赵凯华光学mechanical_wave

波速

水

表

面

的

波

既

有

横

波

又

有

纵

波

一、平面简谐波的传播

横波的传播

6.2 平面简谐波(一维谐行波)相邻质元弹性力相互作用

惯性密度机械波维系传播

纵波的传播

五、平面简谐波的复数表示法

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ω??=经典理论：波函数表示实在物理量只有取实部

才有意义，但可以使计算方便量子理论：波函数本身一般就是复数

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12m υΔ=(21ξΔK x x

光学

增透膜的原理及应用陕西省安塞县安塞高级中学物理教研组贺军摘要：在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜,这种薄膜就叫增透膜。本文分别从能量守恒的角度对增透膜增加透射的原理给予定性分析；根据菲涅尔公式和折射定律对增透膜增加透射的原理给予定量解释；利用电动力学的电磁理论对增透膜增加透射的原理给予理论解释。同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。关键词：增透膜；干涉；增透膜材料；镀膜技术 1前言在日常生活中，人们对光学增透膜的理解，存在着一些模糊的观念。这些模糊的观念不仅在高中生中有，而且在大学生中也是存在的。例如，有不少人认为入射光从增透膜的上、下表面反射后形成两列反射光，因为光是以波的形式传播的，这两列反射光干涉相消，使整个反射光减弱或消失，从而使透射光增强，透射率增大。然而他们无法理解：反射回来的两列光不管是干涉相消还是干涉相长，反射光肯定是没有透射过去，因增加了一个反射面，反射回来的光应该是多了，透射过去的光应该是少了，这样的话，应当说增透膜不仅不能增透，而且要进一步减弱光的透射，怎么是增强透射呢？也有人对增透膜的属性和技术含量不甚了解，对它进行清洁时造成许多不必要的损坏。随着人类科学技术的飞速发展，增透膜的应用越来越广泛。因此，本文利用光学及其他物理学知识对增透膜原理给以全面深入的解释，同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。让人们对增透膜有一个全面深入的了解，进而排除在应用时的无知感和迷惑感。 2增透原理 2．1 定性分析光学仪器中，光学元件表面的反射，不仅影响光学元件的通光能量；而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光，影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题，通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜，目的是为了减小元件表面的反射光，这样的膜叫光学增透膜（或减反膜）。这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。一般情况下，当光入射在给定的材料的光学元件的表面时，所产生的反射光与透射光能量确定，在不考虑吸收、散射等其他因素时，反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。即满足能量守恒定律。当光学元件表面镀膜后，在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时，反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言，分配的结果使反射光的能量减小，透射光的能量增大。由此可见，增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配，分配的结果是透射光能量增大，反射光能量减小。

光学大纲

光学大纲第一章光的干涉 ★主要内容1、光的电磁理论2、波动的独立性、叠加性和相干性3、由单色波叠加所形成的干涉花样4、分波面双光束干涉5、干涉条纹的可见度、光波的时间相干性和空间相干性6、菲涅耳公式7、分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉8、分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉9、迈克耳逊干涉仪10、法布里—珀罗干涉仪、多光束干涉11、干涉现象的一些应用、牛顿圈 ★教学目的和要求掌握光波的概念、波动方程、叠加原理及其应用；熟练掌握光程、光程差的概念；理解光的相干性的有关基本概念，熟练掌握光的干涉原理和分析方法，熟练掌握薄膜干涉的原理和分析方法，熟悉干涉仪及应用。 ★学时数13学时 ★复习思考题1、试比较光波与无线电波，光子与电子的异同。2、试说明怎样利用杨氏干涉条纹来测量双缝的间距，以及怎样比较不同单色光的波长。3、为从普通光源获得空间相干性较好的光场，最简单的办法是什么？4、使用扩展光源时，怎样决定薄膜干涉的定域地点？5、什么叫相干时间和相干长度？时间相干性与单色性有何联系？普通厚度的玻璃板的两个表面为什么不能形成干涉条纹？ ★讨论题（从中选择课程论文题）1、产生干涉的相干光必须来自同一发光原子、同一次发射的光波，试解释其理由。2、影响杨氏干涉条纹清晰程度的因素有哪些？请进行详细的分析。第二章光的衍射 ★主要内容1、光的衍射现象2、惠更斯—菲涅耳原理3、菲涅耳半波带4、菲涅耳衍射（圆孔和圆屏）5、夫琅和费单缝衍射6、夫琅和费圆孔衍射7、平面衍射光栅8、晶体对伦琴射线的衍射 ★教学目的和要求理解惠更斯—菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义；能用半波带法定性分析菲涅耳圆孔衍射，了解波带片的概念；熟练掌握夫琅和费衍射，能根据光强公式分析衍射花样的特点；理解和掌握光栅方程的意义，能分析光栅的性能参数，了解光栅的应用；掌握光学仪器的分辨本领和衍射现象的基本应用。 ★学时数12学时 ★复习思考题1、为什么作费涅耳衍射时，光源和接受屏要放得那样远？为什么放近了不易看到衍射条纹？2、光在面积有限的反射面上反射时能否产生衍射现象？3、菲涅耳衍射的亮点和暗点，与夫琅禾费衍射的亮点和暗点有何不同？4、单缝的衍射光与理想的线光源的光有何不同？5、在夫氏衍射装置中，若点光源的在垂直光轴的平面里上下左右移动时，衍射图样有何变化？6、若在单缝夫琅和费衍射装置中线光源取向并不严格平行单缝，这对衍射图样有何影响？7、为什么德布罗意波的衍射实验需要用晶体作光栅？ ★讨论题（从中选择课程论文题）1、叙述光的干涉和光的衍射的共同点和区别。2、要制造一个对应于λ=5μm的焦距为10m的振幅波带片，要求焦点处光强为不放波带片时的一千倍以上，请回答：（1）如何设计这一波带片？(2)这个位相型波带片能否用于波长为λ’的光？第三章几何光学的基本原理 ★主要内容1、光线的概念2、费马原理3、单心光束，实象和虚象4、光在平

