光学原理复习(13级).doc

解释概念 1.高斯光束的准直距离 答：一般认为基模高斯光束在瑞利长度 范围内是近似平行的，因此也把瑞利距离长度称为准直距离。 2.相速度和群速度 答：a.等相面沿其法线向前推进的速度——相速度 b.等幅平面的传播速度，这个速度称为群速度。 3.左旋圆偏振光 答：满足，Ey比Ex 的相位落后π/2，sin δ 0 ，称为左旋圆偏振光。 4.倏逝波 答：全反射时，光波不是绝对地在界面上被全部返回第一介质，而是透入第二介质大约一个波长的深度，并沿着界面流过波长量级距离后重新返回第一介质，再沿反射方向射出。这个沿第二介质表面流动的波就称为倏逝波。 5.电磁波的能量密度和能流密度 答：a.能量密度是单位体积内电磁场的能量。 b.能流密度是单位时间内垂直通过单位面积的电磁能。 6.等倾干涉和等厚干涉 答：a.凡入射角（倾角）相同的光，形成同一干涉条纹。因此把这种干涉称为等倾干涉。 b.等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹．薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉． 8.空间频谱 答：傅氏变换F(fx, fy) 也称为f( x , y) 的空间频率谱，简称空间频谱。 9.受挫全反射 答：对介质2中透射场的任何干扰都会直接影响全反射光的强弱。 10.负折射率介质 答：电场、磁场和波矢三者之间构成左手关系的非常规材料（也就是折射率为负的材料），现在也称为左手材料（left-handed materials ，简称LHM ) ，或负折射率介质。 11.非定域干涉 答：在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条纹， 只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这种在整个光波叠加区内，随处可见干涉条纹的干涉， 称为非定域干涉。 12.相干长度 答：波长宽度为Δλ的光源，能够产生干涉条纹的最大光程差，称为相干长度。 13.驻波 答：两个频率相同，振动方向相同而传播方向相反的相干光波，在同一直线上沿相反方向传播时，叠加而形成的波就叫做驻波。 二．简答题 1,.简述菲涅尔棱镜的工作原理 答：利用全反射时的相位变化特性，选取适当的折射率n和入射角可以得到反射光中s和p分量特定的相位差，从而改变入射光的偏振状态。 2.两相干光束强度悬殊时为什么观察不到清晰的干涉图样 答：定义干涉条纹可见度(对比度) 为： ,当两相干光束强度悬殊时， 几乎等于 ，V接近于零，所以观察不到清晰的干涉图样。 3.光的偏振态有哪些表示方法 答：1、三角函数表示法，2、琼斯矢量表示法 3、斯托克斯矢量表示法4、邦加球表示法。 4.关于光的空间相干性问题中，光源的临界宽度和许可宽度是如何定义的 答：使干涉条纹可见度为零的光源宽度称为临界宽度。一般认为，光源宽度不超过临界宽度的1/4时， V=0.9，条纹的可见度尚可。这时的光源宽度称为允许宽度。 5.用单色球面波照射单缝衍射实验装置能否观察到夫琅禾费衍射？为什么？ 答：不能。因为要发生夫琅禾费衍射，单缝距光源和接受屏均为无限远或者接近于无限远，即入射波和衍射波都要是平面波，对于球面波，只能发生菲涅尔衍射，不能发生夫琅禾费衍射。 6.何谓光的时间相干性和空间相干性 答：光的时间相干性是指光源单色性对干涉条纹可见度的影响，实际光源包含有一定的光谱宽度Δλ，每一种波长的光都生成各自的一组干涉条纹，各组条纹除零级外，均有位移，相对位移量随光程差Δ的增大而增大，则条纹可见度随着光程差的增大而下降，最后降为零。光的空间相干性是指光源实际大小对干涉条纹可见度的影响，有一定大小的光源看作是由许多个点光源组成的，每个点光源都将通过干涉系统在干涉场中产生各自的一组干涉条纹，这些干涉条纹之间有位移，干涉场中的总光强分布为各条纹强度的总和，暗条纹的强度不为零，可见度下降。 7.试列举出你认为光具有波动性的实验 答：干涉：1、杨氏双缝实验2、牛顿环实验3、迈克尔孙干涉仪4、法布里-珀罗干涉仪。衍射：1、夫琅禾费衍射实验2、菲涅耳衍射实验 8.迈克尔逊干涉仪的双光束干涉图样和法布里波罗干涉仪的干涉图样有何异同？ 答：同：都是内疏外密的同心圆环。异：法布里-珀罗干涉仪的分辨本领比迈克尔孙干涉仪的分辨本领强。 惠更斯—菲涅尔原理的内容是什么？ 答：惠更斯原理：波前（波阵面）上的每一点都可以看做是一个次级扰动中心，发出球面子波；在后一时刻这些子波的包络面就是新的波前。菲涅耳在惠更斯原理上补充“子波相干叠加”的原理称为惠更斯—菲涅尔原理。 10、如果玻璃平板是由两部分组成（冕牌玻璃和火石玻璃），如图所示，平凸透镜由冕牌玻璃制成，而透镜与玻璃板之间的空间充满二硫化碳（），这时牛顿环是什么形状？为什么？ 答：中心是亮纹，明暗相间的同心圆环。当竖直光线从光疏介质射向光密介质，反射光振动相对于入射光