物理光学期末复习总结
物理光学期末复习总结
名词解释：
全反射：光从光密射向光疏， 且入射角大于临界角时，光线全部返回光密介质中的现象。
折射定律： ①折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内。
②折射角的正弦与入射角的正弦之比与
入射角大小无关，仅由两种介质的性质决
sin I ' n
定。
sin I n'
瑞利判据： ①两个波长的亮纹只有当他们的合强度曲线中央极小值低于两边极大值的 81% 时才能分辨。
②把一个点物衍射图样的中央极大与近旁
另一点物衍射图样的第一极小重合，作
为光学系统的分辨极限，并认为此时系
统恰好可以分辨开两物点。
干涉：在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的
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振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形
成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象。
衍射：当入射光波波面受到限制之后，将会背离原来的几何传播路径，并呈现光强不均匀分布的现象。
倏逝波： 当发生全发射现象时，在第二介质表面流动的光波。
光拍现象： 一种光强随时间时大时小变化的现象。
相干光束会聚角： 到达干涉场上某点的两条相干光线间的夹角。
干涉孔径角： 到达干涉场某点的两条相干光线从实际光源发出时的夹角。
缺级现象： 当干涉因子的某级主极大值刚好与衍射因子的某级极小值重合， 这些极大值就被调制为零，对应级次的主极大值就消失了，这一现象叫缺级现象。
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11 坡印亭矢量（辐射强度矢量） ：单位时间内通过垂直
于传播方向的单位面积内电磁能量的大小。
12 相干长度： 对光谱宽度 的光源而言，能够发生干
涉的最大光程差。
13 发光强度（Ⅰ）：辐射强度矢量的时间平均值
14 全偏振现象： 当入射光为自然光且入射角满足
1 2 2 ， P 0 ，即反射光中只有 S 波，
没有 P 波，发生全偏振现象。
15 布儒斯特角： 发生全偏振现象时的入射角，记为 B ，
n2
tan B 。
马吕斯定律： 从起偏器出射的光通过一检偏器，则透过两偏振器后的光强 I 随两器件透光轴的夹角 而
变化，即 I I 0 cos2
双折射： 一束光射入各项异性介质中分成两束的现象。
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光栅的色分辨本领： 指可分辨两个波长差很小的谱
线的能力。
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自由光谱范围： 光栅能够分辨的最大波长差s r
衍射光栅： 能对入射光波的振幅或相位进行空间周期性调制，或对振幅和相位同时进行空间周期性调制的光学原件。
光源的临界角： 当条纹对比度刚好下降为 0 时的光源宽度 bc
光源的许可宽度： 一般认为，当光源宽度不超过临界宽度的 14 时，对比度 k 仍是很好
的（ k 0.9 ），此时的光源宽度就叫光源的许可宽度。
晶面的主平面 ：把光线在晶体中的传播方向与光轴组成的平面。
O 主平面： O 光与晶体光轴组成的
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平面
主平面： e 光与晶体光轴组成的平
面
晶体的主截面： 光轴和晶面法线组成的面。
线色散： 聚焦物镜焦面上相差单位波长的两条谱线分开的距离。
角色散： 相差单位波长的两条谱线通过光栅分开的角度。
光学成像系统的分辨率 :刚刚能分辨开两个靠近的点物或物体细节的能力。
晶体的光轴： 当光在晶体中沿光轴方向传播时不产生双折射现象，与此方向平行的任何直线。
标准具的自由光谱范围： 标准具能测量的最大波长
2
差 s,r
2h
反射定律： ①反射光线位于由入射光线和法线所决
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定的平面内。
②反射光线和入射光线位于法线两侧， 且 反射角与入射角的绝对值相等， 符号相反，即 I'' I
相速度： 等相面的传播速度
群速度： 合成波振幅恒定点的移动速度。
横向相干宽度：当光源宽度等于临界宽度时， 通过 S1 ， S2 两点的光不能发生干涉，则称此时
S1 ， S2 间的距离为横向相干宽度。
空间相干性： 若通过光波场横向方向上两点的光在空间相遇时能发生干涉，则称通过空间这两点的光具有空间相干性。
时间相干性：若同一光源在相干时间t 内不同时刻发出的光，经过不同的路径相遇时能够产生干涉的性质。
