光学试验思考题集
光学实验思考题集
一、 薄透镜焦距的测定
⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距？ 答：根据高斯公式v f u f '+＝1，有其空气中的表达式为'111f
v u =+-，对于远方的物体有u ＝－∞，代入上式得f ′＝v ，即像距为焦距。
⒉如何把几个光学元件调至等高共轴？粗调和细调应怎样进行？
答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。 ⑴ 粗调
将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。可分别调整：
1) 等高。升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。
2) 共轴。调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。
⑵细调（根据光学规律调整）
利用二次成像法调节。使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。
⒊能用什么方法辨别出透镜的正负？
答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。方法二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上者为凹透镜。
⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么？两种测量方法的要领是什么？
答： 一是要光线近轴，这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现；二是由于凹透镜为虚焦点，要测其焦距，必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。
物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物，先放凸透镜于光路中，移动辅助凸透镜与光屏，使箭物在光屏上成缩小的像（不应太小）后固定凸透镜，记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜于光路中，并移动光屏和凹透镜，成像后固定凹透镜（O 2），并记下像的坐标位置（P ′）；此时O 2P ＝u ，O 2P ′＝v 。
用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物，取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸透镜的焦距后固定凸透镜（O 1），记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜和平面镜于
O 1P 之间，移动凹透镜，看到箭物平面上成清晰倒立实像时，记下凹透镜的坐标位
置（O 2），则有f 2 ＝O 2P 。
⒌共轭法测凸透镜焦距时，二次成像的条件是什么？有何优点？
答：二次成像的条件是箭物与屏的距离D 必须大于4倍凸透镜的焦距。用这种方法测量焦距，避免了测量物距、像距时估计光心位置不准所带来的误差，在理论上比较准确。
6．如何用自准成像法调平行光？其要领是什么？
答：固定箭物和平面镜，移动箭物与平面镜之间的凸透镜，使其成清晰倒立实像于箭物平面上。此时，箭物发出的光经凸透镜后为平行光。其要领是箭物与平面
镜间距要大于凸透镜焦距。
7．不同物距的物体经凸透镜成像时，像的清晰区大小是否相同？
答：不相同。原因有二：一是不同区间的物其成像区间范围不相同，二是由于近轴光线条件不能满足，致使存在色像差。
8．用自准法测凸透镜焦距时，透镜光心偏离底座中心坐标时，应如何解决？
答：由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内，所测结果可能偏大或偏小，要消除这一系统误差，可将透镜反转180°,再测量一次，然后取其平均值。
9．分析测焦距时存在误差的主要原因。
答：①共轴等高调节不好；②成像清晰范围找得不准；③由于箭物所放位置不能测量或箭物倾斜没进行修正。
10．没有接收屏就看不到实像，这种说法正确吗？
答：不正确。对于透镜，只要在它成像的范围内，用眼睛对着光线都能看到实像。
11．本实验介绍的几种测量凸透镜的方法，哪一种方法比较好？为什么？
答：从道理上说位移法比较好，因为这种方法把焦距的测量归结于可以精确测量的量D和d的测量，避免了确定凸透镜光心位置不准带来的困难。
12．利用自准直法测凸透镜的焦距时，为什么会发现透镜能在两个不同位置，使 1 字孔屏上出现清晰的像？
答：这是因为除了自准直法产生的哪个像外，凸透镜背对1字孔的那个凹面能象凹面反射镜那样成一个倒立的实像，只是这个像距比凸透镜的焦距小。
13．物距不同时，像的清晰范围是否相同？
答：是不相同的。按近轴光学的分析，物距越大，像的清晰范围越大。
14．在测凸透镜焦距时，可以用测得的多组u 、v 值，以u /v （即像的放大率）作纵轴，以u作横轴，画出实验图线。试问这条实验图线具有什么形状?怎样
从这条图线求出焦距f?
答：由焦距计算公式：1/u+1/v=1/f整理后得：u/v=u/f-1。以u为横坐标，u/v为纵坐标作图为一直线，其斜率为1/f，进而可求得焦距。
15.在透镜焦距测定过程中，有时没有看到1 字像，而看到灯丝的像，这是为什么？
答：这是因为平行光没有完全调节好原因。
16．如何直接判断凸透镜和凹透镜？
答：观察光线经过这两类透镜折射以后是否能会聚于一点。用手拿着透镜观察桌面上的字，如相同的高度，字放大的这块是凸透镜，字缩小的这块是凹透鏡。
17．凸透镜、凹透镜的定义及性质？
答；中間厚邊緣薄的叫凸透鏡，中間薄边緣厚的叫凹透鏡。凸透鏡會令光线聚焦，令影像放大。凹透鏡会令光线发散開，令影像縮小。
18．测量凸透镜及凹透镜除书上的几种方法，还有其他方法吗？
答：测量凸透镜及凹透镜除书上有成像公式法、位移法、自准直法、辅助透镜法和视差法。
19．公式法测凹透镜焦距时，凹透镜的位置如何放置？
答：因为凹透镜不能成实象，所以要借助凸透镜来成象，凹透镜的位置应放在凸透镜第一次成象位置的后面、平面镜的前面。
20．公式法、位移法测透镜焦距时，加圆孔光阑时象如何变化，为什么？
答：公式法、位移法测透镜焦距时，加圆孔光阑时象变得清晰。主要是把杂光去掉，使远轴光线变成近轴光线。
21．测量透镜焦距，选择放大的像还是缩小的像比较准确，为什么？
答：测量透镜焦距，选择缩小的像比较准确，容易观察它的清晰度。如果在测凹透镜焦距时，如第一次就成一个大的象，然后再放上凹透镜，经发散象会更大，一象会不清晰，二会超出视场范围。
22．加圆孔光阑后，选择较远的像还是较近的像比较准确，为什么？
答：加圆孔光阑后，选择较近的像比较准确，因为加上圆孔光阑后，光的能量会减少，如距离较远的话，由于光能的不足而影响象的清晰度。
23．自准直法则透镜焦距时，为什么不加圆孔光阑？
答：自准直法则透镜焦距时，光经过平面镜反射路径长，光的能量要损耗，为了保证能量所以不加圆孔光阑。
24．如何测量凸透镜的曲率半径及折射率？
答：用牛顿环放在读数显微镜上，测出它第K级的直径D，代入公式算出它的曲率半径及折射率。
25．测量时将透镜转过180°，测量结果如何？为什么？
答：测量时将透镜转过180°，测量结果是相同的，因为这是在同一个介质空气中。26．如何调节光具座上光学仪器的共轴？
答：（1）粗调：用眼镜观察，使光具座上各元件等高，互相之间平行，中心在一条直线上。
（2）细调：利用位移法进一步调节各元件的共轴，移动凸透镜使两次在白屏所成的一个放大的像和一个缩小的像的中心重合。
二、光具组基点的测定
1. 为什么加上圆光阑时，象看起来清晰？
答：把杂光去掉，主要使远轴光线变成近轴光线，象看就起来清晰。
三、分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定
1．分光计的读数装置为什么要有两个读数窗?在测量角度时，读数应注意什么
答：为了消除望远镜（即游标）和载物台（即度盘）得转动轴与中心轴不重和即偏心对测量的影响，在度盘一条直径的两端各安装一个游标，读数时，通过观察窗上部的放大镜观察刻度尺，分别对两个游标读数。
2．分光计的度尺根据游标原理刻成，在用分光计测量前是否需记下零读数（零差）?为什么?
