复旦大学 大学物理 光学3——2015
复旦大学基础物理实验报告纸
实 验 名 称：
姓 名：
学 号：
座 位 号：
指 导 教 师：
报 告 箱 号：
实 验 日 期： 年 月 日星期 第 节
一、实验目的：
二、实验原理（请用自己的语言简明扼要地叙述，电/光学实验应画出电/光路图）：
三、实验内容（简明写出实验方法、关键步骤和要测量的物理量，可提出问题）：
四、实验器材、仪器（型号、规格）及注意事项：
五、实验记录(仔细观察，认真记录现象、实验条件、数据等内容，不得随意涂改)：
温度： 湿度：
教师签名： 日期：
实验记录附加页
六、数据处理（作图纸请另附）：
七、实验分析：
八、实验结论：
实验体会及建议：
教师签名： 日期：。
复旦大学考研各专业报考录取人数统计
2
1
1
2.00
固体力学
2
1
2.00
流体力学
6
3
2
2.00
工程力学
4
2
2
2.00
光学工程
29
10
5
2.90
材料物理与化学
44
21
13
2.10
材料学
20
5
4
4.00
物理电子学
22
13
10
1.69
电路与系统
98
23
15
4.26
微电子学与固体电子学
208
58
25
3.59
电磁场与微波技术
7
6
中国文学古今演变
3
英语语言文学
116
17
8
6.82
俄语语言文学
3
1
1
3.00
法语语言文学
27
4
1
6.75
德语语言文学
6
3
2
2.00
日语语言文学
13
1
1
13.00
亚非语言文学
15
3
5.00
外国语言学及应用语言学
6
3
1
2.00
新闻学
211
29
8
7.28
传播学
149
8
3
18.63
广告学
63
3
3
21.00
广播电视学
22
6
5
3.67
媒介管理学
5
2
2
2.50
考古学
33
复旦大学物理培养计划2022
复旦大学物理培养计划2022一、专业培养目标本专业培养德、智、体全面发展，具有宽厚扎实的物理学理论基础和实验技能，勇干创新，适应力强，受到基础研究或应用研究训练的物理学专门人才。
学生能继续攻读硕士研究生学位，或在科研部门、教学部门和企事业单位从事科研、教学和技术开发等工作。
二、专业培养规格1、德：使学生形成共产主义的人生观和道德观、热爱祖国、拥护党的领导和各项方针、政策，有明确、坚定、正确的政治方向，全心全意为人民服务，具有团结、勤奋、求实、创新的精神。
2、智：具有宽厚扎实的物理学理论基础，掌握科学思维方法，实验操作技能并得到系统的训练，具有从事基础科研能力、教学能力和创新能力。
3、体：掌握体育锻炼的基本方法和技能，达到国家规定的大学生体育合格标准，具备良好的身体素质和心理素质。
三、学制与授予学位根据“口径宽、基础厚、能力强、素质高”的原则，采用多样化、个性化的培养模式，加强基础理论教学，强化实验技能训练，在保证物理学专业课程学习的前提下，从三年级开始，鼓励学生根据自己的兴趣和爱好，在基础理论或技术应用方面进行选课学习。
学制四年，授予理学学士学位。
四、主干学科物理学。
五、主要课程高等数学、线性代数、数学物理方法、力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、理论力学、电动力学、热力学、统计物理学、量子力学、固体物理学、电子技术应用、大学物理实验、近代物理实验、大学计算机基础、计算机程序设计等。
六、实践教学环节大学物理实验(114 学时，6学分)、大学计算机基础(40学时，2 学分)、电子技术实验(12学时，0.5 学分)、计算机程序设计(28学时，1学分)、近代物理实验(90 学时，5 学分)、数据库开发与应用(32 学时，1.5 学分)、微机原理实验(12 学时，0.5 学分)、金工实习一周、毕业实习一周、毕业论文十三周。
七、培养计划的制订者和审校者制定者：谭振强审校者：顾运厅。
复旦大学光学期末试卷
复旦大学光学期末试卷
一、选择题（每小题3分，共18分）
1、一光束通过衍射光栅构成夫琅和费衍射，当光栅在光栅所在平面上沿刻线的垂直方向上作微小移（）
A、作与光栅移动方向相同方向的移动
B、作与光栅移动方向相反方向的移动
C、中心不变，衍射图样变化
D、没有变化
2、迈克耳逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率n，厚度为h的透明介质片，放入后，两光束的光程差改变量为（）
A、2（n-1）h
B、2nh
C、nh
D、（n-1）h