光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案下载

光学教程第三版（姚启钧著）课后题答案下载《光学教程》以物理光学和应用光学为主体内容。以下是为大家的光学教程第三版（姚启钧著），仅供大家参考! 点击此处下载???光学教程第三版（姚启钧著）课后题答案??? 本教程以物理光学和应用光学为主体内容。第1章到第3章为应用光学部分，介绍了几何光学基础知识和光在光学系统中的传播和成像特性，注意介绍了激光系统和红外系统;第4～8章为物理光学部分，讨论了光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律，光的干涉、衍射、偏振特性及光与物质的相互作用，并结合介绍了DWDM、双光子吸收、Raman放大、光学孤子等相关领域的应用和进展。第9章则专门介绍航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、瞬态光学、光学信息处理、微光学、单片光电集成等光学新技术。绪论 0.1光学的研究内容和方法 0.2光学发展简史第1章光的干涉 1.1波动的独立性、叠加性和相干性 1.2由单色波叠加所形成的干涉图样 1.3分波面双光束干涉 1.4干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性 1.5菲涅耳公式 1.6分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉

1.7分振幅薄膜干涉(二)——等厚干涉视窗与链接昆虫翅膀上的彩色 1.8迈克耳孙干涉仪 1.9法布里一珀罗干涉仪多光束干涉 1.10光的干涉应用举例牛顿环视窗与链接增透膜与高反射膜附录1.1振动叠加的三种计算方法附录1.2简谐波的表达式复振幅附录1.3菲涅耳公式的推导附录1.4额外光程差附录1.5有关法布里一珀罗干涉仪的(1-38)式的推导附录1.6有同一相位差的多光束叠加习题第2章光的衍射 2.1惠更斯一菲涅耳原理 2.2菲涅耳半波带菲涅耳衍射视窗与链接透镜与波带片的比较 2.3夫琅禾费单缝衍射 2.4夫琅禾费圆孔衍射 2.5平面衍射光栅视窗与链接光碟是一种反射光栅 2.6晶体对X射线的衍射

基础光学(赵凯华版)Chap1 Introduction

光学
2009.02~2009.06
1

教师简介
? 董建文
– – – – ? ? ? ? ? 2003年理学学士 2000-03年辅修 2003-07 光学博士 2007年助理研究员中山大学物理学系光信息中山大学信科学院计算机系光电材料与技术国家重点实验室香港科技大学物理系
办公室：南校区激光所403 Phone: (020)84111469,84037563-8403 E-email：dongjwen@https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html, Homepage: https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/dong/ Course website: http://202.116.84.117:403/
2