答：在用分光计测量前不需要记下零读数（零差），因为用分光计测角度实际上是测定处于与度盘平面平行的平面内，且通过中心轴的两束平行光束的夹角。
3．为什么用平面镜调节分光计平台时，要调相互垂直二次？
答：因为一条直线不能确定一个平面，两条相交直线才能确定一个平面。所以要调相互垂直二次。
4．在测三棱镜最小偏向角时，有时无论哪个方向转都没有最小偏向角，这是为什么？
也可能转动三棱镜谱线（出射光线）没有动，这又是为什么？
答：三棱镜的位置没有放好，光路没有调整好，三棱镜的磨砂面朝那个方向没定位正确，无论哪个方向转都没有最小偏向角。
5．测最小偏向角时，入射角、出射角关系如何？入射光线、出射光线关系如何？三棱镜中的光线方向如何？
答：在测最小偏向角时，入射角和出射角相等，入射光线和出射光线在底边的两侧，并对称，三棱镜中的光线方向
6．阿贝折射率仪是根据什么原理制成的？
答：阿贝折射率仪是根据全反射原理制成的。它有两种工作方式，即透射式和反射式。7．阿贝折射率仪是根据什么原理制成的？
答：阿贝折射率仪是根据全反射原理制成的。它有两种工作方式，即透射式和反射式。
4 棱镜色散的研究
1．分光计实际调节的是哪三个面共面？
答：（1）读数平面，（2）观察平面，（3）待测光路平面。
2．如何调节望远镜调焦无穷远？
答：（1）旋转望远镜目镜，使目镜中的十字叉丝清晰。
（2）找到反射回来的绿色叉丝象，拉伸目镜镜筒，使之清晰，并使叉丝与叉丝象无视差，然后固定目镜。
3．用平面镜调节为什么要放二个位置来调节？
答：因为一条直线不能确定一个平面，两条相交直线才能确定一个平面。所以要调相互垂直二次。
五、夫琅和费衍射的强度分布和观察
1.实验中为什么要找出中央明纹的位置？
本实验的最终目的是为了能做出光强度分布图，找出中央明纹的位置，使其极大值位于所测数据的中间位置，做出的图像才能够出现主极大和其两边的二级极大。
2.实验中为什么要保证中央明纹的光电流值不要偏小？
如果中央明纹的光电流值偏小，那么其他位置的光电流值将更小，自然光照射的光电流值给作图带来一定的麻烦，而且，做出的图效果也不好。
3．在单缝实验过程中，当缝宽b及缝到屏的间距d增大或减少时，条纹如何变化？答：b增大，条纹变密。
D增大，条纹变稀。
6菲涅耳衍射实验研究
7用双棱镜干涉测钠光波长
1．双棱镜干涉属什么方法的干涉，什么类型的干涉？
答：双棱镜干涉属于双光束干涉，是分波阵面方法的干涉
2．如何测量波长差？如何较准确测量？
答：以钠灯为光源调节干涉仪看到等倾干涉条纹，移动M1镜，使视场中心的视见度最小，记录M1的位置为d1，沿原方向继续移动M1，直至视见度又为最小，M1的位置为d2，Δd=∣d2-d1∣,
3、双棱镜干涉实验中，单缝距双棱镜的间距是否影响干涉条纹？
答：双棱镜干涉实验中，单缝距双棱镜的间距对干涉条纹会有影响。
八、用牛顿环测透镜曲率半径和用劈尖测厚度（直径）
1、为什么实验中有的学生算出的R
20-10 、R
25-15
、R
30-20
会有很大的差异？
(1) 在数暗环时计数错误或计算中带错数据都可导致此结果。
（2）在转动读数显微镜副尺时，有正转、反转交叉转动的现象。
（3）目镜中的纵丝没有压到暗环的中央，而是与暗环内切或外切。
2、为什么实验中有的学生测出的R持续偏小？
(1)读数显微镜中看到的明暗相间的条纹不清晰。
(2)把中心的暗斑数做第一环。
3、牛顿环的各环是否等宽?环的密度是否均匀?如何解释?
答：牛顿环的各环不等宽，中间宽边缘窄；环的密度也不均匀，中间密边缘稀。这是由干涉公式决定。
4、用同样的实验方法，能否测定凹透镜的曲率半径?
答：能测定凹透镜的曲率半径。
5、牛顿环干涉条纹畸变的可能原因有哪些?
答：这是由于灰尘或凸透镜和平板玻璃不规则造成的。
6．在牛顿环实验中，如何正确测量圆环的直径？
答：在牛顿环实验中，测量直径时级次K要取适当大,为了避免螺距误差,测量时显微镜要向一个方向移动,不能中途反向转动.在测量直径时, 中心应是暗点,一边是内切,另一边应是外切.调节时应注意将显微镜镜筒先下降,然后缓慢上升,以免损坏牛顿环. 7．牛顿环的干涉属于哪种方法的干涉？哪种类型的干涉？迈克尔逊干涉仪的干涉属于哪种方法的干涉？哪种类型的干涉？
答：牛顿环的干涉属于分振幅方法的干涉，是等厚干涉。迈克尔逊干涉仪的干涉利用分割光波振幅的方法的干涉，是等倾干涉。
8．牛顿环的中心明暗如何？条纹疏密如何？条纹级次高低如何？
答：牛顿环的中心是暗点，条纹中央疏，边缘密，中央低级次，边缘高级次的明暗相间的圆条纹。
9．白光照射劈尖时，干涉条纹如何？
答：白光照射劈尖时，干涉条纹将是相互平行的彩纹。
10．在调节牛顿环时，为什么不能旋紧三个调节螺丝？
答：在调节牛顿环时，如果将三个调节螺丝旋得太紧，压力太大会使两块玻璃变形，而使它们之间的接触不是点而变成了面。
11．理论上，牛顿环的中心，应该是暗纹，还是明纹？为什么？
答：牛顿环是一块平板玻璃和一块凸玻璃组成的，从理论上讲它们接触应是个点，从上面看下去中心应是暗纹，而从下面看上来中心就是明纹。
12.在调节牛顿环时，为什么不能旋紧三个调节螺丝？
答：在调节牛顿环时，如果将三个调节螺丝旋得太紧，压力太大会使两块玻璃变形，而使它们之间的接触不是点而变成了面。
13.理论上，牛顿环的中心，应该是暗纹，还是明纹？为什么？
答：牛顿环是一块平板玻璃和一块凸玻璃组成的，从理论上讲它们接触应是个点，从上面看下去中心应是暗纹，而从下面看上来中心就是明纹。
九、用透射光栅测定光波波长
1、光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大?答:光栅光谱和棱镜光谱采用不同的分光器件--衍射光栅和三棱镜得到的。前者依据光栅方程 (k=0，士1，士2,...)；后者根据不同波长的光在玻璃中的折射率不同产生色散。在光栅光谱中，对于同一衍射级次k,波长越大衍射角也越大，即红光偏转最大；在棱镜光谱中，由于波长越大折射率越小，偏向角也越小，故紫光偏转最大。
2、当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象?为什么?
