光学1

1. 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是

(A) 使屏靠近双缝．

    (B) 使两缝的间距变小

    (C) 把两个缝的宽度稍微调窄

(D) 改用波长较小的单色光源［ (B)］

    2. 在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S₁、S₂距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O处．现将光源S向下移动到示意图中的S¢位置，则

 (A) 中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变．

 (B) 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变

 (C) 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大

 (D) 中央明条纹向上移动，且条纹间距增大［ (B)］

3. 在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为d的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了

    (A) 2 ( n-1 ) d．           (B) 2nd．

    (C) 2 ( n-1 ) d+l / 2．      (D) nd．

(E) ( n-1 ) d［  (A)］

4. 在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为l的单色光垂直入射在宽度为a＝4l的单缝上，对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为

(A) 2 个(B) 4 个

(C) 6 个(D) 8 个［ (B)］

    5. 对某一定波长的垂直入射光，衍射光栅的屏幕上只能出现零级和一级主极大，欲使屏幕上出现更高级次的主极大，应该

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大学物理光学实验感想

华明杰20xx00210022

物理光学实验总共有以下几个内容：偏振光的观察与研究、迈克耳孙干涉仪、分光计实验、干涉法测微小量、光强调制法测光速、椭偏仪测折射率和薄膜厚度六项实验。由于本学期不能到实验室去做实验，只能利用物理仿真实验软件完成。

通过仿真实验的模拟，我有如下感受：

1、大学物理光学实验要求操作要细致，要根据准确详细的操作步骤一步步实现，不可跳跃或者省略一些步骤。另外，在做实验之前不仅需要掌握课本上学的相关知识，还得需要查阅一些资料后弄明白实验中涉及的实验设备如何使用等内容，比如干涉仪、椭偏仪。

2、虽然没有亲自动手去做实验，没有亲身去体验实验带来的乐趣，但仿真实验更加准确与细致，还是带给我一些别样的体会与感受。仿真实验软件将实验设备放到电脑上，突出设备可操作部分，明确实验需要操作的关键位置，避免了在实验室中亲手操作不知从哪入手的情况的发生。

3、在做实验的过程中，感受到伟大的科学研究成果是需要不断探索与反复验证的。科学巨人们凭借自己勇于探索的精神与坚持不懈为我们人类科学做出了极大的贡献。另外，每种科学新发现都不会独立存在，都是或多或少与已发现的科学成果有相关性，或者与其他科学领域有着不可分割的联系。

4、作为大二的学生，我们需要的是探索、创新精神和坚持不懈的毅力，还需要掌握自主学习的能力和培养团队意识，动手实践能力也是非常重要的。

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      大学物理光学部分有关于明暗的公式及其结论

1．获得相干光的方法  杨氏实验

  此时P点的光强极大，会出现明条纹。

此时的光强极小，会出现暗条纹。

或者，

 此时出现明条纹

  此时出现暗条纹。

屏上相邻明条纹或者暗条纹的间距为：。

洛埃镜。半波损失。

2．薄膜等厚干涉。

1根据光程差的定义有：

2劈尖干涉：

相邻明条纹或者暗条纹对应的空气层厚度差都等于 即：。则设劈尖的夹角为，相邻明纹或者暗纹的间距 a应满足关系式：

3牛顿环：

直接根据实验结果的出结论为：3.单缝的夫琅禾费衍射

关键词：半波带。注意：半波带的数目可以是整数也可以是非整数。

结论：光源是平行光的单缝夫琅禾费衍射的条纹明暗条件为：

特殊地当=0时，有：

当将单缝换做圆孔时，得到中心的明亮光斑为艾里斑，且其半角宽度为：

  这一角度也是我们在天文望远镜中的最小分辨角。

4.衍射光栅及光栅光谱。

关键词：光栅方程，主极大条纹，谱线的缺级，暗纹条件。

光栅方程：

主极大条纹：

满足光栅方程的明条纹，也称作光谱线。称主极大条数。=0时，=0，称中央明条纹；k=1,k=2,…..分别称作第一级，第二级，……主极大条纹。(注意区别与联系)。

特别的根据光栅方程可知主极最大条数k<(a+b)/ .

谱线的缺级：

有光栅衍射为干涉与衍射的综合结果。当满足光栅方程又满足衍射暗纹条件时有：，知光谱线缺级的级数为，例如当（a+b）=3a,则缺级的级数为k=3,6,9,…….。

暗纹条件：

相位差则形成暗纹的条件为： m为不等于N整数倍的整数。

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振动：

1.         简谐振动：振动方程形如或的振动。

2.         如何求/判断一个物体的振动是简谐振动/周期。

步骤一：在平衡位置处受力分析。

步骤二：移动一个微小位移或转动一个微小角度后，分别利用或受力分析。

步骤三：由步骤一和步骤二联立得到或。

例：求挂一质量为m小球劲度系数为k的轻质弹簧在微小位移的周期T（弹簧振子竖直放置）。

在平衡位置处受力分析：

步骤二得：

联立得：

得： 

P117 例6.5课本用能量守恒，这里用受力分析求振动周期。

当轻杆转过一个微小角度，利用转动定理受力分析：

有 

得：

其频率为

3.         简谐振动能量

机械能包括动能和势能

动能：

势能：

这里与波动的动能与势能不同，弹簧振子机械能守恒，而波动能量不守恒，需要外界不断提供能量，此时，即在波峰处动能为0，此时势能也为0，在平衡位置处动能势能最大为。

弹簧振子的能量：

总机械能：

平均动能：

平均势能：

4.         研究振动的相位问题利用旋转矢量法。

例：两质点沿x轴作同方向、同振幅A的谐振动，其周期均为5 s，当t = 0 时，质点1在A处向x 轴负向运动，而质点2 在 —A处，求两个谐振动的初相差，以及两个质点第一次经过平衡位置的时刻。