课程提纲（Syllabus）
1. 引言（Introduction） 2. 几何光学（Geometrical Optics） 3. 光的干涉（Interference） 4. 光的衍射（Diffraction） 5. 光的偏振（Polarization） 6. 光的吸收、散射、色散（Absorption, Scattering, Dispersion） 7. 光的量子现象（Quantum of the light） 8. 激光（Laser） 9. 现代光学进展（Progresses of Optics）
包括：全息（Holography），光子晶体与负折射率材料(Photonic crystals & Negative refraction metamaterials)，量子光学 11 (Quantum Optics)

300份物理类专业课程习题答案电子版合集

300份物理类课程习题答案电子版合集（共16页，myth920）理论力学第六版 (哈尔滨工业大学理论力学教研室著) 高等教育出版社课后答案https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=932&fromuid=9 理论力学第六版 (哈尔滨工业大学理论力学教研室编著) 高等教育出版社【khdaw】https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=461&fromuid=9 《热力学统计物理》汪志诚（第三版）高教出版社 (手抄版)习题答案【khdaw】https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=84&fromuid=9 原子物理学褚圣麟版课后答案【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=368&fromuid=9 《物理学教程》 (马文蔚著) 高等教育出版社【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=2782&fromuid=9 大学物理实验报告与部分范例陈金太厦门大学【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=2350&fromuid=9 数学物理方法第三版 (梁昆淼著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=2600&fromuid=9 《理论力学教程》周衍柏高等教育出版社完整版课后答案【khdawlxywyl】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=676&fromuid=9 固体物理 (黄昆版) 课后习题答案【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=339&fromuid=9 《光学》姚启钧第三版高等教育出版社课后答案【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=178&fromuid=9 《固体物理教程》王矜奉山东大学出版社课后答案【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=1645&fromuid=9 热力学统计物理汪志诚第三版高等教育出版课后答案【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=289&fromuid=9 《量子力学教程》周习勋课后习题答案【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=388&fromuid=9 《原子物理学》杨福家版部分答案高等教育出版社【khdaw】 https://www.360docs.net/doc/dd14079164.html,/bbs/viewthread.php?tid=1065&fromuid=9

生活中的光学

生活中的光学摘要：光是人们生活中最长见的物质之一，无处不有光的影子，每天从睡梦中醒来，我们的眼睛最先接触到的就是光。光学在人们的日常生活中有着广泛的应用，从自然光、照明、摄影到激光、光纤通信、3D电影，无一不是光学的应用。本文就光的不同性质在生活中产生的现象以及其应用做一个简要的介绍，以使大家对光学在生活中的应用有一个初步了解。关键字: 光学生活正文：光是在人们的生活中占据着重要的地位，可以说是任何事物都无法取代的，没有光，就没有这五彩缤纷的世界，世界将一片黑暗，没有了光，就不可能有现在这个世界。从古代开始，人们便对光学有了一定的了解，但是由于人们的认识所限，不可能对世界上的各种光学现象作出合理的，科学的解释。随着科技的发展，人们对光的认识也不断加深，能够合理地解释各种光学现象，并能利用光更好的为人们服务。下面我们来针对生活中的光的不同特性产生的现象来揭开生活中一些现象的神秘的面纱。 1．光的直线传播中国有句俗语叫做“未见其人，先闻其声”这正是由于光和声音的不同性质而产生的现象，光的波长较短，而声波的波长较长，根据波的衍射原理，与障碍物尺寸相差不大的波长的波可以产生明显的衍射现象，因而声音可以绕过墙壁等障碍物传播到人的耳朵里，而光却不能绕过墙壁等障碍物传播到人的眼睛里。因为光的波长较短所以衍射现象不明显，因此在宏观上可以认为光沿直线传播。光沿直线传播这一特性在生活中也得到了广泛的应用，例如射击时的瞄准，激光准直等现象。光的直线传播还形成了一些特有的现象，日食和月食的形成原理都是由于光的直线传播。具体的形成原因如下：日食是在同一直线上的太阳、月亮和地球之间，月亮把太阳光挡住，致使地球上的局部地方，即使是白天，也看不到太阳或只看到残缺的太阳，太阳完全被遮住称为日全食，遮住部分称为日偏食。而月食，是在同一直线上的地球把太阳光遮住，致使在晴朗的夜空，月亮也变得黑黑的，同样月食也分月全食和月偏食。在我国古代的时候，由于人们不了解月食的形成原因，迷信地认为发生月食是将要有大的灾难，因此古时人们把月食叫做“天狗吃月亮“，现在我们知道，日食和月食都是光的直线传播规律的一个自然而然的现象。光的直线传播还产生了小孔成像等现象，在晴朗的天气可以直观的看到树林中光线直线传播的现象。 2.光的反射光的反射在生活中也有广泛的运用，最常用的应该属于大家常见的镜子，由于光的反射，镜子可以把接收到的光反射过来，这样人就可以在镜子中看到自己的样子。由于光的反射线总是与入射线分居法线两边，且与法线夹角相同，如果把镜子的面做的不是很平整，那么在镜子中看到的像就发生拉伸或扭曲，这就是哈哈镜的原理，哈哈镜表面做的不平整，当人从镜子中看到自己的扭曲的像时会忍不住哈哈大笑，哈哈镜因此得名。汽车的后视镜也运用了光的反射原理，汽车后视镜作出凹面，后面的景物反射回人眼时就缩小了，因此可以在很小的镜面中看到后面的大面积景物。光的反射在交通工具另一应用：高速公路上的标志牌都用"回归反光膜,,制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,所以标牌上的字特别醒目.另外运用各种曲面对光的不同反射作用可以使光汇集或发散，手电