答:狭缝太宽时谱线太亮、太宽，所以会造成较大的测量误差;狭缝太窄时谱线亮度不够，甚至会造成找不到谱线。因此应该使狭缝宽窄合适。
3、入射光末垂直照射光栅所造成的后果是什么？
入射光末垂直照射光栅会给实验带来了系统误差。当光线以φ角人射光栅时，光栅公式变为(k==0,士1,+2，…)由于对正、负k级而言, φ值为一正一负，所以造成两边衍射角不相等。如果只取一侧的衍射角，代入计算，则误差较大。在本实验中，由于把正、负同级衍射角取了平均，部分地消除了由此造成的误差。在测波长时，由于入射角不变，所以进一步抵销了由此造成的误差。但是从操作技能等方面考虑，今后应尽量避免类似情况发生。
4、实验时并不要求仪器转轴过光栅面，这对测量衍射角有无影响?
答：这对测量衍射角无影响。
5、在用自准直法调整光栅方位时，可以同时看到两个一强一弱的十字反射像，它们是怎样形成的? 调整时应如何处理?
答：强的十字反射像是由光栅前表面反射的；弱的十字反射像是由光栅后表面反射的。调整时只以强的十字反射像为准。
6、缝的宽度对光谱的观测有什么影响?
答：狭缝的宽度太宽测量光谱不准确且分不出黄1和黄2光谱；狭缝的宽度太窄则狭缝的亮度又太弱，不利于测量。
7．为什么要使平行光垂直入射光栅？如何调节？
答：因为只有在平行光垂直入射光栅的情况下，才能用λθk d =sin 。分光计调整好后，把平面镜换成光栅，放置光栅时要使公共转轴在光栅平面内，左右转动平台使经光栅反射的绿色叉丝与目镜中的调整叉丝重合，同时缝像又与测量用叉丝的垂直轴重合。
8．如果平行光不垂直入射光栅，则条纹数是否改变？如要测量，则计算公式如何？如何测量？
答：如果平行光不垂直入射光栅，则零级条纹两边的条纹数将不对称，如要测量，则计算公式不能用λθk d =sin ，而要变成
分光计调整好后，把平面镜换成光栅，放置光栅时要使公共转轴在光栅平面内，左右转动平台使经光栅反射的绿色叉丝与目镜中的调整叉丝重合，同时缝像又与测量用叉丝的垂直轴重合。
9．如何调节望远镜聚焦无穷远？
答：（1）旋转望远镜目镜，使目镜中的十字叉丝清晰。
（2）找到反射回来的绿色叉丝象，拉伸目镜镜筒，使之清晰，并使叉丝与叉丝象无视差，然后固定目镜。
10．为什么说当缝像（光栅0级谱线）与十字叉丝竖直线重合时，并且光栅反射回来
的绿色叉丝与调整用叉丝重合时，平行光已经垂直入射光栅？
答：当缝像（光栅0级谱线）与十字叉丝竖直线重合时，望远镜与平行光管光轴已垂
合。光栅反射回来的绿色叉丝与调整用叉丝重合时，望远镜光轴与仪器转轴垂直，平行光已经垂直入射光栅。
十、偏振现象的观察与分析
1．平面偏振光通过1/2波片出射光的偏振态如何？
答：平面偏振光通过1/2波片出射光是圆偏振光。
2．平面偏振光通过1/4波片出射光的偏振态如何？
答：平面偏振光通过1/4波片出射光是圆偏振光。
3．圆偏振光通过1/2波片出射光的偏振态如何？
答：仍为圆偏振光。
4．圆偏振光通过1/4波片出射光的偏振态如何？
答：圆偏振光通过1/4波片出射光是平面偏振光。
5．椭圆偏振光通过1/2波片出射光的偏振态如何？
答：仍为椭圆偏振光。
6．椭圆偏振光通过1/4波片出射光的偏振态如何？
答：椭圆偏振光通过1/4波片出射光是平面偏振光。
7．自然光、平面偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、部分偏振光通过偏振片、并转动偏振片则出射光的光强如何变化？
答：自然光、平面偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、部分偏振光通过偏振片、并转动偏振片则出射光的光强无变化。
8．如何检验自然光和圆偏光？
答：用一块1/4波片可以把圆偏振光变成线偏振光，但不能把自然光变成线偏振光。
这样就可以检验自然光和圆偏光。
十一、利用光电效应测定普朗克常量
1、测量到的光电流是否完全是光电效应概念中的光电流?它还受到哪些因素的影响? 答：测量到的光电流不完全是光电效应概念中的光电流，实测光电流是实际阴极正向光电流、阳极反向光电流和反向暗电流的叠加结果。
2、你是如何减小截止电压的测量误差的?
答：我们可用实测的伏安特性曲线与横轴的交点值来代表阴极光电流的真正遏止电压，这种实测截止光电流的外加电压作理论遏止电压的方法即为交点法。在测伏安特性曲线与横轴的交点值附近的数据时，取点可取密些，以保证测量更准确。
十二、迈克耳逊干涉仪调节和使用
1、调节等倾干涉条纹时，怎样判断是否观察到了严格的等倾干涉条纹？
答：当平面镜M
1和M‘
2
完全平行时，才能观察到严格的等倾干涉条纹。这时如果眼
睛上下、左右微微移动，同心干涉圆环的大小不变，仅仅是圆心随眼睛移动而移动，并且干涉条纹反差大。这样的干涉条纹就是严格的等倾干涉条纹。
2、测量波长时应如何避免空程误差？
答：微动微调手轮，屏上条纹就应有变化，否则就存在空程误差，可用手轻推可动反射镜，消除空程误差，测量时始终连续地沿一个方向转动微调手轮。这样就可以避免空程误差。
3 是否所有的圆形条纹都是等倾干涉条纹?举例说明之。
答：不是所有的圆形条纹都是等倾干涉条纹。例如牛顿环干涉条纹就是等厚干涉条纹。
4 什么条件下迈克尔孙干涉仪产生等倾干涉 ? 根据什么现象判断干涉条纹确实是
等倾条纹 ?
