光学第三章1
第三章第一节 晶体的常识
第一节晶体的常识1、认识晶体和非晶体的本质差异,明白晶体的特征和性质。
2、了解获得晶体的途径。
3、明白晶胞的概念,学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法),能依照晶胞的结构确定晶体的化学式。
晶体与非晶体［学生用书Ｐ3５]1、晶体与非晶体的本质差异2３、晶体的特点(1)自范性①定义:晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
②形成条件之一:晶体生长速率适当。
③本质原因:晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。
(2)各向异性:许多物理性质(强度、导热性、光学性质等)常常会表现出各向异性。
(3)有序性:外形和内部质点排列的高度有序、(4)熔点:有固定的熔点。
1、判断正误(正确的打“√”,错误的打“×")。
(1)晶体有自范性但其微粒排列无序、()(2)晶体具有各向同性,非晶体具有各向异性。
()(3)晶体有固定的熔点、()(4)熔融态物质快速冷却即可得到晶体。
( )(5)熔融的硝酸钾冷却可得晶体,故液态玻璃冷却也能得到晶体。
( )(6)粉末状的固体也有估计是晶体。
( )答案:(１)×(2)× (3)√(4)× (5)× (6)√2、下列物质中属于晶体的是＿_______。
A、橡胶B、玻璃C、食盐ﻩD、水晶E、塑料ﻩF、胆矾解析:固体有晶体和非晶体之分,晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律呈周期性有序排列构成的具有规则几何外形的固体,如食盐、冰、金属、水晶、大部分矿石等都是晶体;非晶体中内部粒子的排列则相对无序,如玻璃、橡胶等都是非晶体。
答案:CＤＦ1、晶体与非晶体的区别(1)依据是否具有自范性晶体具有自范性,能自发地呈现多面体的外形,而非晶体不具有自范性。
(２)依据是否具有各向异性晶体具有各向异性,在不同方向上质点排列一般是不一样的,而非晶体不具有各向异性。
(3)依据是否具有固定的熔、沸点晶体具有固定的熔、沸点,给晶体加热时,当温度升高到某温度时便马上熔化或汽化,在熔化过程中,温度始终保持不变,而非晶体没有固定的熔、沸点。
3-1 光线传播的基本规律_
光程取极小值的例子： 均匀介质中，两点间的光线为直线。
(2) 经过透镜的共轭点的所有路径的光程相等，
A、A’为共轭点，所有路径的光程相同
1
光程取极大值的例子： 除了透镜的共轭点之外，光经过会聚透镜两侧 的任意两个点所走的实际路径比任意其它路径对应 的光程都大。
蓝线：A、B两点 间的其它路径
入射角为i1， B3 B4 折射角为i2
sin i1 v1t A1B 4 v2 t A1B 4
Ⅰ 光线 1 的波面到达 界面之后,部分光将 进入介质 II ，波面将 会变得较复杂。 Ⅱ
A4 A i1 A2 3 Ⅰ B2 A1 Ⅱ D v2t i2
v1t
B3
l
B4
sin i 2
为了方便，只讨论光线4到达界面(B4点)时，界面 上各个子波源发出的球面波的包络面。
光程取极大值的例子： 除了透镜的共轭点之外，光经过会聚透镜两侧 的任意两个点所走的实际路径比任意其它路径对应 的光程都大。
蓝线：A、B'两点 间的其它路径
红线：光经过A、B 两点所走的实际路径
红线：光经过A、B' 两点所走的实际路径
红线所对应的光程>蓝线所对应的光程
为什么？
红线所对应的光程>蓝线所对应的光程
34
思 考 题 如图所示，光束连续通过多层折射率不同的透明 介质，出射光的方向与那些量有关？
空气密 度减小
38
光束在折射率渐变的介质中如何传播？
Mirage 海市蜃楼
3
31
n1 n2
y1
i1 x L B i2
n1 x 2 y 1
2 2 2
n 2 (L x) y 2
光学(第三章 干涉3)2
t
这是什么函数，意义？ 这是什么函数，意义？
波函数 U ( x ) = r e c t ( ) A c o s ( ω t k x ) 对时间变量的傅立叶变换为： 对时间变量的傅立叶变换为： τ
p ( k ′) = A ′ 2 s i n [τ ( ω ′ ω ) / 2 ] s i n [τ ω / 2 ] = A ′2 [τ ( ω ′ ω ) / 2 ] [τ ω / 2 ]
光 学
参考教材 赵凯华 编著：新概念物理学《光学》 编著：新概念物理学《光学》
2008年10月 2008年10月
光 第三章 第五节
4．等厚干涉的实现和应用 ． 2）牛顿圈及其应用 ）