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包头师范学院

2012 -2013学年第一学期期末考试课试卷

考试科目 光学信息技术原理及应用 成绩

院系物理科学与技术学院专业 物理 级 10 姓名 张艳有

任课教师签名： 院系负责人签名：

全息摄影的介绍及其应用前景

物理科学与技术学院 10级物理系1班 张艳有 1009320036

摘要 本文通过对全息摄影的介绍，来展现这种特殊照相技术与其他传统照相方式相比的优势和相关的应用，以及在特殊场合的应用。

关键字 全息摄影；激光光源；三维立体

一、全息摄影的百科名片

全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。 二．原理

其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是，时空有多少维，就有多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的时空有限集，即它们的排列组合集。全息不全，是说选排列数，选空集与选全排列，有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题。而时空的量子计算，类似生物DNA的双螺旋结构的双共轭编码，它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。这可叫做“生物时空学”，这其中的“熵”，也类似“宏观的熵”，不但指混乱程度，也指一个范围。从“源于生活”来说，应该指。因此，所有的位置和时间都是范围。位置“熵”为面积“熵”，时间“熵”为热力学箭头“熵”。其次，类似N数量子元和N数量子位的二元排列，与N数行和N数列的行列式或矩阵类似的二元排列，其中有一个不相同，是行列式或矩阵比N数量子元和N数量子位的二元排

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1

 光从光疏介质射入光密介质，在光密介质中

 A 光的传播速率变大；

 B 折射角比入射角大；

 C 光的振动频率变快；

 D 光的波长变小。

 下面有几种说法，正确的说法是

 A 有相同的振幅就有相同的光强；

 B 振幅较大者,其光强较大；

 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；

 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。

 光在真空中传播速率与

 A 波长有关；

 B 频率有关；

 C 光源的速率有关；

 D 观察者的速率有关；

 E 与上述各因素均无关。

 波长为550nm 的黄光，从空气射入水中，在水中给人眼的色感为

 A 青蓝色；

 B 红色；

 C 黄色；

 D 不能判定。

 空气中振幅为A的光强是水中(折射率为

3

4

)振幅也为A的光强的倍数为

 A 1；

 B

3

4

；

 C

4

3

；

 D

9

16

；

 E

16

9

。

 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：

2

 A 紫光的速率比红光小；

 B 红光的频率比紫光大；

 C 在玻璃中红光的偏向角比紫光小；

 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。

 可见光的波长范围在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之间相应的频率范围是＿＿＿

 ＿＿＿＿＿＿Hz。

 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

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物理光学总结

在学习完物理光学这门课程以后，对光的认识加深了不少。这门课程以光的电磁场理论为基础，研究光在介质中的传播规律，从本质上解释了光的折射、衍射、偏振等光的物理现象。

课程的一开始便是麦克斯韦的电磁场理论的介绍，揭示了电场、磁场的性质及电、磁场之间的联系。电场的高斯定律说明电场可以是有源场，电力线必须从正电荷出发终止于负电荷；磁通连续定律说明磁场是无源场，通过闭合面的磁通量等于零，磁力线是闭合的；法拉第电磁感应定律说明变化磁场产生感应电场，其电力线是闭合的；安培全电流定律说明传导电流和位移电流都对磁场的产生有贡献。在这一理论的基础上引出光的波动学理论。学习完这部分内容以后，我对光的波动特性有了初步的模型，大致了解了其描述方式，表达方式等。

有了光的波动理论以后，便开始探究光的干涉现象。光的干涉条件和物质波的干涉条件相同，即频率相同、振动方向相同、相位差恒定。只是由于光波的波长较小，要用一些特殊的方法获取相干波。其中比较常用的有杨氏双缝干涉、平板双光束干涉、菲涅尔干涉等一些列获取光的干涉方法。基于光的干涉灵敏而且现象明显的特点。在一些微小以及精确测量仪器方面得到了广泛的应用。法布里-珀罗干涉仪便是其中之一，让肉眼绝对无法看清的光波以特殊的方式让我们看清其中的差别。这样的仪器还有许许多多，其原理并不复杂，却能解决现实中很多的问题。

光的衍射现象也是很重要要的一部分内容。我感觉研究这一现象时，也是近似的把物质波和光波等同。以特定的方式获取光的衍射现象。像夫琅禾费衍射等。衍射同样也有很多的应用。在望远镜。照相机。显微镜等光学仪器的设计当中，精密程度正是取决于光的衍射理论。

傅里叶光学这一部分内容，是在一段空间里将光进行解剖。让光信息一份一份的出来让我们研究。有了这一理论基础之后，我们便能对像进行处理，让光按照我们的意愿成像。也可以基于这一理论，对成像系统进行优化处理，让所得的像更加清晰，更加符合我们的要求。

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