光学A课程教学大纲

《光学A》课程教学大纲课程名称：Optics 课程编号：132016 总学时数：80学时讲课学时：64学时实验学时：16学时学分：5学分先修课程：高等数学、力学、热学、电磁学教材：姚启钧原著，光学教程（第三版）.北京:高等教育出版社2002.7 参考书目：赵凯华钟锡华，光学．北京：北京大学出版社，1984.1 刘坤英范汝盐主编，光学.北京：中国科学技术出版社，1994.8 《课程内容简介》：《光学》课程内容包括：几何光学及物理光学两大部分,以物理光学为主。物理光学分波动光学和量子光学两大板块，以波动光学为主。第一章主要讲述几何光学的基本原理及基本成像仪器。波动光学中首先设置波动光学通论一章，介绍波的时空周期性及其数学描述，进而从波的叠加观点分析各种波的合成方式及其结果，从中引入偏振光的概念；最后系统讨论光在各项同性介质界面的反射与折射。然后分别以三章内容，系统而详尽的讲解光的干涉、衍射和偏振现象，说明其物理成因、数学处理方法、各种干涉、衍射图样的特征及形成条件，以及一些有关光学仪器及器件的原理和应用。第六章介绍光的吸收、色散和散射现象。第七章从经典物理处理黑体辐射时的困难入手引入光的量子性，进而介绍支持光的量子性的一系列实验，深化对光的本性的认识，并以光的波粒二象性对全书的基本观点进行总结。一、课程性质、目的和要求《光学》是为物理系本科生物理学专业学生开设的一门必修基础课。是培养物理专业人才的专业课程之一，在教学培养计划中列为主干课程。通过本课程的学习，使学生逐步掌握波动光学，几何光学及量子光学的基本原理及研究有关问题的思路和方法，在获取知识的同时，学生建立物理模型的能力、定性分析、估算与定量计算的能力，独立获取知识的能力，理论联系实际的能力获得同步提高与发展。开阔思路，激发探索和创新精神，增强适应能力，提升其科学技术的整体素养。通过本课程的学习，使学生掌握科学的学习方法和形成良好的学习习惯，养成辩证唯物主义的世界观和方法论。通过本门课程的学习，使学生系统地掌握有关光学的基本概念、基本规律和基本的计算方法，培养学生分析和解决问题的能力，为学习后续课程以及今后的工作打下基础。通过本课程的学习，应使学生达到如下要求：（１）掌握光学的基础理论、基础知识、基本技能和光学的整体结构。并初步具备近代光学及其应用的物理基础。

