大学物理通用教程 习题解答 光学.pdfVIP

未知驱动探索，专注成就专业

大学物理通用教程习题解答光学

1.引言

光学是物理学中非常重要的一个分支，主要研究光的传播、

反射、折射、干涉、衍射等现象。在大学物理课程中，光学是

必修的内容之一。本文将为大家提供一些习题解答，旨在帮助

学习光学的同学更好地理解光学原理和应用。

2.光的特性

Q1:什么是光的双折射现象？光的双折射现象是指光线在

某些材料中传播时会发生折射率的变化，使光线被分裂成两个

方向传播的分量。这种现象通常发生在具有非中心对称晶格结

构的材料中，如石英等。

Q2:请解释光的偏振现象。光的偏振现象是指光波中的电

场矢量在特定方向上振动的现象。光波中的电场矢量可以沿任

意方向振动，如果只能在一个方向上振动，则称为线偏振光；

如果在所有方向上振动，则称为非偏振光。

1

未知驱动探索，专注成就专业

3.光的传播和反射

Q1:什么是光的全反射现象？光的全反射是指光从光密介

质射向光疏介质的界面时，当入射角大于临界角时，光完全被

反射回光密介质，不再从界面透射到光疏介质中去。

Q2:请解释折射定律。折射定律描述了光从一种介质传播

到另一种介质时光线的弯曲现象。按照折射定律，入射光线、

折射光线和法线所在的平面相互垂直，并且入射光线的折射角

和折射光线的入射角之间满足一个简单的数学关系。

4.光的折射和透镜

Q1:什么是凸透镜和凹透镜？凸透镜是指中央较厚、边缘

较薄的透镜，可以使平行光线聚焦到一个点上；凹透镜则相反，

中央较薄、边缘较厚，会使平行光线发散。

Q2:请解释透镜的焦距。透镜的焦距是指平行光线通过透

镜后会聚或发散的距离。对于凸透镜，焦点在透镜的正面，焦

距为正值；对于凹透镜，焦点在透镜的反面，焦距为负值。

5.干涉和衍射

Q1:什么是干涉现象？干涉现象是指当两束或多束光线相

遇时，由于光波的叠加和相长干涉，产生了明暗相间的干涉条

2

未知驱动探索，专注成就专业

纹。干涉班纹的形态和颜色取决于光的频率、波长、入射光线

的角度等因素。

Q2:请解释衍射现象。衍射现象是指当光通过绕过或通过

一个障碍物时，会出现光的弯曲或扩散的现象。衍射效应可以

产生一系列的衍射图样，如单缝衍射、双缝衍射等，可以用来

研究光的波动性质。

6.光的偏振和光波的相互干涉

Q1:什么是波片？波片是一种具有特殊光学性质的光学元

件，可以调整、分离或改变光的偏振状态。常见的波片有偏振

片、半波片、四分之一波片等。

Q2:请解释马吕斯定律。马吕斯定律是光波的相干性理论，

描述了两个互相垂直的振动方向的光波相互叠加时，亮度的变

化规律。根据马吕斯定律，当两个光波的相位差为奇数倍的π

时，光强最小，为零；当相位差为偶数倍的π时，光强最大。

7.光的颜色和光谱学

Q1:什么是光谱？光谱是指将光通过光栅或等效的光学元

件进行分光，从而将光按照波长或频率进行调整的过程。光谱

通常包含连续谱、发射谱和吸收谱。

3

未知驱动探索，专注成就专业

Q2:请解释彩色条纹的形成原理。彩色条纹是指由于光在

光栅（或衍射光栅）上的衍射和干涉现象形成的具有颜色的条

纹。彩色条纹的形成原理是光的一束单色光经光栅衍射后，由

于不同波长的光有不同的干涉和衍射效应，产生的干涉条纹呈

现出不同的颜色。

8.光的偏振和光源辐射

Q1:什么是各向同性光源和偏振光源？各向同性光源是指

在所有空间方向上辐射的光强相同；偏振光源则相反，光的辐

射在某些空间方向上是偏振的，不同方向上的光强不同。

Q2:请解释光的偏振态。光的偏振态是指光波中的电场矢

量的振动方向。常见的偏振态有线偏振光、圆偏振光和椭圆偏

振光等。

9.总结

本文简要介绍了大学物理中光学的一些基本原理和应用，

并提供了一些习题解答。通过学习光学的知识，我们可以更好

地理解光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象，以及光的

偏振和光谱学。希望这些内容对你的学习有所帮助！