答：当与M1完全平行时，迈克尔逊干涉一产生等倾干涉。当干涉条纹完全是圆形条纹时就确实时等倾干涉条纹。
5．迈克尔逊干涉仪的中心明暗如何？条纹疏密如何？条纹级次高低如何？
答：迈克尔逊干涉仪的中心是亮点，条纹分布中央疏，边缘密，中央高级次，边缘低级次的明暗相间的同心圆条纹。
6．迈克尔逊干涉仪调节时，从G1中看到三个叉丝,这是如何产生的?，
答：G1 G1中看到三个叉丝象，其中二个象是平面镜M1形成的，一个象是M2形成的。7．调节迈克尔逊干涉仪时，发现有时条纹很密；有时条纹很疏，看似直纹？这是为什么？
答：这主要是M 1/和M2之间的不平行并与它们之间的距离也有关系。
8．迈克尔逊干涉仪调节时，有时叉丝已经完全重合，但就是看不到条纹，这是为什么？答：在调节迈克尔逊干涉仪时，有时叉丝已经完全重合，但就是看不到条纹，这是可能它的位置刚巧在视见度为零的时候，所以看不到条纹而只能看到一片黄光。
9．在迈克尔逊干涉仪调节时，有时发现开始时条纹向中心收缩至消失，但继续同一方向移动m1时，发现条纹由中心向外冒出，这是为什么？
答：因为当M1和M2的间距逐渐减小到一定时，M1镜移到了M2虚象内，这时条纹却向外冒出
10．迈克尔逊干涉仪中，G1、G2二板称什么板，作用如何？
答：G1板是分光板，作用是将一束光分成两束相互垂直的光。G2板是补偿板，作用是补偿光程差。
11．什么时候，迈克尔逊干涉仪中的干涉条纹向内收缩至消失？
答：当M1和M2的间距逐渐由大变小时，即干涉条纹向内收缩至消失。
12．什么时候，迈克尔逊干涉仪中的干涉条纹向外扩展至冒出？
答：当M1和M2的间距逐渐增大时，即向外扩展至冒出。
13．迈克尔逊干涉仪调节时，有时看到直条纹，这是为什么？
答：如果M1/和M2不平行时，就会看到直条纹。
14.、什么时候，迈克尔逊干涉仪中的干涉条纹向内收缩至消失？
答：当M1和M2的间距逐渐由大变小时，即干涉条纹向内收缩至消失。
15、什么时候，迈克尔逊干涉仪中的干涉条纹向外扩展至冒出？
答：当M1和M2的间距逐渐增大时，即向外扩展至冒出。
16在调节M1镜的过程中，发现开始条纹是向内收缩的，但到一定时候条纹却向外冒出，这是为什么？
答：因为当M1和M2的间距逐渐减小到一定时，M1镜移到了M2虚象内，这时条纹却向外冒出。
17、迈克尔逊干涉仪调节时，有时看到直条纹，这是为什么？
答：如果M1/和M2不平行时，就会看到直条纹。
18、如何测量波长差？如何较准确测量？
答：以钠灯为光源调节干涉仪看到等倾干涉条纹，移动M1镜，使视场中心的视见度最小，记录M1的位置为d1，沿原方向继续移动M1，直至视见度又为最小，M1的位置为d2，Δd=∣d2-d1∣。
十三、法布理——珀罗标准具
十四、硅光电池的线性响应
十五、透明介质的折射率的测定
十六、光谱的测量
十七、单色仪的定标和滤光片光谱透射率的测定
1、光栅单色仪怎样将复合光分解为单色光?
答：由于光栅的分光作用，从出射狭缝出来的光线为单色光。当光栅转动时，从出射狭缝将依次出现由短波长到长波长的单色光。
2、对单色仪进行定标的目的是什么？
答：光栅单色仪经过运输、长期使用或重新装调后，其波长显示器的读数与实际所测单色光的准确波长值有偏离，通常就需要对光栅单色仪进行重新定标，即用一些已知波长、谱线宽度较窄的光照亮入射狭缝S1，转动扫描手轮让这些光按波长顺序依次从出射狭缝S2照出，读出波长显示器上相应的指示值R，再利用已知波长的准确值，可以做出光栅单色仪的校准曲线，将波长显示器上的读数作相应的修正，得到所测光波波长的准确值。
3、调节入射狭缝S1和出射狭缝S2时应注意什么?
答：S1缝宽和S2缝宽应调到0.5mm左右。
4、两种光电探测器输出的是电流还是电压信号?
答：光敏二极管输出的是电流信号；光电池输出的是电压信号。
十八、超声声速的测定
1、用逐差法处理数据的优点是什么?
答：逐差法的优点：它可以充分地利用测量数据，并对数据有取平均地效果。
2、能否用扬声器代替发射面．用话筒代替接收面进行声速测定?
答：不能，因为扬声器地发射面和话筒地接受面不规则，不利于声波反射和产生单一地相位差。
3、如何用本实验中的方法测量声波在媒质中（如液体和固体）的传播速度?
答：用本实验中的方法将发射端和接受端放在绝缘液体中就可测量声波在液体中的传播速度；将圆柱型固体固定在发射端和接受端之间，测出发射端的发射波和反射波的相位差，再折算成波长就可测量声波在固体中的传播速度。
十九、光的色度研究
二十、光纤光学实验研究
二十一、光学全息照相
1、为什么说全息图记录了物光波波前的全部信息? 它又是怎样记录“全部信息”的? 答：全息照相记录的不是物光的强度分布，而是干涉条纹。干涉条纹的可见度反映了物光波的振幅，干涉条纹的疏密和取向则由物光波的相位决定。物体上每个点发出的光波记录在整个底片上，换言之，底片上的每个点都记录了所有物点发出的光波。这样用干设法把物光波场的“全部信息”都记录下来所获得的照片，称为全息照片或全息图。
2、怎样才能拍摄制作出高质量的全息照片? 拍摄过程中应注意哪些事项?
答：拍摄过程应注意如下事项：
（a）物光波和参考光波的光程差尽量小（几厘米内）；
（b）调整分束镜使物光和参考光的强度比在合适的范围内（2：1～10：1）
（c）物光和参考光的夹角尽可能小；
（d）被摄物和全息干板应被均匀照明；
（e）在曝光过程中，应尽量保持系统稳定，避免杂光、振动、声波、气流等的影响。
3、怎样选择全息记录介质?
答：记录全息图的介质应该是性能良好的感光材料，且要求具有较高的分辨率。
大学物理波动光学题库及标准答案
大学物理波动光学题库及答案
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一、选择题：（每题3分） 1、在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A 、B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为 (A) 1.5 λ． (B) 1.5 λ/ n ． (C) 1.5 n λ． (D) 3 λ． ［ ］ 2、在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等，走过的光程相等． (B) 传播的路程相等，走过的光程不相等． (C) 传播的路程不相等，走过的光程相等． (D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等． ［ ］ 3、如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2．路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - ［ ］ 4、真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明媒质中，从A 点沿某一路径传播到B 点，路径的长度为l ．A 、B 两点光振动相位差记为?φ，则 (A) l ＝3 λ / 2，?φ＝3π． (B) l ＝3 λ / (2n )，?φ＝3n π． (C) l ＝3 λ / (2n )，?φ＝3π． (D) l ＝3n λ / 2，?φ＝3n π． ［ ］ 5、如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉．若薄膜厚度为e ，而且n 1＞n 2＞n 3，则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4πn 2 e / λ． (B) 2πn 2 e / λ． (C) (4πn 2 e / λ) +π． (D) (2πn 2 e / λ) -π． ［ ］ 6、如图所示，折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知n 1＜n 2＜n 3．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e ． (B) 2n 2 e －λ / 2 . (C) 2n 2 e －λ． (D) 2n 2 e －λ / (2n 2)． ［ ］ 7、如图所示，折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知n 1< n 2> n 3．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是 (A) 2n 2 e ． (B) 2n 2 e －λ / 2. (C) 2n 2 e －λ ． (D) 2n 2 e －λ / (2n 2)． P S 1 S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 n 1 n 2 n 3 e λ n 2n 1n 3 e ①② n 2n 1n 3 e ①②
中考光学实验专题训练及答案
中考光学实验专题训练及答案 1、为了探究光反射时的规律，小明进行了如图3所示的实验。 ⑴请在图中标出反射角的度数。 ⑵小明想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，他应如何操 作？ ⑶如果让光线逆着OF 的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE 方向射出，这表明： 2、小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时，将一块玻璃板竖直 架在水平台上，再取两段完全相同的蜡烛A 和B ，点燃玻璃板前的蜡烛A ，进行观察，如图4所示，在此实验中： (1)小红选择玻璃板代替镜子进行实验的目的是__________． (2)所用刻度尺的作用是便于比较像与物________关系． (3)选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的__________关系． (4)移去后面的蜡烛B ，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上__________ 接收到蜡烛烛焰的像(填“能”或“不能”)．所以平面镜所成的像是__________像(填“虚”或“实”)． 图3 图4
(5)小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，它的像__________ (填“变大”、“变小”或“不 变”)． 3、某实验小组在探究光的折射规律时，将光从空气分别射入水和玻璃，测得数 据如下表： 分析表格中的数据，你肯定能得出一些规律。请写出一 条：。 4、在“探究凸透镜成像的规律”的实验中。 图4 (1)实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________。 (2)所用凸透镜的焦距为10 cm。某同学的实验数据如下表。 ①分析1、2、3次实验的数据可知_______、______、_____。 ②在第5次实验中，从_______一侧透过透镜看到在_______一侧放大的像。
微波光学实验 实验报告
近代物理实验报告 指导教师：得分： 实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节 实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜 同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙 实验地点：综合楼503 实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压 实验题目：微波光学实验 实验仪器：（注明规格和型号） 微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板 实验目的： 1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验. 2.验证反射规律 3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长 4.测量并验证单缝衍射的规律 5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数 实验原理简述： 1.反射实验 电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。 2.迈克尔孙干涉实验 在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作 用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B 两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置 处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干 波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇 数倍,则干涉减弱。 3.单缝衍射实验 如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最 宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小 值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增
大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为 Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 4. 微波布拉格衍射实验 当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足 2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射 实验步骤简述： 1. 反射实验 1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置. 1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上, 1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度. 1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录. 2. 迈克尔孙干涉实验 2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜. 2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置. 2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2 ( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值. 3. 单缝衍射实验 3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直, 3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.