大学物理光学习题和解答

光学习题和解答习题十六从一狭缝透出的单色光经过两个平行狭缝而照射到120cm 远的幕上，若此两狭缝相距为0.20mm ，幕上所产生干涉条纹中两相邻亮线间距离为3.60mm ，则此单色光的波长以mm 为单位，其数值为 (A) 4 1050.5-?; (B) 4 1000.6-?; (C) 4 1020.6-?; (D) 4 1085.4-?。答案：(B) 用波长为650nm 之红色光作杨氏双缝干涉实验，已知狭缝相距4 10-m ，从屏幕上量得相邻亮条纹间距为1cm ，如狭缝到屏幕间距以m 为单位，则其大小为 (A) 2; (B) ; (C) ; (D) 。答案：(B) 波长λ为4 106-?mm 单色光垂直地照到尖角α很小、折射率n 为的玻璃尖劈上。在长度l 为1cm 内可观察到10条干涉条纹，则玻璃尖劈的尖角α为 (A) 24''; (B) 4.42''; (C) 3.40''; (D) 2.41''。答案：(D) 在一个折射率为的厚玻璃板上，覆盖着一层折射率为的丙酮薄膜。当波长可变的平面光波垂直入射到薄膜上时，发现波长为6000nm 的光产生相消干涉。而700nm 波长的光产生相长干涉，若此丙酮薄膜厚度是用nm 为计量单位，则为 (A) 840; (B) 900; (C) 800; (D) 720。答案：(A) 当牛顿环装置中的透镜与玻璃之间充以液体时，则第十个亮环的直径由 1.40cm 变为1.27cm ，故这种液体的折射率为 (A) ; (B) ; (C) ; (D) 。参考答案：(C) 借助于玻璃表面上所涂的折射率为n=的2MgF 透明薄膜，可以减少折射率为60.1='n 的玻璃表面的反射，若波长为50000 A 的单色光垂直入射时，为了实现最小的反射，问此透明薄膜的厚度至少为多少0 A (A) 50; (B) 300; (C) 906; (D)2500; (E) 10500。答案：(C) 在双缝干涉实验装置中，用一块透明簿膜(2.1=n )覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第四级明条纹移到原来的原零级明纹的位置。如果入射光的波长为500nm ，试求透明簿膜的厚度。

1几本国外经典《光学》教材的特色与启示doc

几本国外经典《光学》教材的特色与启示张立彬1，张功2 （1.南开大学外国教材中心，天津，300071；2.南开大学泰达应用物理学院，天津，300071）摘要：本文主要评介了几本在国际上较有影响力的经典《光学》教材，着重从内容、风格方面介绍了它们的特色，也分析了它们的共同特点。通过评介这几本引进经典光学教材，笔者提出了对国内编写光学教材的几点建议. 关键词：教材评介；光学教材；引进教材；光学教材编写中图分类号：文献标识码：文章编号：光学是高等院校物理专业必修的一门专业基础课，也是物理学一级学科下属的一个子学科.光学既是一门古老的学科，也是一门在科技飞速发展的今天焕发着生机和活力的一门学科，光学的进步推动着整个科学技术和生产的迅速发展.笔者调研发现，国内的光学课程所采用的教材都是国内大学教授编写的几种经典的教材，如北京大学赵凯华的《光学》、复旦大学章志明的《光学》、中国科大郭光灿的《光学》、华东师大姚启钧的《光学教程》，引进的国外教材只是作为教学参考书供学生参考阅读.实际上，有几种国外光学教材因其编写质量之高而流行于全世界，如Eugene Hecht 编写的“Optics”、 M.H. Freeman 编写的“Optics”、Ajoy Ghatak编写的“Optics”、Max Born编写的“Principles of optics : electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light”，这些教材也都被我国各一流大学所引进.借助于国外优秀教材，教师可以在教学中弥补本土教材的不足之处，可以体会西方学者对问题的阐述思路和方法，也可以借鉴国外教材光学原理的清晰阐述和一些有代表性的例题使学生更好地理解和掌握这门课程.另外，国外经典光学教材也为我国光学教材的编著提供了一个很好的范例，有利于提高我国光学教材的编写质量.对于学生来说，国外优秀教材也许比国内教材更容易理解，概念表述的也更准确，例题也更贴切.它能够帮助学生加深对光学理论的理解，或许还能给学生提供一种全新的思路.再者，阅读英文原版教材有助于提高学生的专业英语水平，可为以后从事科研过程中阅读学术论文和著作打下基础，更有助于学生出国后继续深造.本文着重从教材内容方面介绍，评价并比较几本引进的经典光学教材，以期使读者对这几本教材有所了解.[1] 一、简介本文所评介的几本教材分别是Eugene Hecht的《Optics》，2002（4th edition）；Ajoy Ghatak的《Optics》，2005(3rd edition)；Max Born的《Principles of optics：electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light》，1999(7th edition)； M.H. Freeman的《Optics》， 2005（11th edition）. Eugene Hecht所编《Optics》是几十年来美国高校最流行的光学教材之一，至今仍被世界各国广泛使用并广为称道，在1974-2006年间，该书被译成6种语言，被世界各国发行57个版本，和被全世界1497个图书馆收录.该书1974年发行第一版，至今已出至第四版，我国首次中译本出版于1979年，由秦克诚、詹达三、林福成等译.它除了传统内容之外，还反映了现代光学的基本内容，本书基本覆盖了我国光学课程的主要教学内容，课程体系也和国内光学教学相接近.按“光学”课程的教学要求，张存林对其进行了针对性的改编，使本书在保持原书特色的基础上具有很强的教学适用性，张存林改编版发行于2005年.原版第四版由世界著名出版商Addison-Wesley 于2002年出版发行，全书共13章，698页.[2] Ajoy Ghatak 所编《Optics》是西方大学最流行的基础光学教材之一，从写作内容到编排顺序都与国内基础光学教材较接近，比较符合国内基础光学的教学习惯，是一本非常合适的基础光学的双语教材.该教材自1977年发行第一版，最新的为2009年发行的第四版，我国首次中译本出版于1984年，由梁铨廷、胡宏章译.第四版全书29章，共542页，由McGraw-Hill出版公司出版发行.[3] Max Born 和 Emil Wolf所编《Principles of optics：electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light》是一部经典光学世界名著，是光学领域的奠基性教科书，它历经50年而长盛不衰，在国际上吸引着一代又一代的读者，甚收稿日期：；修回日期：基金项目：教育部2009年度研究项目“中美一流大学物理教育比较研究”（2009-220）资助. 作者简介：张立彬（1964—），男，河北石家庄人，教育部南开大学外国教材中心副教授，主要从事信息文化、信息技术与物理