3、波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，要使反射光线得到增加，薄膜的厚度应为：（）
A、1
B、2
C、3
D、4
4、屏上得到单缝夫琅和费衍射图样，当入射光波长变大时，中央最大值的宽度：（）
A、变小
B、变大
C、不变
5、晴朗的天空所以呈浅兰色，清晨日出或傍晚日落的晨曦和晚霞呈现红色，其原因为：（）
A、太阳光被大气所吸收
B、太阳光被大气所色散
C、太阳光被大气所偏振
D、太阳光被大气所散射
6、左旋圆偏振光垂直通过波片后，其出射光的偏振态为：（）
A、右旋椭圆偏振光
B、右旋圆偏振光
C、左旋椭圆偏振光
D、左旋圆偏振光满。
光电信息科学与工程专业介绍-复旦大学复旦学院
程侃，2002级， “航天5院”主管
戴仲鸿，2002级， 企业总经理
特色与优势
彭博 2016年复旦“毕业生之星” 发表13篇SCI论文工作（11篇第一作 者，3篇ESI高被引）的科研达人
穆泽林 2016年复旦“毕业生之星”提名奖 获全国大学生创业大赛冠军的创业达人
特色与优势
2016届毕业生情况 2013-2016参与的科创情况
技术科学类基础课程 (31学分，占20.9%)
学科大类基础课程 （31学分，占19.4%）
工程类基础课程 （50学分，占39.1%）
工程制图、信息技术导论、C语言程序 普通化学、工程学导论、写作（ I 、 数学分析B、 线性代数、大学物理B、 设计、电路理论（三）、信号与线性 II）、微积分（I、II）、固体化学、力 基础物理实验、程序设计、模拟电 系统、电路测试实验、数字电路与逻 学导论、矢量分析、电磁学导论、微 子学基础 辑设计（一）、模拟电子技术（二）、 分方程导论、工程分析、电子工程基 电子线路设计测试实验（一）（二）、 础、交叉学科设计（I、II） 单片机原理及应用、微机实验
品设计与应用技术开发的适应社会需求的光电信息领域高级专门人才。 • 通过三年的专业培养，使我们的毕业生基础扎实，视野开阔。既可以成为 杰出科学家，从事基础研究；也可以成为卓越工程师，从事工程类的工作 ；以及优秀管理人，从事企事业单位的管理工作。
培养方案
主要有通识教育课程、技术类基础课程、专业教育课程（专业必修课程和 专业选修课程）以及任意选修课程组成，其中技术类基础课程占总学分 20.9%，专业教育课程学分占总学分50.7%，文理基础课程和专业教育课 程包括了本专业所有的专业教育课程。
特色与优势 （2）走出去，了解专业需求和就业前景
新祥旭博学堂：复旦大学物理学(物理学系)2024年考研全科定制辅导计划
新祥旭博学堂：复旦大学物理学（物理学系）2024年考研全科定制辅导计划一、学院简介复旦大学物理学系现有物理学国家一级学科，为国家双一流建设学科、国家第四次学科评估A类学科、上海市高峰学科，下设理论物理、凝聚态物理和光学三个二级国家重点学科。
建有“应用表面物理国家重点实验室”、“物质计算科学教育部重点实验室”和“微纳光子结构教育部重点实验室”，并负责管理运行校级微纳加工平台。
至2022年3月，复旦大学物理学系共有教职工118人，包括教授67人、副教授19人、实验技术人员15人、行政管理人员10人。
其中，中国科学院院士和兼职院士9人；国家杰出青年科学基金获得者19人；973首席科学家6人；美国物理学会会士（APS Fellow）6人。
有多名教授在国际学术机构中任职并获得国际物理学重要奖励。
复旦大学物理学系作为国家基础学科人才培养基地，建有国家级实验教学示范中心和国家级虚拟仿真实验教学中心。
有国家级精品课程5门；多次获国家级教学成果奖；有多本教材获得国家奖项。
复旦大学物理学系现有物理学国家一级学科，为国家双一流建设学科、国家第四次学科评估A类学科、上海市高峰学科，下设理论物理、凝聚态物理和光学三个二级国家重点学科。
建有“应用表面物理国家重点实验室”、“物质计算科学教育部重点实验室”和“微纳光子结构教育部重点实验室”，并负责管理运行校级微纳加工平台。
至2022年3月，复旦大学物理学系共有教职工118人，包括教授67人、副教授19人、实验技术人员15人、行政管理人员10人。
其中，中国科学院院士和兼职院士9人；国家杰出青年科学基金获得者19人；973首席科学家6人；美国物理学会会士（APS Fellow）6人。
有多名教授在国际学术机构中任职并获得国际物理学重要奖励。
复旦大学物理学系作为国家基础学科人才培养基地，建有国家级实验教学示范中心和国家级虚拟仿真实验教学中心。