()光学题库及答案
光学试题库计算题 12401已知折射光线和反射光线成900角如果空气中的入射角为600求光在该介质中的速度。14402在水塘下深h处有一捕鱼灯泡如果水面是平静的水的折射率为n则从水面上能够看到的 圆形亮斑的半径为多少14403把一个点光源放在湖水面上h处试求直接从水面逸出的光能的百分比 忽略水和吸收和表面透镜损失。 23401平行平面玻璃板的折射率为厚度为板的下方有一物点P P到板的下表面的距离为,观察者透过玻璃板在P的正上方看到P的像求像的位置。 23402一平面平行玻璃板的折射率为n厚度为d点光源Q发出的近于正入射的的光束在上表面反射成像于'光线穿过上表面后在下表面反射再从上表面出射的光线成像于'。求'和'间的距离。 23403来自一透镜的光线正朝着P点会聚如图 所示要在P '点成像必须如图插入折射率n=的玻璃片. 求玻璃片的厚度.已知=2mm . 23404容器内有两种液体深度分别为和折射率分别为和液面外空 气的折射率为试计算容器底到液面的像似深度。 23405一层水n=浮在一层乙醇n=之上水层厚度3cm乙醇厚5cm从正方向看水槽的底好象在水面下多远 24401玻璃棱镜的折射率n=如果光线在一工作面垂直入射若要求棱镜的另一侧无光线折射时所需棱镜的最小顶角为多大24402一个顶角为300的三棱镜光线垂直于顶角的一个边入射而从顶角的另一边出射其方向偏转300 求其三棱镜的折射率。 24404有一玻璃三棱镜顶角为折射率为n欲使一条光线由棱镜的一个面进入而沿另一个界面射出此光线的入射角最小为多少24405玻璃棱镜的折射棱角A为60对某一波长的光的折射率为现将该棱镜浸入到折射率为4/3的水中试问当平行光束通过棱镜时其最小偏向角是多少
选修3-4光学测试题
选修3-4光学测试题 说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟. 第Ⅰ卷(选择题 共40分) 一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，请把它填在括号内. 1.夏日的白天,在大树下乘凉时,经常发现在树阴中间有许多圆形亮斑.关于其原因下列说法正确的是 A.大树的缝隙是圆的,所以地面上有许多圆斑 B.是很多树叶将太阳光反射到地面形成的圆斑 C.这是经很多不规则的树叶缝隙所形成的太阳的像 D.这是太阳光经树叶缝隙衍射形成的 2.对于某单色光,玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时 A.其速度比在水中大,其波长比在水中长 B.其速度比在水中大,其波长比在水中短 C.其速度比在水中小,其波长比在水中短 D.其速度比在水中小,其波长比在水中长 3.下列关于偏振光的说法中正确的是 A.自然光就是偏振光 B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光 C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光 D.单色光就是偏振光 4.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n ,厚度为d ,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为 A. 4 d B. 4 nd C.4d D.4nd 5.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是
6.关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法不正确的是 A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的 B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹 C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光，但一定不是干涉条纹 D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光 7.细红光束和细蓝光束垂直于AB 面进入楔形棱镜,并能从AC 面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC 面射出后的情况是 A.两束光一定相交 B.两束光仍然平行 C.两束光的反向延长线相交 D.条件不足,无法确定 8.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时,若黄光恰好发生全反射,则 A.绿光一定能发生全反射 B.红光一定能发生全反射 C.三种单色光相比,红光在介质中的传播速率最小 D.红光在介质中的波长比它在空气中的波长长 9.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P ,线光源S 可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O .若S 从图中A 向B 处移动,在P 上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是 P O A A.红光→紫光,红光 B.紫光→红光,红光 C.红光→紫光,紫光 D.紫光→红光,紫光 10.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则 A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大 B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小 C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确 D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确
傅里叶光学实验报告
实验原理：（略） 实验仪器： 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜 实验内容与数据分析 1．测小透镜的焦距f 1 （付里叶透镜f 2=45.0CM ） 光路：激光器→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏 操作及测量方法：打开氦氖激光器，在光具座上依次放上扩束镜，小透镜和光屏，调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入，将小透镜固定，调节光屏的前后位置，观察光斑的会聚情况，当屏上亮斑达到最小时，即屏处于小透镜的焦点位置，测量出此时屏与小透镜的距离，即为小透镜的焦距。 112.1913.2011.67 12.3533 f cm ++= = 0.7780cm σ= = 1.320.5929 p A p t t cm μ=== 0.68P = 0.0210.00673 B p B p t k cm C μ?==?= 0.68P = 0.59cm μ== 0.68P = 1(12.350.59)f cm =± 0.68P =