大学物理光学习题和解答

光学习题和解答习题十六 16.1 从一狭缝透出的单色光经过两个平行狭缝而照射到120cm 远的幕上，若此两狭缝相距为0.20mm ，幕上所产生干涉条纹中两相邻亮线间距离为 3.60mm ，则此单色光的波长以mm 为单位，其数值为 (A) 4 1050.5-?; (B) 4 1000.6-?; (C) 4 1020.6-?; (D) 4 1085.4-?。答案：(B) 16.2 用波长为650nm 之红色光作杨氏双缝干涉实验，已知狭缝相距4 10-m ，从屏幕上量得相邻亮条纹间距为1cm ，如狭缝到屏幕间距以m 为单位，则其大小为 (A) 2; (B) 1.5; (C) 3.2; (D) 1.8。答案：(B) 16.3 波长λ为4 106-?mm 单色光垂直地照到尖角α很小、折射率n 为1.5的玻璃尖劈上。在长度l 为1cm 内可观察到10条干涉条纹，则玻璃尖劈的尖角α为 (A) 24''; (B) 4.42''; (C) 3.40''; (D) 2.41''。答案：(D) 16.4 在一个折射率为1.50的厚玻璃板上，覆盖着一层折射率为1.25的丙酮薄膜。当波长可变的平面光波垂直入射到薄膜上时，发现波长为6000nm 的光产生相消干涉。而700nm 波长的光产生相长干涉，若此丙酮薄膜厚度是用nm 为计量单位，则为 (A) 840; (B) 900; (C) 800; (D) 720。答案：(A) 16.5 当牛顿环装置中的透镜与玻璃之间充以液体时，则第十个亮环的直径由1.40cm 变为1.27cm ，故这种液体的折射率为 (A) 1.32; (B) 1.10; (C) 1.21; (D) 1.43。参考答案：(C) 16.6 借助于玻璃表面上所涂的折射率为n=1.38的2MgF 透明薄膜，可以减少折射率为60.1='n 的玻璃表面的反射，若波长为50000 A 的单色光垂直入射时，为了实现最小的反射，问此透明薄膜的厚度至少为多少0 A ？ (A) 50; (B) 300; (C) 906; (D)2500; (E) 10500。答案：(C) 16.7 在双缝干涉实验装置中，用一块透明簿膜(2.1=n )覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第四级明条纹移到原来的原零级明纹的位置。如果入射光的波长为500nm ，试求透明簿膜的厚度。