有国家级精品课程5门；多次获国家级教学成果奖；有多本教材获得国家奖项。
2.研究棱镜的折射率与入射光波长之间的关系。
n A
B
2
C
4
式中 A、B 和 C是与介质材料有关的常数，也叫色散常数。
1672 现了光的 色散现 象。 1672年牛顿就发 年牛顿就发 现了光的 色散现 象。
n f( )
正常色散： 正常色散：
n
所有不带颜色 的透明介 质，在 可见光谱 区 域内都表现 正常色 散 反常色散 反常色散: : 1 862 年勒鲁（ e ）观察到 1 862 年勒鲁（L L e Roux Roux ）观察到
n
当波长间隔不太大时，科希公式可近似写成：
n A
B
2
科希公式是一个描述正常色散的经验公式。 公式中的常数可由实验求得。
2．棱镜的最小偏向角
当光线自空气射入三棱镜时，由于折射，出射光线将发 生偏折。出射光线与入射光线之间的夹角称为偏向角，用δ
表示。对于同一种波长， δ 只与入射角 i 有关。如图所示。
3. 设计数据记录表格；
4．选择合适的数据处理方法。 5. 给出本实验的注意事项。
注意
设计时要给出必要的光路图， 以及待测工件在载物台上是如何放 置的示意图。
参考书:
《光学》 母国光
《大学物理实验》
人民教育出版社 贾玉润 复旦大学出版社
《物理实验教程》——大学物理实验
中国石油大学出版社
李书光
分光计的调整
光学母国光人民教育出版社大学物理实验贾玉润复旦大学出版社物理实验教程大学物理实验李书光中国石油大学出版社大学物理实验李书光中国石油大学出版社1调整望远镜使之聚焦于无穷远
一、目的
l．进一步练习使用分光计，并用最小偏向角法测
棱镜的射率；
大学物理光学试题及答案!(考试必过)
1001 光从光疏介质射入光密介质，在光密介质中1001 A 光的传播速率变大；1001 B 折射角比入射角大；1001 C 光的振动频率变快；1001 D 光的波长变小。
1002 下面有几种说法，正确的说法是1002 A 有相同的振幅就有相同的光强；1002 B 振幅较大者,其光强较大；1002 C 二光波分别在水中，空气中传播，其振幅相等，但光强不等，空气中的较强；1002 D 二光波分别在水中，空气中传播，其振幅相等，但光强不等，水中的较强。
1003 光在真空中传播速率与1003 A 波长有关；1003 B 频率有关；1003 C 光源的速率有关；1003 D 观察者的速率有关；1003 E 与上述各因素均无关。
1013 波长为550nm 的黄光，从空气射入水中，在水中给人眼的色感为1013 A 青蓝色；1013 B 红色；1013 C 黄色；1013 D 不能判定。
1014 空气中振幅为A的光强是水中(折射率为34)振幅也为A的光强的倍数为1014 A 1；1014 B34；1014 C43；1014 D916；1014 E169。
1024 一束白光从空气射入玻璃，当光在玻璃中传播时，下列说法正确的是：1024 A 紫光的速率比红光小；1024 B 红光的频率比紫光大；1024 C 在玻璃中红光的偏向角比紫光小；1024 D 不同色光在玻璃中的波长与各自在真空中波长的比值也不同。
1030 可见光的波长范围在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之间相应的频率范围是＿＿＿1030 ＿＿＿＿＿＿Hz。
1031 真空中波长为l 的单色光射入折射率为n 的介质中，该光在这介质中的频率为1031 ＿＿＿＿＿＿，波长为＿＿＿＿＿，光速为＿＿＿＿＿。
1046 太阳与地球之间的距离为km 8 10 5 . 1 ⨯ ，光由太阳到达地球所需要的时间为__ 1046 __________________秒。
1050 钠黄光的频率为Hz 14 10 1 . 5 ⨯ ,它以0 45 入射角由空气射入玻璃后，折射角为1050 0 30 ，问该光在玻璃中的传播速率和波长各为多少？相对空气中的波长改变了1050 多少？1005 在下列几种说法中,正确的说法是：1005 A 相等光程的几何距离必然相等；1005 B 光行进相同的光程,经历的时间必然相等；1005 C 几何距离大的,其光程必然较大；1005 D 相同的光程必然有相同的对应的真空距离。
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干涉的光程差条件
当 r 2 r1 k 时（半波长偶数倍）
A max A1 A 2 当 r r ( 2 k 1) 时（半波长奇数倍） 2 1 2 合振幅最小 A mi n A 1 A 2