2．利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数 光路：激光器→光栅→屏（此光路满足远场近似） 在屏上会观察到间距相等的k 级衍射图样，用锥子扎孔或用笔描点，测出衍射图样的间距，再根据sin d k θλ=测出光栅常数d （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数； 衍射图样见原始数据； 数据列表： sin || i k Lk d x λλ θ= ≈ 取第一组数据进行分析： 2105 13 43.0910******* 4.00106.810d m ----????==?? 210 523 43.0910******* 3.871014.110d m ----????==?? 2105 33 43.0910******* 3.95106.910d m ----????==?? 210 543 43.0910******* 4.191013.010 d m ----????==?? 554.00 3.87 3.95 4.19 10 4.0025104 d m m --+++= ?=? 61.3610d m σ-=? 忽略b 类不确定度：
光学竞赛题(附答案)
光学竞赛题 O 'fl
光学竞赛题 一、选择题 1. （ 3分）细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户，直接看远处的高架电线，电线呈规则的下弯弧形; 而如果隔着窗玻 璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且，轻微摆动头部 让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动?产生这种现象的原因是（ ） A .玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同 B .玻璃各部分的透光度不均匀 C .玻璃各部分的厚度不均匀 D .玻璃上不同部位对光的反射不一样 2. （ 3分）如图所示，平面镜 0M 与ON 的夹角为0, 一条平行于平面 ON 的光线经过两个平面镜的多次反射后, 能够沿着原来的光 路返回，则两平面镜之间的夹角不可能是（ ） C . 10° 4. （ 3分）如图所示，竖直放置的不透光物体 （足够大）中紧密嵌有一凸透镜，透镜左侧两倍焦距处，有一个与主 光轴垂直的物体 AB ，在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜 MN ，镜面与凸透镜的主光轴垂直， B 、N 两点都在 主光轴上，AB 与 MN 高度相等，且与透镜上半部分等高.遮住透镜的下半部分，则该光具组中，物体 AB 的成像 情况是（ ） A .两个实像，一个虚像 B . 一个实像，两个虚像 C .只有一个虚像 D .只有一个实像 3. （3分）在探究凸透镜成像规律的实验中，我们发现像距 能 正确反映凸透镜成像规律的应该是（ ） v 和物距u 是一一对应的，在如图 所示的四个图线中 , A .图线A B .图线B C .图线C D .图线 D B . 15
5. （ 3分）如图所示，P 是一个光屏，屏上有直径为5厘米的圆孔.Q 是一块平面镜，与屏平行放置且相距 10厘米.01、 02是过圆孔 中心 0垂直于Q 的直线，已知 P 和Q 都足够大，现在直线 0102上光屏P 左侧5厘米处放置一点光源 D .丄米2 一7 6. （3分）如图（a ）所示，平面镜 0M 与0N 夹角为0,光线AB 经过平面镜的两次反射后出射光线为 CD .现将 平面镜0M 与0N 同 时绕垂直纸面过 0点的轴转过一个较小的角度 3,而入射光线不变，如图（b ）所示.此时经过 平面镜的两次反射后的出射光线将（ ） (a) (b) A .与原先的出射光线 B .与原先的出射光线 C .与原先的出射光线 D .与原先的出射光线 CD 平行 CD 重合 CD 之间的夹角为23 CD 之间的夹角为3 7. （ 3分）小明坐在前排听讲座时，用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来?由于会场比较暗，他 使用了闪光灯.这样 拍出来的照片（ ） A .比不用闪光灯清楚多了 B .与不用闪光灯的效果一样 C .看不清投影到屏幕上的图象 D .色彩被 闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条 &（ 3分）如果不慎在照相机的镜头上沾上了一个小墨点，则照出的相片上（ ） A .有一个放大的墨点像 B .有一个缩小的墨点像 C . 一片漆黑 D .没有墨点的像 9. （ 3分）如图所示，水池的宽度为 L ,在水池右侧距离池底高度 H 处有一激光束，水池内无水时恰好在水池的左 下角产生一个光斑.已知 L=H ，现向水池内注水，水面匀速上升，则光斑（ S ,则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为（ 米2
光学单元测试题(含详解答案) doc
第十四章光学章末自测 时间：90分钟满分：100分 第Ⅰ卷选择题 一、选择题(本题包括10小题，共40分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分) 1．下列现象中属于光的干涉现象的是() A．天空出现彩虹 B．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色条纹 C．阳光通过三棱镜形成彩色光带 D．光线通过一个极窄的缝呈现明暗相间的条纹 解析：A、C为光的色散现象，D为光的衍射． 答案：B 2．红光和紫光相比() A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小 解析：红光的频率比紫光的频率小，由E＝hν可知红光的能量比紫光小，据此可排除选项A、C；红光在介质中的折射率比紫光在介质中的折射率小，由v＝c 可知在同一种介质中 n 红光的传播速度比紫光的大，所以B选项正确，D选项错误． 答案：B 3．在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔．设水中无杂质，且水面平静，则下面的说法中正确的是() A．小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置无关 B．小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置有关 C．小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置无关 D．小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置有关 解析：小鱼通过水面看灯是反射成像，不同位置射入鱼眼的反射光线不同，但反射光线的延长线交于一点，即为“平面镜”成的像．而鸟看灯是折射成像，鸟在不同位置射入鸟眼的折射光线不同．折射光线的延长线在不同位置交于不同点，故选项A、D对．答案：AD 4．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是() A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多 B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的 C．质量为10－3kg、速度为10－2m/s的小球，其德布罗意波波长约为10－23m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹 D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 解析：一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多，反映的是光电效应规律，体现光的粒子性，A错误；C项是单个物体的低速运动，也不能突出体现波动性，C错误；B、D正确． 答案：BD