光学课程教学大纲

《光学》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分课程名称：光学所属专业：材料物理课程性质：专业基础课学分：3.0 （二）课程简介、目标与任务光学是自然科学中发展最早的学科之一，它与人类生活密不可分，与自然科学的发展密切相关。光学是材料物理学本科专业的一门重要的专业必修基础课程，是研究光的本性、光的传播及光和物质的相互作用的基础学科，激光的出现和发展使光学的研究进入了一个崭新的阶段，更加扩大了光学在高科技领域、生产和国防上的应用。通过本门课程的学习，使学生系统地掌握有关光学的基本概念，基本规律和基本的计算方法，掌握光学的基础理论，基础知识和基本技能，了解现代光学及光学与其他学科、技术相结合的发展状况，为学习后续课程以及今后的工作打下基础。本课程的任务是使学生掌握光的干涉、衍射、偏振等基本现象、原理和规律，了解光学在科研、生产和实践上的应用；培养学生学习的兴趣；培养学生的学习能力、科学探究能力和分析解决问题的能力，培养学生实事求是、勇于探究的科学精神和辩证唯物主义世界观。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接学习光学，需要对电磁波理论和粒子理论有一定的了解，所以光学应滞后于高等数学、力学、电磁学等课程开设。光学又是原子物理学、电动力学和量子物理学等课程的基础，应先于这些课程开设。（四）教材与主要参考书。教材：《现代光学基础》，钟锡华编著，北京大学出版社，2003年8月主要参考书： 1.《高等物理光学》,羊国光,宋菲君编著,中国科学技术大学出版社,2008年9月 2.《光学原理》,马科斯·玻恩著,电子工业出版社,2005年8月 3.新概念物理教程《光学》,赵凯华编著, 高等教育出版社,2004年11月二、课程内容与安排按照光学的教学目的和要求，本大纲按54学时作安排，其内容及课时分配如下。“*”号的内容作为了解，可以讲授，但是这些内容在考试时都不作统一要求。除了“*”内容外，都为必须掌握的内容。绪论（参考学时数：2）

《光学》考试大纲

F1002《光学》考试大纲（2020年版）一、参考书目《光学》（重排本）赵凯华、钟锡华等编著，北京大学出版社，2018年二、考试内容及要求（一）几何光学考试内容：几何光学基本定律；惠更斯原理；光程的概念；费马原理；单折射球面和薄透镜的傍轴成像及物像关系；基本助视光学仪器的原理和结构；光度学基本概念。考试要求：熟练掌握：几何光学基本定律；惠更斯原理；光程的概念；单折射球面和薄透镜的傍轴成像及物像关系。掌握：基本助视光学仪器的原理和结构，并能根据原理进行简单的应用计算。理解：费马原理；成像的概念。了解：光度学基本概念。（二）波动光学原理部分考试内容：应用波前的方法描述、识别平面波和球面波；两列波的干涉；干涉条纹的特点；干涉条纹的反衬度；光的衍射现象；惠更斯-菲涅耳原理；巴俾涅原理；菲涅耳圆孔衍射；菲涅耳圆屏衍射；单缝、矩孔的夫朗和费衍射；单缝衍射因子的特点；光的横波性和五中偏振态；反射和折射的菲涅耳公式、能流、相位和偏振特性。考试要求：

熟练掌握：应用波前的方法描述、识别平面波和球面波；光的衍射现象；惠更斯-菲涅耳原理；巴俾涅原理；菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射的特性，并能应用半波带法和矢量图解法进行计算。掌握：应用波前的方法分析两列波的干涉及干涉条纹的特点，能计算干涉条纹的反衬度；单缝、矩孔的夫朗和费衍射特性，并能计算强度分布，分析单缝衍射因子的特点；光的横波性和五中偏振态；反射和折射的菲涅耳公式、能流、相位和偏振特性。（三）干涉装置和光场的时空相干性考试内容：分振幅和分波前干涉装置；干涉条纹特性的波前分析方法；条纹的形状、间距、移动和反衬度；光场的时间相干性、空间相干性；等厚条纹的观测方法及倾角的影响；观察等倾条纹时扩展光源的作用；薄膜干涉的定域问题；标准具和干涉仪的基本结构和原理。考试要求：熟练掌握：分振幅和分波前干涉装置；干涉条纹特性的波前分析方法；条纹的形状、间距、移动和反衬度。掌握：标准具和干涉仪的基本结构和原理。理解：光场的时间相干性、空间相干性。了解：等厚条纹的观测方法及倾角的影响；观察等倾条纹时扩展光源的作用；薄膜干涉的定域问题。（四）衍射光栅考试内容：N缝夫朗和费衍射装置及特性；缝间干涉因子的特点；单缝衍射因子的作用；复振幅分布的计算；黑白光栅和正弦光栅；光栅的分光原理；光栅的色