合振幅最大
(k 0,1,2,3,)
光学3.2 杨氏干涉实验
CDAD
M1
3
n1
n2
n2 n1
d
5
M2
n1
4
Δ32 n2 ( AB BC ) n1 AD
2
Δ32 n2 ( AB BC ) n1 AD
AB BC d cos AD AC sin i
2
n2 n1
sin 2d sin i cos
2 π r1 2 π r2 A1 sin(1 ) A2 sin( 2 ) tan 2 π r1 2 π r1 A1 cos(1 ) A2 cos( 2 )
y 1 r s1 1 * P y2 r 2 s2
讨 论
y 1 r 1 s * 2 2 1 P A A1 A 2 2 A1 A 2 c o s y2 r 2 s 位相差 决定了合振幅的大小. 2
例 射电信号的接收 如图 离湖面 h 0.5m 处有一电磁波接收器位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升起时， 接收器断续接 收 到一系列极大值 . 已知射电星发射的电磁波波长为 20.0cm , 求 第一次测到极大时，射电星的方位 与湖面所成的角 . 解 计算波程差
2
1 B
2
A
C
r AC BC
h
2
AC (1 cos 2 ) 2
AC h sin
h r (1 cos 2 ) sin 2
2 1 B
极大时
r k
2
A
C
h
取 k 1 1 arcsin 4h
(2k 1) sin 4h
r1 1P 1 2 π
yP y1P y2 P A cos(t )
A
2 1 2 2
r2 2 P 2 2 π
A A 2 A1 A 2 co s
r2 r1 加强减 2 p 1p 2 1 2 π 定值 弱条件
减弱
n1
i
D
n2
n1
A B
4
C
E 5
d
II. 近垂直入射的薄膜干涉公式 假定
i 0
干涉极大对应于
2nd 2 k
干涉极小对应于
n / n
2nd 2 (k 1 2)
(k 1, 2, 3, ......)
例 一油轮漏出的油(折射率 n1 =1.20)污染了某 海域, 在海水( n2 =1.30)表面形成一层薄薄的油污. (1) 如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾 驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm, 则他将观察到油层呈什么颜色? 解
明纹 暗纹
k 0,1, 2,
B p
s
s1
d o
r1
r2
d'
x
o
s2
x r d d'
r
k
(2k 1)
加强
k 0,1,2,
x
d' (2k 1) d 2
d' k d
减弱 2 明纹 暗纹
k 0,1,2,
明暗条纹的位置
x
d' (2k 1) d 2
I E 2 4 cos I 0 E0
2
I 4I 0 cos
2
1 2
d
sin
2 1 2
2 d sin I 4 I 0 cos ( )
I 4 I 0 cos
干涉极大对应于 干涉极小对应于
d sin k
n1 sin i n2 sin 2n2d 1 sin 2 2 2 2 反射光的光程差 Δr 2d n2 n1 sin i 2
2
reflection
Δr (2k 1)
加强 k (k 1,2,)
n2 n1
1
M1
M2
2
L 3
P
2 (k 0,1,2,)
一 杨氏双缝干涉实验 （1801年）光 源Biblioteka s1*s2
I. 杨氏双缝干涉实验
实 验 装 置
s
s1
d o
r1
B
p
r2
x
o
s2
d ' d
r
d'
x sin tg d'
光程差
x r r2 r1 d sin d d'
k d sin (k 1/ 2)
光学3 光的干涉
3.1 光波的叠加和干涉 3.2 杨氏干涉实验 3.3 其他分波前装置 3.4 薄膜干涉 3.5 薄膜干涉应用 3.6 迈克尔孙干涉仪
作业：1，4，6，10，12
教学基本要求
光的干涉
理解相干光的条件及获得相干光的方法. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系， 理解在什么情况下的反射光有相位跃变. 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹 的位置. *了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.