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相干时间： 光通过相干长度所需的时间。
条纹相位差半宽度： 条纹中强度等于峰值强度一半
2 1
的两点间的相位差，
条纹精细度： 相邻条纹相位差与条纹相位差锐度的
比值，S R
1 R
二向色性： 某些各向异性的晶体对不同振动方向的偏振光有不同的吸引系数的特性。二向
色性还与波长有关，波长不同其吸收也不同。此外，一些各向同性介质在受到外界作用时也会产生各向异性的特征。
40. 条纹对比度 / 可见度： k
0 k 1
I max I min
I max I min
简答：
用电磁理论说明日常生活中的金属为什么都是不透明的？
答：光在金属中的透射深度非常小，只有几个纳米，也就是光只能穿透几个纳米的金属薄层，而日常生活
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中的金属即使是金属薄片也有零点几个纳米，比其
透射深度大很多，所以光不能从日常生活中的金属
透过，因此日常生活中的金属都是不透明的。
电磁场波动方程的数学表达式？
2 uv
1
2
uv
2 uv
1
uv
答:
E
0
B
0
E
V 2
t 2
B
V 2
t 2
平面波、球面波、柱面波的一般式？
答：平面波： 复数形式
余弦形式
uv
v v
uv i k r wt
E
Ae
uv uv v v
E A cos k r wt
uv
v v
复振幅形式 E A
ei k r
球面波： 复数形式
余弦形式
uv
v v
wt
i k r
E
A e
r
uv
A cos
v
v
E
k
r wt
r
复振幅形式 E
v v
A ei k r
r
柱面波： 复数形式
余弦形式
uv
A
v v
i k r wt
E
e
r
uv
A
v
v
E
cos k
r wt
r
v v
复振幅形式 E A ei k r
r
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电磁波是如何相互激发产生的？
答：变化的电场产生交变的磁场，交变的磁场产生变化的电场，从而电场、磁场相互激发，以一定的速度由近及远传播开来，形成电磁波。
原子发光特点？
答：①实际原子发光是有限大小的波列②振幅在持续时间内保持不变或变化缓慢③前后波列之间没有固定的相位关系④各个波列振动方形并不相同
金属中光波与筱逝波的异同点？
答：相同点 --- 金属中光波与筱逝波在传递过程中其振幅
是逐渐衰减的
不同点 --- 金属中光波衰减方向与传播方向相同， 从 而导致进入金属中的光能被吸收损掉了；
筱逝波的衰减方向与传播方向垂直， 不损
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耗能量，因此全反射现象发生时， 光能全
部返回到第一介质中。
驻波是如何形成的？驻波的波节和波腹的位置是否随时间而发生变化？
答：驻波由两个频率相同、振动方向相同而传播方向相反的单色光波叠加而成。
驻波的波腹、波节的位置不随时间而变（波腹为振
幅极大值 A 2a ， kz
m ，波节为振幅最小值
A 0 ，
2
2
1
，故都不随时间变化）
kz
n
平面电磁波性质？
uuv
答：①平面电磁波是横波（ K 光矢量传播方向）
uv uv uuv
② E B K ，并遵守右手螺旋定则
uv uv
③ E, B 同相位变化
各向同性均匀介质的物质方程表达式及各个物理量的意义？
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uv
uv
D ：电感强度 E：电场强度 ε：介电常
答： D
E
数
uv
uuv
B：磁感强度 H ：磁场强度 μ：磁导率
B
H
v
uv
j ：表示积分闭合回路上的传导电流密度
j
E
：电导率
微分形式的麦克斯韦方程组及各物理量的意义？
答：
uv
：哈密顿算符
D ：电感强度
D
：电荷体密度
uv
B：磁感强度
B 0
uuv
v
uv
D
H ：磁场强度
j ：传导电流密度
H
j
t
uv
Dt ：位移电流密度
uv
uv B uv
E E ：电场强度
t
分波前法和分振幅法的区别及典型代表？
答：分波前法：指对波动场取同一波面不同部分再次汇合发生干涉
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代表：杨氏干涉
分振幅发：指对于波动场取同一波面相同部分一分为
二，再次汇合发生干涉
代表： =0 的平行平板双光束干涉
常见的获取相干光波的方法？答：分波前法和分振幅法
发生干涉的条件？
答：光波的频率相同，振动方向一致，相位差恒定，光程差小于波列长度
影响干涉条纹对比度的因素？
答：①振幅比 ②光源大小 ③光源非单色性
定域条纹和非定域条纹的区别？
答：定域条纹：在定域面上能够观察到的条纹， 能量大，
难于找到
非定域条纹：由单色点光源照明所产生的光波叠加