光学第2章习题及答案

第二章习题答案 2—1 铯的逸出功为1.9eV ，试求：（1）铯的光电效应阈频率及阈值波长；（2）如果要得到能量为1.5eV 的光电子，必须使用多少波长的光照射？解：光电效应方程 2 12 m mv h =ν-Φ （1）由题意知 0m v = 即 0h ν-Φ= 14 15 1.9 4.59104.13610ev Hz h ev s -Φν= ==??? 1.24652.61.9c hc nm Kev nm ev λ?====νΦ （2） ∵ 2 1 1.52 m mv ev = ∴ 1.5c ev h h λ =ν-Φ=-Φ 1.24364.71.5 1.5 1.9hc nm Kev nm ev ev ev λ?= ==+Φ+ 2-2 对于氢原子、一次电离的氢离子He ＋和两次电离的锂离子Li ＋＋，分别计算它们的：（1）第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度；（2）电子在基态的结合能；（3）由基态带第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长。解：（1）由波尔理论及电子的轨道半径公式 r 1为氢原子第一波尔半径 222 01122204()(197.3)0.0530.511e e c r a nm nm m e m c e 6πε====≈/4πε?10?1.44 氢原子第二波尔半径可知：He + (Z=2) Li + + (Z=3) 电子在波尔轨道上的速率为于是有 H : 6116121 2.1910137 1.1102 v c m s m s c v m s 8--=α= ?3?10/=??α= =?? 2 1 n n r r z =221140.212r n r r nm ===112 210.0265220.1062a r nm r a nm ====112 210.0176320.07053 a r nm r a nm ====n z v c n =α

光学

《光学》教学大纲学时：68 学分：3 适用专业：物理学一、课程的性质、目的和任务本课程是以光的传播、光的本性和光与物质的相互作用为主要内容，是普物的一个必要组成部分，是学习原子物理、电动力学、量子力学等后继课程必要的基础知识。光学与科学技术其它领域的进展密切相关，对科学技术和国民经济的发展有着重要作用。光学的发展历史也是人类唯物辩证地认识客观世界的过程，因而学习光学的方法论。二、课程教学的基本要求：（1）理解牢固掌握几种光学的基本概念和成像规律，牢固掌握典型光学仪器的基本原理；（2）理解波动概念分析、理解光的干涉、衍射、偏振现象，了解这些现象的应用，明确认识光的电磁波本性；（3）了解光和物质相互作用的基本现象和规律，掌握光的量子性的主要实验证据，初步了解激光产生的原理，特性和激光器，略知现代光学的新成就及发展方向；（4）掌握用几何光学和波动光学处理光学问题的方法，训练分析解决问题的能力。引导学生在课程学习中更多地接触与本课程内容有关的物理前沿，为课程装备多重“接口”，如光纤通讯、信息处理、激光技术、全息术等；（5）具有独立分析和处理中学教学问题的能力。三、课程教学内容（一）绪论光学发展简史光学研究方法光源等基本概念（二）光的干涉 1．光的电磁理论 2．波动的独立性、叠加性和相干性 3．由单色波叠加所形成的干涉图样 4．分波面双光束干涉 5．干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性 6．菲涅耳公式 7．分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 8．分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 9．迈克耳孙干涉仪

10．法布里-珀罗干涉仪多光束干涉 11．干涉现象的一些应用牛顿环说明：本章的重点难点是波动的独立性、叠加性和相干性、干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性、等倾干涉、等厚干涉。（三）光的衍射 1．光的衍射现象 2．惠更斯-菲涅耳原理 3．菲涅耳半波带 4．菲涅耳衍射(圆孔和圆屏） 5．菲涅耳直边衍射 6．夫琅禾费单缝衍射 7．夫琅禾费圆孔衍射 8．平面衍射光栅 9．晶体对X射线的衍射说明：本章的重点难点是惠更斯-菲涅耳原理、菲涅耳半波带、菲涅耳衍射、夫琅禾费单缝衍射、平面衍射光栅。（四）几何光学基本原理 1．光线的概念 2．费马原理 3．单心光束实像和虚像 4．光在平面界面上的反射和折射光学纤维 5．光在球面上的反射和折射 6．光连续在几个球面界面上的折射虚物的概念 7．薄透镜 8．近轴物点近轴光线成像的条件 9．理想光具组的基点和基面 10．理想光具组的放大率基点和基面的性质 11．一般理想光具组的作图求像法和物像公式