(完整版)大学物理实验思考题
测非线性电阻的伏安特性 [ 思考题] ： ⒈从二极管伏安特性曲线导通后的部分找出一点，根据实验中所用的电表，试分析若电流表内接，产生的系统误差有多大？如何对测量结果进行修正？ 答：如图5.9-1 ，将开关接于“ 1”，称电流表内接法。由于电压表、电流表均有内阻（设为R L与R A），不能严格满足欧姆定律，电压表所测电压为（R L＋R A）两端电压，这种“接入误差”或“方法误差”是可以修正的。 V 测出电压V和电流I ，则I＝R L＋R A， V 所以R L＝I－R A＝R L′＋R A ①。 接入误差是系统误差，只要知道了R A，就可把接入误差计算出来加以修正。通常是适当选择电表和接法，使接入误差减少至能忽略的程度。 由①式可看出，当R A<
迈克尔逊干涉仪的使用 [ 预习思考题 ] 1 、根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用。 答：在迈克尔逊干涉仪光路图中（教材Ｐ １８１图 5.13--4），分光板 G 将光 线分成反射与透射两束； 补偿板 G / 使两束光通过玻璃板的光程相等； 动镜 M １ 和定镜 M ２ 分别反射透射光束和反射光束；凸透镜将激光汇聚扩束。 2、简述调出等倾干涉条纹的条件及程序 式测定λ，就必须使 M １馆和 M 2 /（M 2 的虚像）相互平行，即 M １ 和 M 2 相互 垂直。另外还要有较强而均匀的入射光。调节的主要程序是： ① 用水准器调节迈氏仪水平；目测调节激光管（本实验室采用激光光源） 中心轴线，凸透镜中心及分束镜中心三者的连线大致垂直于定镜 M ２ 。 ② 开启激光电源，用纸片挡住 M １ ，调节 M ２背面的三个螺钉，使反射光点 中最亮的一点返回发射孔； 再用同样的方法， 使 M １ 反射的最亮光点返回发 射孔，此时 M １ 和 M 2 / 基本互相平行。 ③ 微调 M ２ 的互相垂直的两个拉簧，改变 M ２ 的取向，直到出现圆形干涉 条纹，此时可以认为 M １ 与 M ２/ 已经平行了。同方向旋动大、小鼓轮，就可 以观察到非定域的等倾干涉环纹的“冒”或“缩” 。 3 、读数前怎样调整干涉仪的零点？ 答：按某一方向旋动微调鼓轮，观察到圆环的“冒”或“缩”后，继续 第 2 页 共 21 页 按原方向旋转微调鼓轮，使其“ 0”刻线与准线对齐；然后以相同方向转动 粗调鼓轮，从读数窗内观察，使其某一刻度线与准线对齐。此时调零完成， 答： 因为公式λ＝ ２△d △k 是根据等倾干涉条纹花样推导出来的，要用此
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。
光学题库及答案
光学试题库（计算题） 12401 已知折射光线和反射光线成900角，如果空气中的入射角为600 ，求光在该介质中的速度。 14402 在水塘下深h 处有一捕鱼灯泡，如果水面是平静的，水的折射率为n ，则从水面上能够看到的圆形亮斑的半径为多少 14403 把一个点光源放在湖水面上h 处，试求直接从水面逸出的光能的百分比（忽略水和吸收和表面透镜损失）。 23401 平行平面玻璃板的折射率为0n ，厚度为0t 板的下方有一物点P ，P 到板的 下表面的距离为0l ,观察者透过玻璃板在P 的正上方看到P 的像，求像的位置。 23402 一平面平行玻璃板的折射率为n ，厚度为d ，点光源Q 发出的近于正入射的的光束在上表面反射成像于'1Q ，光线穿过上表面后在下表面反射，再从上表 面出射的光线成像于'2Q 。求'1Q 和'2Q 间的距离。 23403 来自一透镜的光线正朝着P 点会 聚，如图所示，要在'P 点成像，必须如 图插入折射率n=的玻璃片.求玻璃片的 厚度.已知 =2mm . 23404 容器内有两种液体深度分别为 1h 和2h ，折射率分别为1n 和2n ，液面外空气的折射率为n ，试计算容器底到液面的像似深度。 23405 一层水（n=）浮在一层乙醇（n=）之上，水层厚度3cm ，乙醇厚5cm ，从正方向看，水槽的底好象在水面下多远 24401 玻璃棱镜的折射率n=，如果光线在一工作面垂直入射，若要求棱镜的另一
侧无光线折射时，所需棱镜的最小顶角为多大 24402 一个顶角为300的三棱镜，光线垂直于顶角的一个边入射，而从顶角的另一边出射，其方向偏转300，求其三棱镜的折射率。 24404 有一玻璃三棱镜，顶角为 ，折射率为n ，欲使一条光线由棱镜的一个面进入，而沿另一个界面射出，此光线的入射角最小为多少 24405 玻璃棱镜的折射棱角A为600，对某一波长的光的折射率为，现将该棱镜浸入到折射率为4/3的水中，试问当平行光束通过棱镜时，其最小偏向角是多少32401 高为2cm的物体,在曲率半径为12cm的凹球面镜左方距顶点4cm处。求像的位置和性质，并作光路图。 32402 一物在球面镜前15cm时，成实像于镜前10cm处。如果虚物在镜后15cm处，则成像在什么地方是凹镜还是凸镜 32403 凹面镜所成的实像是实物的5倍，将镜向物体移近2cm ，则像仍是实的，并是物体的7倍，求凹面镜的焦距。 32404 一凹面镜，已知物与像相距1m ，且物高是像高的4倍，物和像都是实的，求凹面镜的曲率半径。 32405 一高度为的物体，位于凹面镜前，像高为，求分别成实像和虚像时的曲率半径。 32406 凹面镜的曲率半径为80 cm ,一垂直于光轴的物体置于镜前何处能成放大两倍的实像置于何处能成放大两倍的虚像 32407 要求一虚物成放大4倍的正立实像,物像共轭为50 m m ,求球面镜的曲率半径. 32408 一个实物置在曲率半径为R的凹面镜前什么地方才能:(1)得到放大3倍的
光学实验自测题
光学实验自测题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
实验一薄透镜焦距测定05-06-2 1.下面哪项实验结果可能是对凹透镜焦距测定数据正确的表示（） 2.光学实验中常把各种光学元件组合成光学系统调整到各元件主轴等高和共轴，一般 细调使用的方法可以称为：大像追小像 3. 4.采用“虚物成实像法”测定发散透镜焦距时，对于像距，应取正值。 5.薄透镜焦距测量实验要求成像必须尽可能清晰，以下哪项不是清晰像的判据：成像 大 6.在实验中常把各种光学元件组合成光学系统，按照一般光学光路通用调节方法，首 要任务是调整好各元件主轴的等高和共轴；调节分两步：一般先粗调,后微调。 7.薄透镜焦距测定中用到低压汞灯，汞灯属于气体放电光源，发出复合光。使用时需 要启动预热,断电后需要冷却。 8.透镜成像的高斯公式中各物理量的符号法则是：距离自参考点（薄透镜光心）量 起，与光线行进方向一致时为正,反之为负。 9.薄凸透镜焦距测定主要的三种方法有：物距像距法，大像小像（二次成像）（共轭 法）法，自准直法。 10.远方物体经过透镜成像的像距为什么可以视为焦距 [参考答案] 根据高斯公式（成像公式），物距为无穷远，代入得焦距等于像距。11.用自准直法测量凸透镜焦距时，透镜光心偏离底座中心坐标时，应如何解决 [参考答案] 由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内，所测结果可能偏大或偏小，要消除这一系统误差，可将透镜反转180度，再测量一次，然后取其平均值。 12.不同物距的物体经过凸透镜成像时，像的清晰区大小是否相同 [参考答案] 不相同，原因有二：一是不同区间的物成像区间范围不相同，二是由于近轴光线条件不能满足，致使存在色像差。 13.在等高共轴调节中可以小像追大像吗 [参考答案] 不可以，越调越远 14.测量薄凹透镜焦距主要有哪些方法 [参考答案] （1）虚物成实像法；（2）有平面镜辅助确定虚像位置法。 15.光学系统的等高共轴调节方法是什么 [参考答案] 关键词：粗调细调二次成像法，大像追小像 16.测透镜焦距时存在误差的主要原因有哪些 [参考答案] （1）等高共轴调节不好；（2)成像清晰范围找得不准；（3）由于物屏所放位置不能测量或者倾斜没有进行修正。 实验二光的等厚干涉及应用05-06-2 1.以下哪项，是对读数显微镜的错误操作：B A.旋转调焦手轮时，要由下向上移动镜筒； B.转动测微鼓轮，让十字叉丝垂线和各目标对准。若移动叉丝超过了目标环数时， 可以倒退回去，直接将移动叉丝移动到目标环，继续测量。