学 干 涉 薄膜干涉
一个曲率半径很大的凸透镜与一个平板玻璃接触， 二者之间形成空气隙。空气间隙的等厚线是以接触点 O为中心的同心圆。当光垂直入射时。干涉条纹是以 O为中心的同心圈，称之为牛顿圈或牛顿环。
第k+1级亮纹 级亮纹
光 第三章 第五节
5．等倾干涉的实现和应用 ． 对于中心条纹 i 2k= 0
学 干 涉
第 k 级 亮 纹
薄膜干涉
k1 = 2nh
2nh = k1λ
k，从中心到 对于任意 i 2 ，从中心到k 级处有m圈条纹 圈条纹， 级处有 圈条纹，则：k = k1-m，同时： ，同时：
k cos i2 = (k1 m)
M2’ M1 M2
演示文件 fmfr.m
mca
G 1 2
光 第三章
学 干 涉
作业： 作业：3-17
3-18
3-、波列 、 当我们表述一列光波为
U ( t , x ) = A cos(ω t kx )
大学物理第三章1杨氏双缝干涉
2. 实验解释
E
由S1和S2 射出的光波
S
1
具有相同的频率，
相位差的恒定，
●S
振动方向关系如何？
S 2
由于狭缝 S1 和 S2 靠近二者连线的中垂线两侧附近， 由 S1和 S2 射出的光波的光振动方向也近于平行。 所以从由 S1和 S2 射出的两列光波是相干光。
由于S1 和 S2 是同一波阵面的两部分，
波列
E
E 3
●
0 1.5eV
波列长L = c
E
●
2
3.4eV
(E E )/h
2
1
E
1
●
●
13.6eV
由上面的叙述，原子每一次发光所持续的时间，
是有限的而且很短，同时所发射电磁波能量也是
有限的，两个能级之差，
所以一个原子每一次发光就只能发出一段长度有限，
频率一定和振动方向一定的光波
这样一段光波称作一个波列
I Imax I1 I2 2 I1I2 (k=0,1,2,3…)
▲相消干涉（暗） (2k 1) ,
I Imin I1 I2 2 I1I2 (k=0,1,2,3…)
I I I 2 I I cos
1
2
12
2 1 (k1r1 k2r2 )
光强 I 随相位差 Δφ 的变化情况如图：
这些条纹都与狭缝平行，条纹间的距离彼此相等.
2. 实验解释
E
S 1
●S S
2
当一束单色光照射狭缝S 时，
通过S 形成一个柱面光波，
然后入射到狭缝 S1和S2 处，光通过S1和S2 ，
又形成两个柱面光波并在空间交叠起来。
2. 实验解释
光学系统 实验3-1望远系统参数测量
三 望系参数量实验远统测一、实验目的1．掌握望远系统的入瞳和出瞳距的测量方法2．掌握望远系统放大率的测量方法二、实验内容测量望远镜的入瞳D、出瞳D´及出瞳距p´，计算望远系统的放大率r。
三、实验原理1．入瞳D的测量对于简单望远镜来说，孔径光阑和入射光瞳就是物镜镜框，其直径D可用量规或卡尺直接量出，也可采用测量显微镜测量。
如图3－1所示，测量时测量显微1镜横向移动，对望远镜物镜2镜框直径的两端逐个调焦，其移动距离就是入瞳直径D。
图3-1 测量显微镜测量入瞳D原理图2．出瞳D´的测量：出瞳D´的大小用测量显微镜或倍率计进行测量，将待测望远镜夹持在光具座上，接通平行光管电源，作为无穷远光源照亮望远镜物镜的外框，则在望远镜目镜后面可看到一亮斑，即为出瞳D´，用测量显微镜测出D´的大小。
测量原理如图3-2所示。
图3-2 望远镜出瞳D´测量原理图3．出瞳距p´的测量测量原理如图3-3所示，在用测量显微镜测出瞳D´的大小时，记下测量显微镜在光具座导轨上的位置A ，再移动显微镜至到能看清望远镜目镜后表面灰尘或缺陷，记下此时测量显微镜在导轨上的位置B ，两位置差即为出瞳距p´。
p´的表达式为p´＝A －B 。
图 3-3 望远镜出瞳D´测量原理图图中：1——被测望远镜目镜 2——出瞳D´ 3——测量显微镜4——望远镜放大率的测量望远系统放大率即为可见放大率或称为视角放大率，由几何光学可知r 表示视角放大率有如下关系： eo f f D D tgw tgw r ==='' (3-1)式中： w——望远镜物方视场角w´——望远镜象方视场角D——望远镜的入瞳直径D´——望远镜的出瞳直径f o——望远镜的物镜焦距f e——望远镜的目镜焦距根据以上公式，只要任意测得对应的一组数据即能计算出望远系统的放大率r值。
03 理想光学系统(1)
f1’= -f1 =50mm, l1 = -100mm
f2’= -f2 = 20mm
物距相同，
l2 = -100mm,
求上述两种情况下的像距 用高斯公式
1 1 1 l l f'
l2’=25mm
解得： l1’=100mm
结论：物距相同而焦距不同时，焦距短的光组对光束会聚的能 力强些。