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区域中，任何一个平面上都能产生干
涉条纹，能量少，易于找到。
用眼比用仪器更易找到条纹的原因？
答：①因为人眼有自动调焦功能，从而能把最清晰的条纹成像于视网膜上。
②因为人眼瞳孔有一定大小（ 2-8mm ），对进入人眼的光起到限制作用，相当于变向减小了光源的大小，使干涉定域增大， 进而便于找到干涉条纹。
肥皂泡为什么是彩色的、明暗相间的？
答：日光中含有不同波长的光，简单的说，单色光在射向一个薄膜时，会从薄膜的两个表面发射回来，当薄膜厚度与波长形成一定关系时，就会发生干涉，使光加强或减弱，而肥皂泡就相当与薄膜，肥皂泡厚度不均匀，所以不同波长的光在不同的地方发生干涉就能看到彩色的光。
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彩色肥皂泡在快要破裂时会变暗的原因？
答：由公式可知， 2nh cos 2 m ，在破裂时， h 为 0 ，
2
则 ，因此变暗。
2
双光束干涉与多光束干涉在条纹上的差异，哪一种个更好？
答：双光束干涉条纹的亮条纹、 暗条纹的宽度近似相等，亮暗纹过度非常平缓，不够鲜明，且对比度较差。
多光束条纹非常细，条纹明暗分辨非常清晰，且对比度非常好。
多光束干涉更好
泰曼 - 格林干涉仪和迈克尔逊干涉仪的区别？答：①泰曼 - 格林干涉仪：要求单色点光源
迈克尔逊干涉仪：用扩展光源，复色光也可以②泰曼 - 格林干涉仪：不用补偿板
迈克尔逊干涉仪：在用复色光时，补偿板必不可
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少
圆孔，圆屏菲捏尔衍射现象及圆孔的夫朗禾费衍射现象三者区别？
答：圆孔菲捏尔衍射图样是一组亮暗交替的同心圆环条纹，其中心点可亮可暗，奇数个波带是亮点，偶数个波带是暗点。
圆屏菲捏尔衍射图样是一组亮暗交替的同心圆环条纹，其中心点永远是亮点。
圆孔夫朗禾费衍射图样是同心的明暗相同非等间距圆环条纹，中心亮斑集中了绝大部分能量，中心亮斑又被称为埃里斑。
望远镜、照相物镜、显微镜的分辨率定义及相应公式？
答：望远镜的分辨率：用物方最小分辨角表示
1.22
140''
瑞利判断：0
D
D
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1.22
120''
道威判断：0
D
D
照相物 的分辨率：用像面上每毫米能分辨的直 数
来表示
D
N 1490
f '
微 的分辨率：用能分辨物方的最小 度表示
瑞利判断：
道威判断：
0.61
N A
0.5
N A
N A n sin U
惠更斯 --- 菲捏 原理？
答：波前上任何一个未受阻点可看作是一个 率与入射波相同的紫波源并 射紫波，在其后任意点的光振 所有紫波叠加的 果。
垂直入射及任意角度入射 光 方程？
答： d sini sinm
（m=0 ， 1， 2 ?）
耀光 的光 方程？
答：垂直于 个槽面2d sin r m
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垂直于光栅面 d sin2r m
产生偏振光的方法？
答：①利用折 / 反射 ②利用二向色性 ③利用光的散射
④利用双折射
波片的分类方法、作用、材料？
答:全波片：产生 2 整数倍的相位延迟，不改变入射光的偏振态。
增大应力引起的光程差值， 使干涉色随内应力变化变得灵敏
2 波片：产生 奇数倍的相位延迟，使入射的线偏振
光振动方向发生改变，可令圆偏振光改变旋向。
4 波片：产生 2 奇数倍的相位延迟，能使入射的线偏
振光变为椭圆偏振光。若入射线偏振光的
光矢量与波片快（慢）轴成 45 °时，将得
到圆偏振光。
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材料：云母
自然光获取圆偏振光振动方向的方法？
答：当取入射线偏振光与 X 轴夹角为 45o 时，出射的为
圆偏振光。
测定线偏振光振动方向的方法？
答：若被检光是线偏振光，当它通过透光轴方向已知的检偏器时，应该观察到透射光强随检偏器透光轴方向旋转而变化的现象，并且在某个位置上透射光强为零，即出现消光位置。
在检偏器 A 之前将 2 波片放成半视场，调整波片的
快慢轴方向，令视场均匀一片，则此时的快慢轴方
向就是线偏振光的振动方向。
椭圆偏振光（或圆偏振光）的旋向如何判定？
答：①对着光的传播方向看，若合矢量末端的轨迹顺时针旋转右旋，逆时针左旋。
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② 判定法： sin 0 左旋（ 一二象限）
sin 0 右旋（ 三四象限）
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