光学3.1 光波叠加和干涉
I. 波的叠加原理： 基于波的独立传播原理 (非强波)
E ( p) E1 ( p) E2 ( p)
II. 相干叠加 两列或多列（1）频率相同,（2）存在相互平行 的振动分量,（3）相位差不随时间变化的波称为 相干波. E1 ( p, t ) A1 cos(t kr 1 ) 1 E2 ( p, t ) A2 cos(t kr2 2 )
d 的关系如何？
例题
546nm
(a) 第一极小值的角位置? 第十极大值的角位置？ (b) 在屏上相邻极大值 之间的距离?
解 (a)
d=0.12mm， D=55cm
（b）
1 (0 ) 2 0.0023 0.13 sin d 10 sin 0.0455 2.61 d
相干叠加的强度：
I I I 2 I I cos( )
1 2 1 2
k ( r r ) ( )
2 1 2 1
非相干叠加的强度： I I 1 I 2
干涉项
干涉 两列相干波在空间某点叠加后,强度在空间重新分布， 使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始 终减弱的现象，称为波的干涉现象. 光波的干涉只能用波动光学解释. 光是一种波
相位差由两部分组成 (i)由于路径不同引起的相位差. (ii) 反射光r1 在反射界面有180o 的相位突变.
反射光的相位突变 “当光从折射率小的介质进入 折射率大的介质时,在界面的反 射光存在180o 的相位突变; 反 之,则没有(掠入射除外).”
I. 薄膜干涉对应的光程差
1 2 D A B C E L P
cos d / AB
2d 2 Δ32 n2 1 sin cos 2
n2 n1
1
M1 M2
2
L 3
P
sin i AD / AC
AC / 2 tan d
n1
n2
i
D
n1
A B
i
C
d
E 5
4
2d 2 2n2d cos Δ32 n2 1 sin cos 2 2
条纹间距
d' k d
明纹 暗纹
k 0,1,2,
白光照射时，出现彩色条纹 讨论
d' x d
(k 1)
d、 d ' 一定时，
1）条纹间距 与
的关系 ;
若 变化 ，则 x 将怎样变化？
d '一定时，若 变化，则 1）d 、
x 将怎样变化？
2） 条纹间距 x与 、d '一定时，
点时的相位差
当 d<<D, 在Ｐ点的两个电场分量矢量可近似为互相平 E E cost 行，则在Ｐ点的电场强度为, E E cos(t ) 1 2
1 0
E E E
1 2
2
0
E E cos(t )
E 2E0 cos
I 1 20c E
2 m
当
1、加强、减弱条件
2kπ时
k
0 ,1 , 2 , 3 ...
合振幅最大
A max A1 A 2
当 2 k 1 π , 合振幅最小
( k 0 ,1 ,2 , ) A mi n A 1 A 2
r2 r1 位相差 2 1 2 π 如果 2 1即相干波源S1、S2同位相
r2 y2 P A2 cos(t 2 2 π )
r2
P
y p y p1 y p 2
r1 y1P A1 cos( t 1 2 π ) A1 cos( t 1 p ) r2 y2 P A2 cos( t 2 2 π ) A2 cos( t 2 p )
d sin (k 1 2 )
k 0, 1, 2, ...
双缝干涉的强度分布
Fig 41-9
光学3.3 其他分波前装置