 545nm m 106.05 .21027.233 =???=?=--d D x λ 如果所用仪器只能测量△x ≥5mm 的距离，则对此双缝的间距d 应进一步减小， 由d D x λ=?≥5mm ，可得：mm 2725.0m 105105455.23 9 =???≤?= ---x D d λ 12-11. 用很薄的云母片（n ＝1.58）覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏幕上的零级明条纹移到原来的第七级条纹的位置上。如果入射光波长为550nm ，试问此云母片的厚度为什么?（假设光通过云母片时不考虑折射引起的光线偏折。） 解：由于插入的云母片，使到屏幕上点的两光线的光程差发生变化，这附加产生的光程差使零级明条纹移到原来第七级条纹的位置。 如图，覆盖云母片前， O 点处是零级明纹位置， 有：012o =-=r r δ 光线在其中的偏折，设其厚度为e ， 覆盖云母片后，零级明条纹下移，O 点处成为第七级明条纹的位置，有：λδ7o =' 即： λ7)1()1()(])[(1212=-=-+-=-+-e n e n r r r ne e r 所以云母片厚度为：31064.61 7-?=-= n e λ mm 12-15. 白光垂直照射在空气中厚度为0.40um 的玻璃片上，玻璃的折射率为1.50，试问在可见光范围内（λ＝400—700nm ），哪些波长的光在反射中增强？哪些波长的光在透射中增强? 12-11题 图