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
高二物理光学试题及答案详解
光学单元测试 一、选择题（每小题3分，共60分） 1 ．光线以某一入射角从空气射人折射率为的玻璃中，已知折射角为30°，则入射角等于（ ） A.30° B.45° C.60° D.75° 2．红光和紫光相比，（ ） A. 红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小 3．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a 、b 两束单色光， 其传播方向如图所示。设玻璃对a 、b 的折射率分别为n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ，则（ ） A ．n a >n b B ．n a
初中物理光学测试题(含答案)
初二物理光学测试题 冲的过程中，关于它在湖水中的像的虚实、它和像之间的距离，正确 的说法是 Ａ．实像，距离变大 Ｂ．实像，距离变小 Ｃ．虚像，距离变小 Ｄ．虚像，距离变大 2.如下短句或词语涉及到的知识与光的直线传播无关的是 A ．立竿见影 B ．一叶障目 C ．鱼翔浅底 D ．三点对一线 3. 如图1所示的四种现象中，由于光的直线传播形成的是 4．如图所示为用玻璃罩罩着的古石碑，由于玻璃反 光，石碑上的字很难看清。小科认为：①用玻璃 罩能有效防止酸雨对石碑的侵蚀；②石碑上的字 发生了镜面反射；③罩外的树木通过玻璃表面反 射成了虚像；④若罩外的光线再强一点，石碑上 的字看起来一定会更清晰；⑤若罩内能给石碑一 定的照明，石碑上的字看起来会更清晰。其中合 理的是 A ．①③⑤ B ．②④⑤ C ．①②③④ D ．① ③④⑤ 5.如图所示，对下列光学现象的描述或解释错误的 是 （a ） （b ） （c ） （d ） A.图（a ）中漫反射的光线尽管杂乱无章，但每条光线仍然遵循光的反射定律 B.图（b ）中木工师傅观察木板是否平整，是利用了光的直线传播特点 C.图 （c ）所示炎热夏天公路上的海市蜃楼景象，是由光的反射现象造成的 D.图（d ）所示是太阳光经过三棱镜色散后的色光排列情况 6. 下图所示的四种现象中，属于光的反射现象的是 7. 一束与水面成50°夹角的光线从空气斜射入水中，则折射角： A ．小于50° B ．大于50° C ．大于40° D ．小于40° 8. 下面方框中的四个图像，其中一个是福娃在竖直放置的平面镜中的像， 你 认为应当是： 9.一个刚学站在竖直平面镜前1 m 处，镜中的像与他相距 A ．1 m B ．2 m C ．0 m D ．0.5 m 10．《史记》、《梦溪笔谈》中都有海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》中也描述过海市蜃楼的奇观。海市蜃楼现象的产生是由于 A ．光的折射 B ．光的反射 C ．光的直线传播 D ．光的色散 11．下列光现象中，由于光的折射而形成的是 12. 下列光路图能正 确反映光线从空气斜射入玻璃中 的是 二、填空题(每空2分，共24分) 13．光在真空中的传播速度为3×108m/s ，为实现我国的探月计划，向月球 A ．拱桥倒影 B ．一叶障目,不见泰山 C ．钢笔错位 D ． 树林间
大学物理实验(光学部分)思考题
大学物理实验（光学部分）思考题 一、《用牛顿环干涉测透镜的曲率半径》实验 1、牛顿环实验的主要注意事项有哪些？视差。竖直叉丝要与测量方向想垂直。为防止回程误差。在实验过程中读数显微镜的叉丝始终沿一个方向前进。干涉环两侧的序数不能出错，要防止仪器瘦震动而引起的误差。 2、牛顿环实验中读数显微镜物镜下方的玻璃片G有何作用？实验时应如何调节？如果G的方向错误将会如何？ 3、哪些情况会使干涉条纹的中心出现亮斑？牛顿环接触点上有灰尘或者油渍。在薄膜厚度为半波长的半整数倍什么情况下是亮的 4、牛顿环实验中读数显微镜载物台下方的反光镜要作如何调节？为什么？关掉、因为本实验不需要光源从下射入。 5、牛顿环仪为什么要调节至松紧程度适当？太紧。透镜将发生形变，测得的曲率半径将偏大，太松。受震动时，接触点会跑动。无法实验。 6、视差对实验结果有何影响？你是如何消除视差的？视差的存在会增大标尺读数的误差若待测像与标尺（分划板）之间有视差时，说明两者不共面，应稍稍调节像或标尺（分划板）的位置，并同时微微晃动眼睛，直到待测像与标尺之间无相对移动即无视差。 7、在实验过程中你是如何避免回程误差的？显微镜下旋后再上旋，由于齿轮没有紧密咬合，造成刻度出现偏差。避免回程误差就是说一次测量内只能一直向上或向下 二、《用掠入射法测定液体的折射率》实验 1、分光计的调节主要分为哪些步骤？ 2、分光计的望远镜应作何调节？ 3、分光计为什么要设置两个游标？测量之前应将刻度盘及游标盘作何调节？为什么？ 4、用分光计测定液体的折射率实验，有哪些注意事项？ 5、调节分光计时，请说明三棱镜应如何如何放置，为什么要这样做？ 6、用分光计测量液体的折射率的过程中，哪些部件（或器件）应固定不能动？ 7、分光计的调节要求是什么?
光学实验自测题
实验一薄透镜焦距测定05-06-2 1.下面哪项实验结果可能是对凹透镜焦距测定数据正确的表示？（-59.95cm） 2.光学实验中常把各种光学元件组合成光学系统调整到各元件主轴等高和共轴， 一般细调使用的方法可以称为：大像追小像 3. 4.采用“虚物成实像法”测定发散透镜焦距时，对于像距，应取正值。 5.薄透镜焦距测量实验要求成像必须尽可能清晰，以下哪项不是清晰像的判据： 成像大 6.在实验中常把各种光学元件组合成光学系统，按照一般光学光路通用调节方 法，首要任务是调整好各元件主轴的等高和共轴；调节分两步：一般先粗调,后微调。 7.薄透镜焦距测定中用到低压汞灯，汞灯属于气体放电光源，发出复合光。使 用时需要启动预热,断电后需要冷却。 8.透镜成像的高斯公式中各物理量的符号法则是：距离自参考点（薄透镜光心） 量起，与光线行进方向一致时为正,反之为负。 9.薄凸透镜焦距测定主要的三种方法有：物距像距法，大像小像（二次成像） （共轭法）法，自准直法。 10.远方物体经过透镜成像的像距为什么可以视为焦距？ [参考答案] 根据高斯公式（成像公式），物距为无穷远，代入得焦距等于像距。 11.用自准直法测量凸透镜焦距时，透镜光心偏离底座中心坐标时，应如何解决？ [参考答案] 由于透镜的光心不一定在底座刻线的平面内，所测结果可能偏大或偏小，要消除这一系统误差，可将透镜反转180度，再测量一次，然后取其平均值。 12.不同物距的物体经过凸透镜成像时，像的清晰区大小是否相同？ [参考答案]不相同，原因有二：一是不同区间的物成像区间范围不相同，二是由于近轴光线条件不能满足，致使存在色像差。 13.在等高共轴调节中可以小像追大像吗？ [参考答案] 不可以，越调越远 14.测量薄凹透镜焦距主要有哪些方法？ [参考答案] （1）虚物成实像法；（2）有平面镜辅助确定虚像位置法。 15.光学系统的等高共轴调节方法是什么？ [参考答案] 关键词：粗调细调二次成像法，大像追小像 16.测透镜焦距时存在误差的主要原因有哪些？ [参考答案] （1）等高共轴调节不好；（2)成像清晰范围找得不准；（3）由于物屏所放位置不能测量或者倾斜没有进行修正。