三、系统的焦距关系及光焦度
200度的近视镜，光焦度为－2D，其焦距为
f ’ =－500mm
三、系统的焦距关系及光焦度
理想光组的拉赫公式 近轴光学的拉赫公式：
nyu nyu
理想光组对宽光束也能成完善像，因此不用将tgu 和 tgu’ 换成 u 和 u’。
即：
nytgu nytgu
因此，近轴光学中的拉赫公式是理想光组拉赫公式在 u 和 u’ 很小时的情况。
（3）平行平板，f ’为＋∞， Φ＝０，对光束不起会聚或发散作 用。
三、系统的焦距关系及光焦度
光焦度的单位 用 m 1 来表示，它是在空气中焦距为1m 的光学系统的光 焦度。
m 1
也叫屈光度，D。 Φ ＝1/ f ’=0.5D Φ ＝1/ f ’ =－5D
例：f ’=2米，
f ’ =－200mm,
y x f y
B y A
Q M -u F h H R R' M'
Q' F' H' -y' B' u' A'
-x -l
-f
f' l'
x'
y y ( f f )tgu ( f f )tgu y y
通分整理后得：
y f tgu y f tgu
第三章 光现象--中考物理一轮复习章节分类考点讲解与训练(苏科版)- (解析版)
第三章光现象●光的传播1．光源：能够自行发光的物体叫光源2．光的直线传播：光在同种均匀介质中是沿直线传播的3．光速：光在真空中的速度为3×108m/s●光的反射1．光射到物体表面时，有一部分光被物体表面反射回来，这种现象叫光的反射2．光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面；反射光线、入射光线分别位于反射法线两侧；反射角等于入射角3．光的反射分为镜面反射和漫反射。
能够从不同的方向看到本身不发光的物体，是因为光在这些物体表面发生了漫反射，且遵循光的反射定律●平面镜成像是利用光的反射成虚像，像与物的大小相等；像与物到镜面的距离相等；像与物关于镜面对称●光的折射当光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。
当入射角增大时，折射角增大。
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变●光的颜色和不可见光1．透明物体的颜色由它透过的色光的颜色决定；不透明物体的颜色由它反射的色光的颜色决定2．人眼看不见的光：红外线具有热效应；紫外线能使荧光物质发光1．（2021•盐城）以镜正衣冠。
小丽站在竖直的平面镜前，她在镜中所成的像是虚（选填“虚”或“实”）像。
当她由远及近走向平面镜的过程中，像到镜面的距离变小，像的大小不变。
【分析】平面镜成像的特点是：①所成的像是虚像；②像和物体形状、大小相同；③像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；④像和物体各对应点到平面镜间距离相等。
【解答】解：小丽站在竖直的平面镜前，根据平面镜成像的特点可知，她在镜中所成的像是虚像；当她由远及近走向平面镜的过程中，像距始终等于物距，物距变小了，则像到镜面的距离也会变小；像的大小始终与她的大小相同，即像的大小不变。
故答案为：虚；小；不变。
【点评】平面镜成像的特点在实际生活中应用非常广泛，也是光学中一个很重要的知识点，要求熟练掌握，并学会灵活运用。
2．（2021•常州）如图所示，小鸭浮在水面上，它在水中的倒影正确的是（）A．B．C．D．【分析】平面镜成像的特点：所成的像是虚像；像和物体形状、大小相同；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；像和物体各对应点到平面镜间距离相等。
量子光学3（1）（精品pdf）
家 插入两次单位算符 ∑ n n = I ∑ m
数n
m
理 自然 ρ = ∑ ∑ n n ρ m ∑ m = ρnm n m
学n m
n,m
m =I
部实科学 密度算府ρ在Coherent state中的表示
验物基金委 ρ
=
∫∫
d 2α π
d 2β π
α
αρβ
β
理讲 员 R(α *, β ) =
α
ρ
β
1 (|α |2 +|β |2 )
=
1
π2
exp[−iβ(α* −a+)]exp[iβ *(α −a)]d2β
7
国 ∫ ∑∑ ON (a,a+) = d2α
CnmTr[ρδ (α* − a+)δ (α − a)(a+)n am]
家 nm
数理 自 ∫ ∑∑ = d2α CnmTr[ρδ(α* −a+)δ(α −a)](α*)nαm 然 n m
ρ=
n
nn (1+ n )n+1
n
n
with
ρnn
=
(1+
nn n )n+1
部实科验学基 然后有
α
∑ − |α |2
=e 2
αn
n
n ( n !)1/ 2
物理金讲委习员会 ∑ −β ρ β
=
n
nn (1+ n )n+1
−β
n
nβ
∑ 班 = e−|β|2
− | β |2n
(
n )n = e−|β|2 exp(
学部然科 ∑∑ ON (a,a+) = Tr[ρON (a,a+)] =
第三章 光现象 第一节 光的颜色 色彩-纯答案用卷
第三章光现象第一节光的颜色色彩答案和解析【答案】1. A2. D3. A4. C5. D6. B7. ABC8. 色散；绿光9. 反射10. 绿红黑11. 红；绿12. 大；色散13. 直线传播红绿蓝14. 答：因为黑色可以吸收所有色光，白色可以反射所有色光，所以同等情况下，黑色瓶子吸热多，水的温度高.由于蒸发的快慢与液体的温度有关，那么一样情况下，黑色瓶子中的水蒸发快，故一段时间后，黑色瓶子中的水的质量明显少于白色瓶子．15. 解：(1)梳头发时梳子和头发互相摩擦，发生了电荷的转移，使梳子和头发上带了不同的电荷而互相吸引，所以是摩擦起电现象；(2)雨后太阳光照在空气中的小水滴上发生折射而形成彩虹，即发生了光的色散；故答案如下表：现象物理知识例如衣柜里的樟脑球过段时间变小升华1在枯燥的天气里，梳头发时头发随梳子飘起摩擦起电2雨后的天空出现彩虹光的色散16. 解：太阳光通过三棱镜后，被分解成各种颜色的光，在白屏上形成一条彩色的光带，因为这条彩色的光带颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，所以最上面的是红光，最下面的为紫光，那么绿光的折射光线，如下图：【解析】1. 解：色光的三原色是：红、绿、蓝．应选A．根据对于色光三原色的认识来作答．此题考察了色光的三原色，是一道光学根底题．2. 解：白色物体可以反射所有色光，其他颜色物体反射与其一样的色光.当红色灯光照在白色上衣上时，白色上衣反射红色光，即看上去是红色；当红色灯光照在蓝色裙子上时，蓝色裙子将红色光吸收，没有色光反射，即看上去是黑色的．应选D．(1)不透明物体的颜色由物体反射的色光决定，不透明物体只能反射和它一样的色光，其他的色光被它吸收．(2)白光是复色光，包括各种颜色的光，白色物体反射所有的色光，不反射任何色光的物体看起来是黑色的．第 1 页此题考察了物体的颜色由所它反射的色光决定的特点，白光中包括各种颜色的光，是复色光．3. 解：不透明物体的颜色是由它反射的色光决定，绿色植物只反射绿光，其它色光全部吸收，所以用绿光照射时，绿色植物将绿光反射掉，植物不能进展光合作用，效能最低；应选A．不透明物体的颜色是由它反射的色光决定．此题主要考察物体的颜色，属于根底知识，应当掌握．4. 解：周杰伦在舞台上演出时，身穿红衣服，绿裤子和红白鞋子，当只有红光照来时，红衣服会反射红光，故衣服是红色的；绿裤子吸收红光，不反射光，故是黑色；白色的鞋子可以反射所有色光，故鞋子反射红光，显示红色。
光纤光学第三章
H z k0 n 2 E z j Hr 2 2 2 r k 0 n r
j H 2 2 2 k0 n H z r 0 2 E z k0 n 0
光纤中场的纵向分量：
2 E z 1 E z 1 2 E z 2 2 2 (k ) E z 0 2 2 r r r r
第三章 光纤传输理论
研究光纤中光能量的传输形式和场分布。 常有两种分析方法：光线理论和波动理论。
光波如何进入光波导？（模式的激励） 光波在光波导中如何传播？(模式分布) 光波导的基本特征参数？
参考文献： [1] 廖延彪.光纤光学，清华大学出版社，2000，3 [2] 刘德明，向清，黄德修.光纤光学，国防工业出 版社，1999 [3] 马军山.光纤通信技术，人民邮电出版社，2004
d dr dn d (n ) nr ds ds dr ds dr d d d n nr 0 ds ds ds ds d dz (n ) 0 ds ds
2
求解光线方程的过程：
n(r0 ) sin n no sin 0 sin 0
1
光线路径在z方向的周期为P，与光线的初始位置r0及轴 向角有关，不同角度的子午光线并不能会聚于一点。 但对于近轴光线，有 n(r0 ) n(0); cos z (ro ) 1 则
P 2
A
n2 n1
平方率分布光纤对于近轴光线具有相当好的会聚效果。由
一点发出的各角度光线经过一周期长度P的传播后会聚于
L tan L 2a
单位长度内的总光路和全反射次数的表达式：
1 1 S cos sin
tan 1 2a 2a tan